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《光纖技術(shù)課件--第三章光纖衰減測量.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、光纖傳感技術(shù)FiberOpticalSensor第三章光纖衰減測量MeasurementofFiberAttenuation0.70.80.91.01.11.21.31.41.5衰減（dB/km）波長——λ（μm）普通單模光纖的衰減隨波長變化示意圖6543210。40。2第一窗口第二窗口第三窗口C波段1525~1565nm1.571.62L波段內(nèi)容一、衰減測量的光激勵 二、剪斷法 三、插入損耗法四、背向散射法五、光時(shí)域反射計(jì)1．多模光纖的注入條件當(dāng)光耦合進(jìn)多模光纖時(shí)，會激勵起很多模式，這些模式所攜帶的能量各不和同，傳輸時(shí)的損耗也不相同，而且由于光纖的彎曲及結(jié)構(gòu)的不均勻性
2、等原因，使得各模式之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)換．經(jīng)過相當(dāng)長一段距離后，最終損耗較小的低階模將攜帶較大光功率、損耗較大的高階模將攜帶較小光功率，于是各個模式攜帶和傳送的光功率達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)稱為穩(wěn)態(tài)模分布，因此對于多模光纖各參數(shù)的測量，只有在它達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布之后才有意義．光纖測量的注入條件一、衰減測量的光激勵能使多模光纖達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布的注入條件有兩種方式：滿注入和限制注入．所謂滿注入就是要均勻地激勵起所有的傳導(dǎo)模式，而限制注入就是只激勵起較低損耗的低階模，而適當(dāng)?shù)囊种茡p耗較大的高階模．當(dāng)測量光纖的損耗時(shí)，采用限制注入方式，因?yàn)閾p耗較大的高階模的注入，會由于被測光纖長度不同而使輸出光功率
3、不同，從而產(chǎn)生測量誤差。一、衰減測量的光激勵1．多模光纖的注入條件無論以哪種注入方式，要達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布需要配置的設(shè)備有：擾模器、濾模器和包層模剝除器．①擾模器要達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布，需要在光纖中傳輸很長距離之后才行，這給測繪帶來很多麻煩．根據(jù)模耦合原理，采用強(qiáng)烈的幾何擾動的方法．就能使多模光纖各模式迅速達(dá)到穩(wěn)態(tài)分布，這種器件稱為擾模器．穩(wěn)態(tài)模功率分布模擬裝置一、衰減測量的光激勵②濾摸器當(dāng)光耦合進(jìn)光纖時(shí)．會激起瞬態(tài)?；蚱渌恍枰膫鲗?dǎo)模，為了測量準(zhǔn)確，要抑制掉這些模式，那么用來濾除這些模的器件稱為濾模器．通常這些需濾去的模損耗都較大．如對光纖稍加彎曲，這些模很塊就會衰減掉．一、
4、衰減測量的光激勵當(dāng)光耦合進(jìn)光纖時(shí)，不僅會激起傳導(dǎo)模，還會激起非傳導(dǎo)的輻射模輻射到包層中．當(dāng)光纖的涂敷層的折射率比包層的折射率低時(shí)，輻射模會在包層與涂覆層界面上發(fā)生全反射，從而在包層中傳輸，形成包層模．因?yàn)榘鼘幽y量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，所以需要除去．包層模剝除器是一種使包層模轉(zhuǎn)換成輻射模的部件，它可以將包層模從光纖中除掉。③包層模剝除器一、衰減測量的光激勵2．單模光纖的注入條件在測量單模光纖的衰減時(shí)，由于光纖只傳導(dǎo)一個模式，沒有穩(wěn)態(tài)模功率分布問題，所以注入系統(tǒng)不需要擾模器，只需要保證激勵基模。常用的注入方法有，用一段光纖來接續(xù)或用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)來注入。這些方法的具體要求應(yīng)根
5、據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定，目前尚無明確的規(guī)定。一、衰減測量的光激勵二、剪斷法測量原理L(km)為光纖的長度，P1為輸入光功率，P2為輸出光功率.剪斷法是一種按衰減定義進(jìn)行測量的方法。首先，測量整根光纖的輸出光功率P2，然后，保持注入條件不變，在離注入端約2米處切斷光纖，并測量該短光纖的輸出光功率P1。由于測量是在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行的，且約2米光纖的衰減可忽略不計(jì)，故可將P1看作是被測光纖的始端注入功率。剪斷法測量準(zhǔn)確度高(誤差小于0.1dB)，它是一種光纖衰減測量的標(biāo)準(zhǔn)方法。二、剪斷法2米在測量衰減時(shí)，通常的剪斷法要求兩次測量，且在光纖始端和終端使用同一個光源和探測器。二、剪斷法衰減譜
6、測量注入系統(tǒng)波長濾光器二、剪斷法寬光譜測量原理(a)校準(zhǔn)輸入?yún)⒖茧娖?b)衰減測量三、插入損耗法利用與傳輸光相反方向的瑞利散射光功率來確定光纖損耗系數(shù)的方法，稱為背向散射法。瑞利散射光功率與散射點(diǎn)的入射光功率成正比，因此測量沿光纖軸向返回的背向瑞利散射光功率就可以獲得光沿光纖傳輸損耗的信息，從而可以測得光纖的衰減。四、背向散射法（又稱后向散射法）背向散射法原理P后散射=kPi用對數(shù)表示：lgP后散射=lgPi+lgk四、背向散射法背向散射法是將大功率的窄脈沖光注人待測光纖，然后在同一端檢測沿光纖軸向向后返回的散射光功率。背向散射法測量原理框圖信號的接收和處理接收：接收端
7、一般由光電二極管探測器和放大電路組成。探測器可選用雪崩光電二極管APD和場效應(yīng)管FET。信號處理：背向散射法測得的信號很弱，比入射光功率低幾十分貝。要從噪聲中把所需的信號檢測出來，必須采用一種降低噪聲的信號處理方法。例如，采用取樣積分器利用平均法消除噪聲。這種方法的原理是噪聲的統(tǒng)計(jì)平均值趨于零，且信號是周朗的，可以不斷積累，因此信噪比可以提高。背向散射記錄曲線當(dāng)光纖存在故障點(diǎn)時(shí)，亦可采用此方法檢測。故障點(diǎn)位置：背向散射法與剪斷法、插人損耗法相比，突出的優(yōu)點(diǎn)是：1．它是一種非破壞性的測量方法。2．它是一種單端口測量法，即測量只需在光纖的一端
