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光纤损耗测试方法及其注意事项
[导读]本文首先较为详细、全面地介绍了光纤链路损耗（包括长度）的测试方法，然后在此基础上进行了归纳，方便读者在实践中选择合适的测试方法，最后列出光纤测试中应该注意的事项。希望对光缆链路测试或维护人员，尤其是入门者有所帮助。
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　　1 引言
　　由于应用和用户对带宽需求的进一步增加和光纤链路对满足高带宽方面的巨大优势，光纤的使用越来越多。无论是施工人员，还是网络维护人员，都有必要掌握光纤链路测试的技能。
　　2004年2月颁布的TIA/ TSB-140测试标准，旨在说明正确的光纤测试步骤。该标准建议了两级测试，分别为：
　　Tier 1(一级)，使用光缆损耗测试设备(OLTS)来测试光缆的损耗和长度，并依靠OLTS或者可视故障定位仪(VFL)验证极性;
　　Tier 2(二级)，包括一级的测试参数，还包括对已安装的光缆链路的OTDR追踪。?
　　根据TSB-140标准，对于光纤链路来说，一级测试主要包括两个参数：长度和损耗。事实上，早在标准ANSI/TIA/EIA-526-14A 和ANSI/TIA/EIA-526-7中，已经分别对多模和单模光纤链路的损耗测试，定义了三种测试方法(长度的测量，取决于仪表是否支持，如果仪表支持，在测试损耗的同时，长度同时也会测量)。为了方便，我们分别称为：方法A、方法B和方法C。TSB-140就是在这基础上发展而来，与此兼容。
　　那么这三种方法各有什么特点，怎么操作，应该在什么场合下使用呢?这正是本文要阐述的问题。另外，光纤链路的测试，不同于双绞线链路的测试，又有什么地方需要注意或者有什么原则可以遵循呢?这也是本文想与读者分享的内容。
　　2 如何测试光纤链路损耗
　　光纤链路损耗的测试，包含两大步骤：一是设置参考值(此时不接被测链路)，二是实际测试(此时接被测链路)。
　　下面我们具体介绍一下标准中定义的三种测试损耗的方法(以双向测试为例)。
　　2.1 测试方法A
　　方法A设置参考值时，采用两条光纤跳线和一个连接器(考虑一个方向，如下图上半部分)。设置参考值后，将被测链路接进来(如下图下半部分)，进行测试。
　　不难发现，每个方向的测试结果中包括光纤和一端的连接器的损耗。因此，方法A 是用来测试这种光缆链路：光纤链路一端有连接器，另一端没有。
　　2.2 测试方法B
　　方法B设置参考值时，只使用了一条光纤跳线(考虑一个方向，如下图上半部分)。设置参考值后，将被测链路接进来(如下图下半部分)，进行测试。
　　这种方法的测试结果中，包括光纤链路和两端连接的损耗。因此，方法B是用来测试这种光缆链路：链路两端都有连接器，其连接器的损耗是整个损耗的重要部分。这就是室内光缆的常见例子。
　　细心的读者不难发现，从技术角度讲，测试结果它还包括了额外的光纤跳线(3-4)的损耗，但是其长度较短，损耗可以忽略不计。对室内光缆网络，这种方法提供了精确的光缆链路测试，因为它包括了光缆本身以及电缆两端的连接器。
　　2.3 测试方法C
　　方法C设置参考值时，使用三条光纤和两个连接器(单方向，见下图上半部分)，其中两个连接器之间的光纤为长度小于1M的光纤跳线(通常为30M)，测试时，用被测光纤链路将连接器之间的光纤跳线替换(如下图下半部分)。
　　因此，方法C的测试结果，仅包含光纤的损耗，不包含两端连接器的损耗，而短光纤跳线引入的误差很小，可忽略不计。
　　这种方法，由于两端都不包含连接器的损耗，所以更适合于电信运营商的光纤链路的测试，因为电信的光纤链路通常距离比较长，光纤链路的损耗主要是光纤本身的损耗。而对于室内的应用，通常链路两端都会连接器，所以不建议采用这种方法。当然，对于两端没有连接器的光纤链路来说，此方法是适用的。
　　值得一提的是，如果被测链路两端的连接头不一样，只要在设置参考值时，选用合适的连接器和相应的转接跳线即可。
　　3 测试方法的局限性和改进
　　标准中虽然规定了建议了三种测试方法。但是值得注意的是，这里有一个大前提，即：被测光纤的接头或连接器和仪表提供的接口必须要一致。除此之外，还有其它一些不尽人意的地方。
　　以方法B为例，当使用方法B 时，存在以下几个不足之处：
　　当参考值设置完后，进行实际测试时，需要将测试仪一端的连接光缆断开。千万要记住的是：千万不要断开光源输出端。输出端一旦断开，原来设置的参考值就失效了，必须重新设置基准，否则会严重影响测试的结果。不幸的是，人们往往忽视这一点。
　　即使我们知道要从测试仪测试(输入)端断开连接电缆，仍然要非常小心，尽量避免接头处受到污染或检测器受到损坏。
　　为了测试发送和接收同在一起的双工SFP连接器，从输入端断开的同时，源(输出)端也不得不断开，因而违反了第一条原则。
　　使用方法B时，要求你的测试仪连接器必须和被测光缆的连接器相同。
　　为了克服以上不足，我们介绍一种新的测试方法，它是方法B的改进。改进后，它不仅提供了同样的测试结果而且保证了和测试标准的一致性，同时克服了以上4点不足。
　　3.1 改进的测试方法B
　　方法B的简单改进使得我们能够保持原来的精度(每次测量都包括光缆以及两端的接头，同时又避免了上述的缺陷。改进后的方法B，在设置参考时使用两条连接光缆和一个连接适配器，与方法A类似，然而，测试时的连接方式与方法A不同。
　　以测试两端都是MT-RJ连接器的一对光纤为例(仪表提供的接口为SC)。设置基准时，如下图所示。使用了一个双工MT-RJ连接器和四根SC――MT-RJ的短跳线。
　　测试时，断开连接器的一端，接入被测光纤，同时引入了额外的一对短测试跳线(MT-RJ――MT-RJ，通常30cm或更短)，如下图所示。
　　容易看出，这样测试的结果和方法B测得的结果一样，测试结果包括光缆和两端连接器的损耗(MT-RJ――MT-RJ短测试跳线的损耗忽略不计)。
　　与测试方法B的一致性
　　改进的方法B和原来的方法B相比，有以下几点好处，并且保持了测试结果的一致性：
　　改进的方法B所得到的损耗测量结果和ANSI/TIA/EIA-526-14A中的方法B是一致的。根据方法B，可以正确地测量链路的损耗，测试时的链路比设置基准时的链路多出两个适配器。使用这种方法测量的损耗是链路中光缆以及链路两端连接器的损耗之和。
　　改进方法B，让我们可以方便测试不同接口类型的链路，而不受仪表本身接口的限制。而且改进的方法B，使得不需要在测试仪器接口处断开光纤，从而减少了由于重复插拔所导致的污染误差和对测试仪器的光接口的磨损。
　　解决了测试带有SFP双工连接器的光纤链路的复杂问题。
　　3.2 测试方法变通
　　事实上，实际的被测链路千差万别。上面介绍的测试方法，在有些情况下，就没法进行了。比如：要测试一条两端连接器类型不同的链路(如：一端带LC 连接器，另一端为MT-RJ连接器)，就无法实现了。这时怎么办呢，其实只要稍做变通就可以了。
　　现在以测试一对“一端是LC 连接器，另一端为MT-RJ连接器”的光纤链路为例(仪表提供的接口为SC)，加以说明。
　　这种链路用以上的方法都无法直接测试。于是我们要将这种链路稍加变通，让它变成可以用上述方法测试的链路。最直接的方法就是两端分别加上短跳线，从而变成方法C适用的链路。这里，我们在一端加上LC――SC的跳线，另一端加上MT-RJ――SC的跳线，变通之后，问题就变成测试一对SC――SC的链路，显然可以用方法C来测试。
　　于是，设置参考值时，其连接方式如下图上半部分，这是典型的方法C设置基准的方式。而测试时，只要将变通后的链路当成一个整体，按照方法C的步骤将被测链路接入进来即可。
　　注意到，测试结果中，除了原来的被测链路之外，还包括了两端增加的短跳线的损耗，由于短跳线的损耗很小，可以忽略不计。
　　其实，通过这种变通的方法，我们可以解决绝大多数光纤链路，是一种非常实用的方法。思路都是一样的，那就是通过增加短跳线来转化成方法C的测试问题。
　　细心的读者难免会问，为什么要两端都加跳线呢，只在一端加跳线行不行。回答是肯定的。比如，我们可以LC连接器一端，增加LC――MT-RJ跳线，因而就变成测试这样一条链路：一端是MT-RJ连接器，另一端是MT-RJ接头。显然我们可以用方法A来测试。测试结果和原来的链路有一根短跳线的误差，可以忽略不计。
　　归纳起来，不论对于什么类型的链路，我们通过增加跳线的方式，将其转化成方法A或方法C来进行测试。至于增加什么样的跳线，有一个原则要注意，那就是：增加短跳线后，两端的接头或连接器要一致，而且尽可能在一端加跳线，而不是两端都加。
　　另外，要特别提醒的是，只能增加跳线，而不能增加连接器来转化问题，因为连接器引入的损耗太大，不能忽略不计。
　　3.3 测试方法的选择
　　光纤链路的测试方法我们介绍了好几种，步骤都是一样的，即先设置参考值，再测试。不同的方法，要选择合适的连接方式设置参考值，并且确保设置参考值后，能方便地将被测链路加进来，测试出准确的损耗。为了便于选择，本人编制了下表，供参考。
　　总而言之，当我们要测试一条光纤链路时，要考虑的三个因素是：
　　两端连接器的个数
　　连接类型是否相同
　　连接类型是否与仪表的接口匹配。
　　根据这个三个因素，参照上表，即可选择合适的测试方法。
　　4 注意事项
　　相对于双绞线的测试，光纤链路的测试更为复杂一些。除了要熟悉上述的测试方法外，还要注意以下事项：
　　首先，对于不同的光纤链路，单模或多模，相应地，要选用单模或多模仪表。
　　测试时，所选择的光源和波长，最好要与实际使用中的光源和波长一致，否则测试结果就会失去参考价值。
　　设置好参考值后，千万注意不要在仪表光源的输出口断开，一旦断开，要求重要设置基准，否则测试结果可能不准确，甚至出现负值。
　　光源需要预热十分钟左右才能稳定，设置参考值要在光源稳定后才能进行。如果环境变化较大，如：从室内到室外，温度变化大，要重要设置参考值。
　　光纤端接面要保持清洁，尤其是与仪表接口连接时，最好先清洁一下。有条件的用户，可以配备光纤端接面检测仪和清洁工具，确保端接面的清洁。
　　5 总结
　　本文首先较为详细、全面地介绍了光纤链路损耗(包括长度)的测试方法，然后在此基础上进行了归纳，方便读者在实践中选择合适的测试方法，最后列出光纤测试中应该注意的事项。希望对光缆链路测试或维护人员，尤其是入门者有所帮助。
关键字：测试 光纤
[责任编辑：李菁]
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评光纤损耗测量中两种数据取值方法
作者单位：
上海交通大学光纤研究所
母体文献：
第五届全国光纤通信学术会议论文集
会议名称：
第五届全国光纤通信学术会议
会议时间：
会议地点：
主办单位：
中国电子学会通信学会
在线出版日期：
万方数据知识服务平台--国家科技支撑计划资助项目（编号：2006BAH03B01）(C)北京万方数据股份有限公司
万方数据电子出版社光纤特性测量_百度百科
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光纤特性测量
光纤特性测量是对各类光纤相关参数的实验验证和定量测定。
光纤特性测量简介
为传输理论的研究，或为设计和工艺提供反馈信息，对生产过程的质量控制和产品检验、施工维护都是十分重要的。
光纤特性测量光纤的基本特性
光纤的几何参数：
1. 纤芯、包层直径、不园度、偏芯率
2. 数孔直径
3. 折射率分布
光纤物理参数
3. 偏振、双折射
光纤的损耗和色散是宽带通信传输介质的两个十分重要的特征参量。
损耗：限制传输距离
色散：限制传输带宽、中继距离。
偏振、双折射：对于光纤在宽带通信、传感技术的应用。以及光纤中非线性的研究具有重要的意义。
光纤特性测量光纤的传输损耗
光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗（光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗）和非接续损耗（弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗）两类。
产生损耗的原因主要是：
(1) 材料的吸收损耗，包括纤芯和包层的物质吸收
(2) 材料（或物质）的散射，也包括纤芯和包层。
(3) 波导散射，即交界面随机的畸变或粗糙所产生的散射。
(4) 波导弯曲所产生的辐射损耗。
(5) 外套损耗。
1、 材料的吸收损耗
材料吸收所产生的损耗是重要的损耗。早期的水平是db/km，发现几乎所有的损耗都是来源于材料吸收。材料吸收又有多种原因：
(1) 物质本征吸收：由原子跃迁（电子吸收）所产生：红外8-12μm，紫外拖尾0.7-1.1μm。
(2) 过度族金属离子吸收：铁，钻，铜，铬等吸收峰和吸收带也随他们的价状态不同而不同。
(3) OH-离子吸收：在熔融石英玻璃里OH-的吸收带在0.72,0.95，1.4μm的范围里。
(4) 原子缺陷吸收：由于加热过程：4价Ti-3价由于强烈的辐射，玻璃材料会受激而产生原子的缺陷而产生损耗。
2、 物质的散射损耗
物质内部的散射，会减小传输功率，产生损耗。
本征散射：（物质散射中最重要的）它是使波导衰减不能太小的基本限制之一。
非线性散射：物质在强场作用下，也会诱发出对入射波的散射。（拉布散射、布里渊散射）
瑞利散射：密度不均匀或者内应力不均匀就引起折射率不均匀，从而产生散射。这种不均匀度与波长相比是小尺寸的。瑞利散射与波长λ的四次方成反比。
掺杂不均匀引起的散射：也属于物质的本征散射。
浓度的不均匀性的散射：所用玻璃种有些含有几种氧化物，以改变折射率。而氧化物浓度的不均匀性或起伏，也会引起散射，产生损耗。一般而言，折射率的起伏是未知的，所以因之而产生的损耗（或散射）是不能计算的。反过来，倒是可以利用散射损耗去得出折射率的起伏。对于典型的高硅玻璃，浓度不均匀的散射损耗占总散射损耗的25%。
3、 波导散射损耗
(1) 由于拉制纤维时的不良性，造成纤维尺寸沿轴线起伏，如粗细不匀，截面形状变化等，这种不均匀性同样将引起光的散射。另外，纤芯和包层界面的不光滑、污染等，也将造成严重的散射损耗。
(2) 模式变换而产生了附加的损耗，这种附加的损耗就是波导散射损耗。
很多人曾经推导了薄膜波导和圆柱波导的这种模式耦合效应，并举例作了计算。例如对薄膜波导，如果厚度为5μm，折射率差Δ=1%，交界面的偏离均方根值为0.9nm，每千米将产生10dBd的辐射损耗。
4、 光纤弯曲产生的辐射
光纤弯曲是一个复杂的理论问题，电磁波在弯曲部分传输时，越靠外面的速度越大，到一定地点，相速等于所在物质里的光速。
5、 外套损耗
串话：纤芯里的波导和辐射波的电磁场都要进入到包层。在宝成外圈，电磁场并没有消失，还要伸展到外面去，这就要与临近的光纤耦合。
为了避免串话，包层外面需要再套一层衰减大的套子，把进入套子的电磁场消灭掉。
这样，物质吸收损耗就有三部分，即纤芯里、包层里和外套里的损耗，它们各不相等。对每一个模式又不相同，这是由于功率分配不同的缘故。
光纤特性测量光纤特性的测量方法
由于光纤特性的敏感性，测量中光源
CCITT建议的测试方法
衰减（损耗）
背向散射法、介入损耗法
咏冲时延法、干涉法
传输功率法
分离轴心法
远场扫描法
可变孔径法、刀口扫描法、近场扫描法
折射率分布
折射近场法
传输近场法
最大理论数值孔径
折射近场法
传输近场法、远场法
传输近场法
折射近场法、侧视法
折射近场法
传输近场法
稳定、发射技术、耦合方式、测试条件、样品处理和信息检测及数据处理，对光纤呈现的特性都有密切的关系。CCITT建议G.651和G.652对多模和单模光纤规范了相关参数的定义和实用可靠的测试方法，如表所列。基准测试法（RTM）严格与定义相联系，替代测试法（ATM）是在某种意义上与给定特性的定义相一致的测试方法。
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