光通信中關于光纖鏈路的診斷和分析

01

測試原理

光在光纖中傳輸時，絕大部分光為前向傳輸，即通常所說的透射光。但由于光纖存在結構不均勻，材料密度變化，雜質或者離子摻雜等固有因素，光粒子與光纖介質（主要成分是二氧化硅）相互作用后，因為這些缺陷，必然存在部分與入射光方向完全相反的光粒子，形成了后向傳輸光，即通常所說的反射光，并且此部分光不可完全消除。標準良好的單模光纖中，瑞利散射是這些后向傳輸光最主要的形成原因，（原理上，瑞利散射后的光粒子方向是隨機的，這里因為我們主要檢測后向反射光，所以只討論反射光強度）。

在光通信領域，通常引入回損概念RL（return loss）來表征反射光的大小，即反射光功率與入射光功率的比值：

（某些使用場合，為了方便計算或溝通，不帶負號，直接取絕對值）實際應用中，絕大多數場合均希望光全部單向前傳，即P反射盡量小，相應的，回損就越小越好。所以回損的大小是判斷光纖或光鏈路質量的重要指標之一。 而OLI的主要功能是分布式測量某一段光鏈路長度范圍內，后向反射光的強度（回損），通過實際測量得到的反射光強（回損），與光鏈路在正常標準情況下的反射光強對比（回損），進而判斷此長度范圍內光鏈路是否異常。

從OLI的測試界面上可以看到，橫坐標為距離，單位mm，縱坐標為實際回損，單位dB。它的優勢在于：某一段連續長度范圍內，實時顯示回損大小，距離分辨精度可達百um級別，回損測量靈敏度可達-100dB。其不僅能夠通過回損大小判斷鏈路質量好壞，還能精準找到具體的回損異常位置。特別適合小體積，短距離，模塊化等精度要求高的場合檢測或分析。

02

測試案例

01

PC連接頭和APC連接頭正常與失效對比

按照如下圖中接線方式，測量正常APC頭和失效APC頭的結果對比：

正常品?

失效品

按照如下圖中接線方式，測量正常PC頭和失效PC頭的結果對比：

正常品

失效品

根據菲涅爾反射公式， 空氣折射率取1，光纖折射率近似取1.5，計算出來反射率R約等于4%，轉換成對數坐標即-14dB左右。此即通常把PC末端（平面）回損標準定義在-14.8dB的原因。而APC連接頭是為了減少平面接頭的反射，把平端面研磨成斜8度，在光通信領域，其正常標準小于-50dB（也有要求-55dB的）。另外，由圖上測量結果可以看出，APC連接頭對接完好后，其回損相對于裸露空氣中時，會大幅減?。≒C頭同理，但效果不如APC），有助于光鏈路傳輸。 ?

02

光纖彎曲造成回損變大

按照如下圖中接線方式，測量不同彎曲直徑下的回損結果對比：

彎曲直徑15cm

彎曲直徑5cm

由以上結果對比看出，在某一彎曲范圍內，隨著彎曲直徑變小，光纖中的回損是變大的。需要說明的是，當彎曲直徑太大時，引起的回損變化不足以達到設備的最低探測靈敏度（-100dB），此時設備探測不到變化（觀察不到峰，全是基底噪聲）。此種情況間接說明了設備的靈敏度暫時探測不到光纖中固有的瑞利散射。

03

折射率不同的芯片波導造成回損變化

按照如下圖中接線方式，測量不同芯片波導的回損結果對比：?

材質均勻的波導芯片

存在高反射點的波導芯片

波導芯片的情況較為復雜，測量得到的回損-距離分布曲線與不同廠家的芯片工藝相關。芯片等效的光鏈路長度、折射率分布、不同材料摻雜甚至不同形狀等情況，均會影響到光在其中傳輸時，鏈路的回波信號強度分布。需要根據不同的芯片情況針對性分析。

編輯：黃飛

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