測試案例分享——OFDR測試大插損器件長度的方法與技巧

  ICC訊 隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光學(xué)器件與系統(tǒng)內(nèi)部集成的組件數(shù)量顯著增加，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。大量功能各異的光學(xué)組件不可避免地引入更高的插入損耗，從而在復(fù)雜光路中對(duì)各段待測光路長度的精確測量提出了巨大挑戰(zhàn)。此外，通信波長的應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，除常規(guī)的1310nm波段和1550nm波段外，諸如850nm、980 nm、1064nm 等非常見波段的使用日益廣泛。面對(duì)這些特殊波段產(chǎn)品以及高插入損耗的光路系統(tǒng)，如何利用常規(guī)通信波段的OFDR設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)其長度的精確測量，已成為一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問題。

  OFDR技術(shù)測量長度原理

  光頻域反射技術(shù)原理是基于反射式的相干檢測技術(shù)，其基本測試原理示意圖如下所示：

光頻域反射技術(shù)原理示意圖

  信號(hào)光自O(shè)FDR設(shè)備的輸出端口發(fā)出，經(jīng)待測光鏈路傳輸后，會(huì)實(shí)時(shí)產(chǎn)生后向反射光信號(hào)。該信號(hào)主要源于光纖中固有的瑞利散射效應(yīng)——一種普遍存在且強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定的物理現(xiàn)象。此類后向散射光被設(shè)備接收并解調(diào)后，最終形成測試曲線。其基本原理與OTDR類似，均屬反射式光強(qiáng)度檢測技術(shù)；二者的主要區(qū)別在于信號(hào)調(diào)制與距離解調(diào)方式：OTDR采用脈沖光，通過時(shí)延信息解析距離，探測距離在數(shù)十公里級(jí)，空間分辨率在米級(jí)；而OFDR使用掃頻光源，通過快速傅里葉變換將頻率域信息映射為距離域結(jié)果，探測距離在百米級(jí)，空間分辨率在十微米級(jí)。

要對(duì)待測光鏈路進(jìn)行精準(zhǔn)長度測量，需要明確幾點(diǎn)：

  1.待測長度位置在設(shè)備測量范圍內(nèi)

  2.待測長度位置需要有高于瑞利散射強(qiáng)度的反射光（反射峰）返回進(jìn)設(shè)備

  3.待測長度標(biāo)定點(diǎn)位置前端部分的插入損耗不能太大

  測試案例分享

  前兩點(diǎn)在上文原理部分已有詳細(xì)解釋，以下針對(duì)第3點(diǎn)結(jié)合測試案例進(jìn)行詳細(xì)說明：

  測試樣品為某客戶的850nm波長三環(huán)偏振控制器，在不拆開的情況下需要精準(zhǔn)測試整體光纖長度。

  首先，使用我司1550nm波段的OCI設(shè)備，連接控制器輸入端連接頭，測試結(jié)果如下：

  上圖結(jié)果曲線顯示：OFDR曲線噪聲臺(tái)階衰落明顯，光鏈路中存在大插入損耗，末端APC連接頭反射信號(hào)太弱導(dǎo)致設(shè)備無法檢測到（反射峰）。使用功率計(jì)對(duì)偏振控制器進(jìn)行損耗測量：

  功率計(jì)顯示插入損耗大于50dB。

  再使用我司1310nm波段的OCI設(shè)備，連接控制器輸入端連接頭，測試結(jié)果如下：

  測試結(jié)果同1550nm波段設(shè)備，未出現(xiàn)末端連接頭反射峰。仍然使用功率計(jì)進(jìn)行1310nm波段損耗測量：

  由上圖測試結(jié)果可知：1310nm波段光經(jīng)過850nm偏振控制器仍有較大損耗，但已不像1550nm波段那么大。

  我們在偏振控制器末端再連接一個(gè)FC/APC轉(zhuǎn)FC/UPC的跳線（UPC端面反射較高，根據(jù)菲涅爾垂直反射公式，UPC端面對(duì)空氣的反射理論在-14.8db左右），使用1310nm波段的OCI設(shè)備，測試結(jié)果如下：

  由上圖測試結(jié)果可以明顯看到UPC連接頭端面的反射峰（黃色游標(biāo)）。根據(jù)兩個(gè)游標(biāo)的距離差值計(jì)算得到光鏈路整體長度為3.0927米，單獨(dú)再測量此跳線長度（1.07米），即可計(jì)算出偏振控制器的精確長度（2.0227米）。這種間接測量長度方法經(jīng)常用于波段不匹配、鏈路損耗大等情況。

  同樣的測試方式，使用1550nm波段的OCI設(shè)備進(jìn)行測量，結(jié)果如下：

  從結(jié)果圖上可以看到，因?yàn)?550nm波段光在850nm的樣品中衰減過大，導(dǎo)致即使增加了待測點(diǎn)位置的反射強(qiáng)度，經(jīng)過待測鏈路后仍然不足以被設(shè)備檢測到，進(jìn)而無法標(biāo)定長度。

  案例總結(jié)：

  無論是波段不匹配還是光鏈路插入損耗過大，其核心原因仍然是光損耗。在測量此類樣品時(shí)，可以增加待測點(diǎn)位置的反射強(qiáng)度（如加PC頭、反射鏡或鍍增反膜等），也可減小樣品損耗?？偠灾枰岣邚拇郎y點(diǎn)位置回來并進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的光信號(hào)強(qiáng)度，使之高于噪聲水平，此時(shí)才能通過反射峰標(biāo)定待測位置，并計(jì)算鏈路精確長度。