GBT 15972.4-1998 光纤总规范 第4部分传输特性和光学特性试验方法.pdf 55页

'中华人民共和国国家标准光纤总规范第部分传输特性和光学特性试验方法发布实施国家质量技术监督局发布 前言本标准是等效采用国际电工委员会光纤第部分总规范第篇传输特性和光学特性试验方法和修改单对光纤的传输特性和光学特性测试方法和光纤总规范中的进行修订的本标准某些条款中还参考采用了单模光纤相关参数的定义和试验方法和多模渐变折射率光纤缆的特性中的有关规定这样使我国的光纤国家标准与国际标准相一致以适应在此领域的国际技术交流和贸易往来迅速发展的需要本标准与和中的相比除增加了微弯敏感性光学连续性光透射率变化和宏弯敏感性的试验方法外衰减测试方法中增加了谱衰减模型波长色散测试方法中增加了微分相移法截止波长测试方法中增加了成缆单模光纤截止波长的测定并将模场直径的测试方法归入到本标准中在光纤总规范总标题下包括五个部分第部分即总则第部分即尺寸参数试验方法第部分即机械性能试验方法第部分即传输特性和光学特性试验方法第部分即环境性能试验方法本标准是第部分本标准从实施之日起同时代替和本标准由中华人民共和国邮电部和电子工业部共同提出本标准由邮电部电信科学研究规划院归口本标准起草单位邮电部武汉邮电科学研究院电子工业部上海传输线研究所本标准主要起草人陈永诗吴金良刘泽恒陈国庆 前言国际电工委员会是一个包括所有国家电工委员会国家委员会的世界性标准化组织的目标是促进电气和电子领域内涉及的所有标准化问题的国际合作为此目的除其它活动外发布国际标准标准的制定委托给技术委员会对该内容感兴趣的任何国家委员会都可以参加这个制定工作与有联系的国际的政府的和非政府的组织也可参加制定工作与国际标准化组织按照双方协商确定的条件进行密切合作在技术问题上的正式决议或协议是由对这些问题特别关切的国家委员会参加的技术委员会制定的对所涉及的问题尽可能地代表了国际上的一致意见这些决议或协议应按国际应用的建议以标准技术报告或导则的形式发布并在此意义上为各国家委员会所接受为了促进国际上的统一各国家委员会有责任使其国家和地区标准尽可能采用国际标准国家或地区标准与标准之间的任何差异应在国家或地区标准中清楚地指明国际标准是由第技术委员会纤维光学的第分委员会光纤光缆制定的年颁布的的第版已被修改它被分成了个标准每个标准包括一篇第版取消并替代的第篇形成了一个新的技术修订版本标准应与下列标准结合起来使用光纤第部分总规范第篇总则光纤第部分总规范第篇尺寸参数试验方法光纤第部分总规范第篇机械性能试验方法光纤第部分总规范第篇环境性能试验方法本标准文本以下列文件为依据国际标准草案表决报告表决批准本标准的全部资料可在上表列出的表决报告中查阅附录是标准的附录附修改单前言修改单是由第技术委员会纤维光学的第分委员会光纤光缆制定的修改单的文本依据下列文件最终国际标准草案表决报告表决批准本修改单的全部资料可在上表列出的表决报告中查阅 中华人民共和国国家标准光纤总规范第部分传输特性和光学特性试验方法代替一部分范围本标准规定了光纤传输特性和光学特性的试验方法及其对试验装置注入条件程序计算方法结果的统一要求本标准适用于成品光纤光缆传输特性和光学特性的商业性检验引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性光纤总规范第部分尺寸参数试验方法传输特性和光学特性试验项目应从表列出的项目中选择确定的试验方法进行光纤传输特性和光学特性的测定适用的试验和合格判据应在产品规范中规定表光纤的传输特性和光学特性试验方法标准号试验方法适用的特性适用的光纤类型截断法插入损耗法衰减单模光纤和多模光纤后向散射法谱衰减模型单模光纤后向散射法点不连续单模光纤和多模光纤冲击响应法基带响应多模光纤频率响应法可膨胀圆筒法固定直径圆筒法微弯敏感性单模光纤金属网格法传输或辐射光功率法光学连续性单模光纤和多模光纤后向散射法国家质量技术监督局批准实施 表完试验方法标准号试验方法适用的特性适用的光纤类型相移法单模光纤和多模光纤脉冲时延法微分相移法波长色散单模光纤干涉法将来考虑远场光分布法数值孔径多模光纤传输功率法单模光纤截止波长单模光纤成缆单模光纤截止波长直接远场扫描法远场可变孔径法模场直径单模光纤近场扫描法传输功率监测法机械试验和环境试验时单模光纤和多模光纤后向散射监测法光透射率的变化宏弯敏感性宏弯敏感性单模光纤折射近场法横向干涉法折射率剖面单模光纤和多模光纤近场光分布法衰减衰减是光纤中光功率减少量的一种度量它取决于光纤的性质和长度并受测量条件的影响未加以控制的注入条件通常激励较高阶有损耗的模式这种模式会产生瞬态损耗并导致光纤衰减与光纤长度不成正比加以控制的稳态注入条件使光纤衰减与其长度成正比稳态条件下能确定光纤衰减系数串接光纤总衰减可由各自的衰减线性相加得出测量光纤衰减的四种试验方法描述如下截断法截断法是测量光纤衰减特性的基准试验方法在不改变注入条件时测出通过光纤两横截面的光功率和从而直接得出光纤衰减是光纤末端出射光功率是截断光纤后光纤截留段末端出射光功率根据测量原理本方法不可能获得整个光纤长度上的衰减信息在变化条件下也很难测出光纤衰减变化在某些情况下其破坏性是本方法的一个缺点插入损耗法插入损耗法是测量光纤衰减特性的替代试验方法原理上类似于截断法但是注入系统输出端出射光功率测得的光纤衰减中包含了试验装置的衰减必须分别用附加连接器损耗和参考光纤段损耗对测量结果加以修正本方法不可能分析整个光纤长度上的衰减特性但根据先前已知的光功率有可能在环境条件如温度和受力变化时连续测量衰减变化插入损耗法测量精度比截断法低但它对被试光纤和两端可能固定的端头具有非破坏的优点特别适用于现场测试主要用于测量已连接起来的带有连接器的光缆后向散射法后向散射法是测量光纤衰减特性的替代试验方法它测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率这是一种单端测量该方法的测量结果受光纤中光传输速度和光纤后向散射特性的影响不可能像截断法那样精确测 量光纤衰减本方法允许对光纤整个长度或感兴趣的光纤段或串接的光纤链进行分析甚至可以鉴别分立的点例如接头点不连续本方法也可以用作光纤长度测量光纤不连续点断点接点的检查和定位光纤光学连续性的检查光纤后向散射光强度测量用双向平均的后向散射曲线描述和确定衰减均匀性的方法尚在考虑之中谱衰减模型可以用一个特征矩阵和一个矢量计算光纤谱衰减系数矢量包含三至五个波长上例如和或测量的衰减系数第一种方法如果是光纤或光缆提供者提供的该产品的特征矩阵模型化谱衰减系数可以用矢量表示矢量由下式计算第二种方法如果是普通矩阵光纤或光缆提供者应提供一个修正因子矢量式变成普通矩阵是能用于不同的光纤设计或生产厂家假定是一种光纤类型的特征矩阵它可由标准体和或借助于标准体决定每个光纤提供者可以同用户最终用户或生产厂家比较他们的产品其差别由矢量决定本模型仅适用于类和类光纤定义一段光纤上相距的两个横截面和之间在波长处的衰减定义为式中通过横截面的光功率通过横截面的光功率对于稳态条件下的均匀光纤可定义单位长度衰减即衰减系数为式中光纤长度值与选择的光纤长度无关方法截断法试验装置衰减测定可在一个或多个波长上进行也可在某一波长范围内测量谱衰减特性适宜的试验装置框图如图和图所示图规定波长上测量衰减的试验装置截断法 图多个波长上测量衰减或谱衰减的试验装置截断法光源应采用稳定辐射的光源如卤钨灯激光器或发光二极管依据测量类型选择合适的光源在完成测量过程的时间内光源位置强度和波长应保持稳定光源波长范围应满足光纤测量的需要其谱线半幅全宽应保证对光纤谱衰减特性有足够的分辨率光纤输入端应与注入光束对准或者与注入光纤同轴连接光检测器组件应采用一适当的装置将从被试光纤出射的全部光功率耦合进光检测器例如光学透镜系统接有尾纤的折射率匹配接头或与光检测器直接耦合的折射率匹配接头对于带尾纤的光检测器尾纤须有足够大纤芯直径和数值孔径以便接收从参考光纤和被试光纤出射的全部光在接收光强范围和测量时间内检测器应具有良好的线性和稳定性典型组件包括接有前置放大器的光生伏打型光电二极管同步检测时应采用锁相放大器信号处理为了改善接收机信噪比通常对光源进行调制这时应将光检测器连接到与光源调制频率同步的信号处理装置上检测系统应有良好的线性或具有已知的特性包层模剥除器应采用包层模剥除器防止检测到包层中传输的光功率当涂料折射率等于或大于光纤包层折射率时就不需要包层模剥除器注入条件单模光纤注入条件单模光纤注入条件应足以激励起基模滤去高阶模剥除包层模注入光纤的光功率在测量期间应保持稳定通常采用下列两种注入技术尾纤采用尾纤时应在光源尾纤和被试光纤之间使用折射率匹配材料消除干涉效应光学透镜系统采用这种光注入技术时应使用能使光纤注入端与注入光束重复对中并稳定固定的定位装置为减少光纤定位对注入功率的敏感性可采用满注入方法为在感兴趣波长范围内滤除高阶模应采用诸如半径足够小的单个光纤圈例如作为滤模器将截止波长移至感兴趣的最短波长以下但圈的半径不能小到引起与波长相关的振荡为保证沿光纤短距离截留长度传输后不存在包层模需采用包层模剥除器包层模剥除器通常由 折射率等于或稍大于光纤包层折射率的材料组成可以是一种直接加在除去被覆层光纤上靠近端点处的折射率匹配液在某些情况下光纤被覆层可起包层模剥除器作用多模光纤注入条件多模光纤注入条件应避免注入高阶瞬态模式使沿光纤的功率分布基本不变化即稳态模分布从而使光纤衰减与长度近似成线性关系通常采用下列两种注入技术滤模器采用滤模器的衰减测量注入装置如图所示图采用滤模器的衰减测量注入装置可以选择一根与被试光纤类型相同的足够长典型长度不短于光纤作为滤模器也可选择将被试光纤以低张力在芯轴上绕几圈典型为圈的芯轴形式滤模器芯轴直径选择应保证在被试光纤中激励的瞬态模受到足够的衰减从而达到稳态模分布另外也可以采用搅模器和滤模器的组合形式即将一些金属球随机分布在不短于的与被试光纤类型相同的光纤上在金属球上施加压力来达到稳态模分布应采用远场测量方法比较均匀满注入的被试光纤不短于远场功率分布与采用芯轴滤模器或采用搅模器和滤模器组合形式的短段光纤远场功率分布芯轴直径或施加于金属球的压力的选择应保证两者的远场功率分布相接近短光纤辐射图数值孔径按方法测量应为长光纤数值孔径的芯轴直径或施加于金属球的压力可能随光纤不同而不同这取决于光纤和涂覆层类型通常芯轴直径为在长度内绕圈光纤滤模器前注入的光功率分布应是基本均匀的对于不能产生这种分布的光源如或激光器应采用搅模器搅模器可由一种合适的光纤排列组成例如突变渐变突变型折射率分布光纤排列几何光学注入采用空间状态限制的衰减测量的几何光学注入装置如图所示图采用空间状态限制的衰减测量注入装置注入光束光斑尺寸应为被试光纤纤芯直径的数值孔径应为被试光纤数值孔径的这是不会产生泄漏模即非束缚模的最大几何注入的注入功率分布例如数值孔径为的 渐变型折射率分布的多模光纤注入条件为均匀的光斑和数值孔径对于同样光纤采用光斑和数值孔径应使注入光斑和光锥对中在纤芯上保证注入光束轴和光纤轴重合应采用包层模剥除器以保证沿光纤短距离传输后不存在包层模程序将被试光纤放入试验装置中记录输出光功率保持注入条件不变将光纤截断至截留长度例如离注入点记录从光纤截留长度输出光功率按衰减定义由和计算出与两点间光纤段的衰减和衰减系数使用几个波长上的衰减测量结果通过给出的关系式能够计算出谱衰减曲线结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度试验数据按产品规范要求在规定波长上以表示的衰减和以表示的衰减系数以及谱衰减试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容光源类型光源谱宽注入技术试验装置方法插入损耗法装置衰减测定可在一个或多个波长上进行也可在某一波长范围内测量谱衰减特性适宜的试验装置框图如图校正和图测量所示图插入损耗法试验装置校正 图插入损耗法试验装置测量光源按规定光检测器组件按规定信号处理按规定包层模剥除器按规定耦合装置本方法要求使用精密的光纤对光纤的耦合装置使耦合损耗最小以保证结果可靠性该耦合装置可以是凭目视检查的机械微调架或纤芯对纤芯的连接器参考光纤参考光纤须是与被试光纤类型相同的光纤注入条件要求的注入条件应与的规定相似参考光纤和被试光纤的注入条件须相同程序采用与被试光纤同样类型的短段光纤例如其衰减可以忽略作为参考光纤对装置进行初始校准获得参考输入光功率将被试光纤连接到装置上并进行耦合调节以使光检测器给出最大电平记录输出光功率按衰减定义由和计算出被试光纤衰减和衰减系数如果参考光纤衰减不能忽略应将参考光纤衰减加上计算值作为被试光纤衰减结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度试验数据按产品规范要求在规定波长上以表示的衰减和以表示的衰减系数以及谱衰减试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容 光源类型光源谱宽注入技术试验装置方法后向散射法本方法描述了用光时域反射计进行的三种基本测量程序长度见衰减或衰减系数见和沿光纤或光缆长度上点不连续的位置损耗和特征见这些测量旨在用于质量控制和接受试验也适合于安装和维护时的检查光时域反射计也可用来测量光学连续性对光纤链路是否连续作出大致判断装置试验装置至少由以下几个部分组成如图所示图光时域反射计试验装置框图光发射器通常包括一个脉冲激光二极管能提供一个或多个脉冲宽度和脉冲重复频率多波长仪器通常具有多个光源标称中心波长可为或或按产品规范规定中心波长应在规定值的以内对于精确测量中心波长应在规定值的以内如果光源中心波长和规定波长差值大于应在测量结果报告中指出光源均方根谱宽应不大于或者光源半幅全宽应不大于如果谱衰减模型中采用的数据实际中心波长应在规定值的之内水峰波长区域的光源谱宽不应大于或应采用诸如光谱分析仪这样的合适测量仪器对光源中心波长和谱宽进行周期检定输出口应提供某种方法将被试光纤或盲区光纤连接到仪器面板或光源尾纤上光分路器耦合器光分路器将光源输出光耦合到光纤和把后向散射光耦合到检测器同时避免光源与检测器的直接耦合耦合器光分路器不应有偏振效应光接收器通常包括光电二极管检测器检测器的带宽灵敏度线性度及动态范围应与采用的脉宽和接收信号电平相适应信号处理器宜有一个对数响应的信号处理器处理信号并采用信号平均技术提高信噪比显示器显示器可以是阴极射线管液晶显示器或是这两者或是计算机的部件显示器上垂直分度标尺宜为分贝数对应于往返光信号损耗之半的分贝数变化水平分度标尺宜为 或对应于往返光信号群时延之半的长度仪器面板控制器应可对显示器上的曲线进行定位并应能对长度或分贝的较小区域显示的部分曲线进行扩展可控制一个或多个能对曲线上某些点定位的可移动光标显示器上应能给出移动光标的座标和一些适合于本仪器的辅助信息数据接口可选仪器可提供显示曲线的硬拷贝并能与计算机连接反射控制器可选为将高菲涅尔反射引起的接收器瞬时饱和降至最低限度以减少每一反射点后光纤盲区范围应采用电子屏蔽或在耦合器光分路器中采用适宜的方法为了减小连接处初始反射对结果的影响通常在连接器和被试光纤之间采用一段盲区光纤接头和连接器为了对曲线的附加影响减至最小所要求的任何接头或连接器应具有低插入损耗和低反射高回波损耗试样试样为盘上或缆内或是产品规范规定的一根光纤可在工厂或现场对单段或连接起来的多段光纤进行测量注应小心避免卷绕对点不连续或衰减测量引入人为的衰减或者在长度或点不连续测量时引入明显伸长应使光纤端如在线盘的最里层导致的任何损耗在衰减系数的计算中能够忽略不计如果有效群折射率未知进行长度测量时应首先提供类似于中试样的校准光纤或光缆对仪器进行校准确定群折射率注入条件除长度测量的光注入条件可由测试人员自行处理外用进行其他测量的光注入条件应按的规定程序将被试光纤连接到仪器上或盲区光纤如采用的一端将盲区光纤如采用另一端连接到仪器上将诸如光源波长脉宽长度范围包括长度分辨率有效群折射率以及信号平均次数或时间等参数一起输入到仪器这些参数中某些值可能已在仪器中预置注如果有效群折射率未知应用已知长度的标准光纤或光缆对仪器进行校准确定群折射率由于光缆中存在光纤余长或其他因素对同类光纤光缆的有效群折射率大于光纤的有效群折射率启动进行取样调整仪器显示的后向散射信号使曲线尽可能全屏幕显示如需增加分辨率应调整仪器按较大比例扩展感兴趣的区域长度测定如图所示将光标置于试样末端反射脉冲上升边缘的一点确定将同一光标或另一光标置于试样始端反射脉冲上升边缘的一点确定如试样前无光纤或光缆段则为零如试样前有已知长度为的光纤或光缆段则为如果由于不连续性极小而不易确定和的位置就在该处加一个绷紧的弯曲并改变弯曲半径以帮助光标定位对于的定位如有可能切割试样远端使那里产生反射试样长度为 图曲线长度测定衰减和衰减系数测定如图所示将光标置于试样始端反射脉冲上升边缘的一点确定如试样前无光纤或光缆段则为零将光标置于试样曲线线性区段始端紧挨近端确定将同一光标或另一光标置于试样末端反射脉冲上升边缘的一点确定如果由于不连续性极小而不易确定和的位置就在该处加一个绷紧的弯曲并改变弯曲半径以帮助光标定位对于的定位如可能切割试样远端使那里产生反射始于盲区之后光纤或光缆段的单向后向散射衰减始于盲区之后光纤或光缆段的单向后向散射衰减系数光纤或光缆段总单向后向散射衰减总通常能直接给出值和值该数据可以用两点法给出也可用最小二乘方近似法拟合曲线给出法得出的结果可能与两点法得出的结果不同但该方法的重复性更好应进行双向测量将双向测量获得的数值取平均得到精确的衰减和衰减系数如光纤两端均匀性好亦可进行单向测量需要时可进行多波长测量对类和类光纤可按照给出的关系式计算谱衰减图曲线衰减测定点不连续的测定点不连续是连续的信号在朝上或朝下方向的暂时或永久性的局部偏移偏移特征能够随试验条件例如信号脉宽波长和方向变化点不连续的持续时间约为脉冲宽度为了确定点不连续而不是衰减不均匀性的存在应采用两种不同的脉宽观察有疑问的区域如果损耗或增益的形状随 脉宽而变则该异常情况是点不连续否则要按照测量光纤或光缆衰减的程序进行衰减不均匀性测量如图所示将光标置于不连续点处功率开始上升或下降的始端来确定点不连续的位置一般仪器要求一对光标置于不连续点处的两侧将两根最佳拟合直线每一根分别由两点法或最小二乘方近似法得到外推到不连续点处的位置两直线在不连续点处的垂直距离为点不连续的视在损耗或增益应进行双向测量将双向测量取得的数值进行平均这样可消除视在增益得出点不连续损耗图曲线点不连续的测定结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试验数据试样长度试样衰减或衰减系数点不连续特征等试样端别当测量长度或测量结果是双向平均值时不需要试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容光纤或光缆试样包括其类型有效群折射率测量仪器包括制造厂家型号及说明书注入条件定期检验的光源中心波长和谱宽方法谱衰减模型该方法由几个个波长上直接测得的衰减值来估算谱衰减装置本方法是对预先测量的衰减值进行计算而得出谱衰减不需要特定装置所选用的装置即是测量单波长衰减的试验装置试样测量单波长衰减所要求的试样程序测量单波长衰减所采用的程序计算光纤的谱衰减系数可通过特征矩阵和矢量计算出来矢量个元素包含了个个预定波长例如和或上测量的衰减系数矩阵由 下面给出式中估算谱衰减系数的波长数预定的波长数在这些波长上衰减系数已测得第一种方法中是光纤或光缆提供者提供的该产品的特征矩阵模型化谱衰减即矢量从公式计算出来第二种方法中是普通矩阵这时光纤或光缆提供者应提供修正因子矢量从公式计算出矢量矢量个元素可包含在许多波长例如从间隔上估算的衰减系数在确定的波长范围内每一波长上实际衰减系数与估算衰减系数之差值的标准偏差宜小于如在确定波长范围外再指定一个附加波长范围则在每一波长上实际衰减系数与估算衰减系数之差值的标准偏差宜小于和的值和波长范围应在用户和厂家之间达成协议和的元素是用统计方法获得的矢量的元素也应认为是统计数值为了指出估算衰减系数的精度光纤或光缆提供者在提供和时同时应提供一个矢量该矢量包含衰减系数实际值与估算值之差值的标准偏差注为便于矩阵使用应在预定波长上对光纤进行例行测量预定波长数可为三至五个如果可以达到足够的精度可减少预定波长数预定波长值例如和或尚待进一步研究该模型仅考虑用于未成缆光纤用于成缆光纤时考虑到成缆的影响和环境的影响矢量必须加上一个附加矢量结果测量结果报告应包括下列内容试验日期和操作人员试样识别号在相应波长上的衰减系数或谱衰减曲线报告中也可包括下列内容测量预定波长衰减的试验方法估算谱衰减的矩阵或修正因子矢量如采用普通矩阵使用矩阵时获得的矢量它包含衰减系数实际值与估算值之差值的标准偏差模式基带响应模式基带响应是总基带响应的一部分总基带响应可由下式表示式中总带宽包括模式失真和波长色散模式失真带宽波长色散带宽注假定光纤模式失真基带响应和光源光谱均是高斯型分布 波长色散带宽与光纤段长度成反比如果假定光源光谱是高斯型分布则可表示为式中光源的谱宽波长色散系数光纤段长度本技术旨在测量模式基带响应通过将这一项减至最小以使和之差小于来实现本章规定了测量模式基带响应的试验方法模式基带响应可在时域或频域中表示定义时域冲击响应冲击响应定义为这样一个函数即它与光纤输入光功率的卷积等于光纤输出光功率频域频率响应频率响应定义为下式表示的函数式中横截面处调制信号的光功率谱横截面处调制信号的光功率谱幅度响应和相位响应分别为的绝对值和辐角在线性系统中时域和频域的基带响应通过下式互相联系方法冲击响应时域法装置本方法通过对被试光纤输入脉冲和输出脉冲进行比较借助于输入脉冲和输出脉冲的付里叶变换能够计算出基带频率响应及冲击响应合适的试验装置如图所示图模式基带响应试验装置冲击响应光源应采用一个激光器作光源其激光辐射超过自发辐射在测量期间光源位置强度和波长应保持稳定光源中心波长应在表选定的标称值的之内其谱宽不应超过表中给出的相应值 表光源的中心波长标称值和谱宽包层模剥除器按规定光检测器应优先采用高速光电二极管作光检测器光检测器带宽通常应大大超过被试光纤带宽然而需要作一些修正应说明检测器的基带响应和非线性度检测器表面灵敏度应是均匀的辅助设备应采用合适的辅助设备例如可调光脉冲序列发生器脉冲宽度和脉冲频率可调取样示波器记录仪注所作的测量应保证有适当的校准系统线性和系统稳定性注入条件注入系统应使注入系统的脉冲失真与被试光纤的脉冲失真相比小到可以忽略不计否则应记录注入系统的输出脉冲形状然后在光纤基带响应中考虑进去应使用满注入在这种情况下注入光锥角大于光纤最大理论数值孔径并且注入光斑直径与光纤纤芯直径相当应确认被试光纤无微弯注入系统输出端的能量分布基本恒定且与光源的耦合无关表明所有传导模受到正常激励下列装置能提供满注入条件透镜系统注入光纤系统例如突变渐变突变光纤搅模器程序将被试光纤放入试验装置光纤输入端与注入光锥轴线对中光纤输出端与检测器表面对准使检测器能接收到被试光纤的全部出射光在被试光纤输入端和输出端记录脉冲按的定义计算出冲击响应如果需要按公式计算出被试光纤的频率响应结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度测量时的标称波长由幅频特性曲线上光点确定的带宽试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容光源波长和谱宽注入类型试验装置完整的输入脉冲和输出脉冲波形曲线 方法频率响应频域法装置本方法是测量幅度频率函数即幅度响应可采用下列两种方法用输入脉冲激励时对光纤输出信号进行频谱分析对扫频输入信号或离散正弦波输入信号输出进行分析合适试验装置如图所示图模式基带响应的试验装置频率响应光源按规定包层模剥除器按规定光检测器按规定辅助设备应采用合适的辅助设备例如频谱分析仪或网络分析仪正弦波光源注所作的测量应保证有适当的校准系统线性和系统稳定性注入条件按规定程序将被试光纤放入试验装置光纤输入端与注入光锥轴线对中光纤输出端与检测器表面对准使检测器能接收到被试光纤的全部出射光在被试光纤输入端和输出端记录信号按的定义式计算出被试光纤的模式基带响应频域结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度测量时的标称波长由幅频特性曲线上光点确定的带宽试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容 光源波长和谱宽注入类型试验装置完整的输入和输出频率响应曲线试验装置的频谱分辨率微弯敏感性本标准规定了测量类和类光纤微弯敏感性的三种方法方法可膨胀圆筒法适用于类光纤方法固定直径圆筒法适用于类和类光纤方法金属网格法方法是一种在施加的线性压力范围内测量单模光纤微弯敏感性的方法方法是一种在固定线性压力下测量类和类光纤微弯敏感性的较简单的方法方法是一种采用金属网格测量微弯敏感性的方法这三种方法的试验结果只能进行定性比较它通常在光纤的一般评估中采用而不在常规方式中采用试验应在正常的温度和相对湿度条件下进行方法可膨胀圆筒法本方法给出由于微弯效应产生的损耗增加其损耗增加量是施加在光纤上线性压力的函数装置装置由一个可膨胀的圆筒组成其直径能连续改变为了避免宏弯效应要求包括膨胀部分的任何局部最小弯曲直径不小于圆筒表面应用具有选定粗糙度的特定材料例如叠盖砂纸的薄膜颗粒度级矿质覆盖在圆筒覆盖层表面上应至少能绕被试光纤圆筒膨胀时应采用方法装置测量光纤伸长率衰减测定应采用方法或方法的装置也可采用方法的装置程序将被试光纤在圆筒上无张力地小心绕上一层绕时应避免光纤任何交叉或重叠并使光纤固定以避免相对滑动应记录圆筒膨胀时衰减系数的变化和相位变化计算光纤伸长率可由下式求出式中相移调制频率试样长度与光弹系数真空中光速和有效群折射率有关的常数对于类光纤的典型值为由此可计算线性压力式中施加于光纤上的张力静止条件下可膨胀圆筒半径光纤杨氏模量 光纤玻璃部分横截面积作出衰减系数变化与线性压力或伸长率的函数关系曲线由所获得的点通过内插得到一条经过坐标原点的直线该直线的斜率即被试光纤的微弯敏感性微弯敏感性的单位为或结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号绕在可膨胀圆筒上的试样长度光源波长衰减系数变化与线性压力或伸长率的函数关系曲线图微弯敏感性试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容试验装置构成必要时可膨胀圆筒的最小直径采用材料的粗糙度和类型方法固定直径圆筒法本方法规定了检验类和类光纤微弯敏感性的程序它给出在光纤上施加固定线性压力时由微弯效应所产生的附加损耗装置装置由固定直径的圆筒组成为了避免宏弯效应要求最小直径为圆筒表面应用具有选定粗糙度的特定材料例如叠盖砂纸的薄膜颗粒度级矿质覆盖在圆筒覆盖层表面上应至少能绕被试光纤衰减测量应采用方法截断法或方法后向散射法程序应用暂定值的卷绕力将被试光纤单层绕在圆筒上测量总衰减系数为了得到由微弯敏感性引起的衰减增加应用被试光纤固有的衰减系数对测得的总衰减系数进行修正在大卷绕力情况下测得的总衰减主要是微弯损耗计算微弯敏感性由下式求出微弯敏感性式中由微弯引起的衰减增加线性压力固定圆筒半径施加于光纤上的卷绕张力可采用不同的卷绕张力按程序进行多次测量结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号 绕在有覆盖层圆筒上的试样长度光源波长微弯敏感性试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容试验装置构成必要时圆筒直径采用材料的粗糙度和类型方法金属网格法本方法采用金属网格使光纤产生微弯从而确定光纤微弯损耗的相对敏感性装置光源光源的谱宽应不大于或在产品规范中规定在测量期间光源波长强度和位置应保持稳定并能在某一波长范围内或按产品规范中规定工作检测器应采用谱响应与光源相匹配的光电二极管检测器光检测器的系统响应应与所采用的调制技术相匹配并且在测量波长范围内是线性的为改善接收机信噪比应对光源进行调制滤模器为防止光纤中有高次模传输应采用滤模器可在光纤上打一直径为的单圈作为滤模器微弯引入设备产生微弯损耗的典型设备如图所示金属基座平台起稳定作用其表面光滑两个定位柱固定在基座平台上一薄片硬化橡胶硬度为被固定在基座平台上它相对于定位柱不能移动橡胶片上面作了一个标记该标记是一个直径为的圆将橡胶片的一部分切割掉以防止光纤交叉这使被试光纤长度减少了大约橡胶片表面应平坦上面不能刻任何形式的槽金属网格在详细规范中规定上有二个孔以便能用基座平台上的定位柱对金属网格进行重复的精确定位标称质量为的顶板上有两个孔使得它能滑进基座平台上的定位柱一组负荷块例如或在产品规范中规定提供附加负荷以引起附加微弯损耗详细规范要求波长范围例如光源谱宽例如不大于波长步进量例如不大于负荷块重量例如为金属网格特征例如根丝编成采样数例如程序将光纤绕成一圈圈的圆环放置在橡胶片上必要时用几片胶带不超过三片将光纤固定将金属网格安放在定位柱上小心地把顶板放下下推金属网格使之压在光纤上在规定的波长范围内记录功率读数将规定的负荷块压在顶板上并在规定波长范围内记录功率读数依次将其他的负荷块加在顶板上面并在规定波长范围内记录功率读数 图微弯引入设备示意图金属网格法计算计算出平均损耗增量用表示该平均损耗增量是在规定波长范围内波长的函数结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号在规定波长范围内平均损耗增量试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容微弯引入设备说明必要时光纤受压部分长度重复性和精度必要时模场直径截止波长光学连续性本章并不作为一种测量方法而仅对连续或断裂的差异进行检测例如短光纤段在拉伸曲挠弯曲和扭转试验期间受到机械损伤时由于光纤长度分辨率的限制在采用后向散射设备可能不合适的情况下这种检测就非常必要当被试光纤足够长时后向散射技术是适用的这种技术在方法和方法中给出对下列场合可能需要检测断裂遭受机械损伤前的光纤试样遭受机械损伤后的光纤试样定义光学连续性光纤段光学连续性是表征沿该光纤段传导光功率的能力光学连续性可通过在光纤一端注入光并在另一端测量输出的光功率来表示 光学不连续性断裂在设备特定的注入和检测配置情况下光纤输出端实际测得的光功率比注入光纤的光功率小一个约定值时则认为这根连续光纤光学不连续该约定值应在用户和厂家之间达成协议方法传输或辐射光功率法本方法规定了光学连续性的试验装置它旨在指出一根光纤是否光学连续或是否产生严重的衰减增加装置试验装置由分离的发射单元和接收单元组成如图所示发射器包含一个光源接收器包括光电检测器稳定的放大器和指示接收功率电平表一种可供选择的方法是附加一个电路如果接收功率降到预定电平之下指示灯亮图传输或辐射光功率法的试验装置光源光源应是一个由灯泡或组成的大发光面的发射纤维光学终端器件为方便起见它也可与一根注入光纤耦合为了减少发射纤维光学终端器件一侧的损耗变化当采用注入光纤时注入光纤应是突变折射率分布型光纤其纤芯直径明显大于被试光纤纤芯直径光检测器采用与光源相匹配的接收器例如光电二极管它与由灵敏度控制器调节的阀值检测器和指示器相连任何等效的器件都可作为接收器检测器的光敏面应有较大尺寸光纤定位器发射纤维光学终端和接收纤维光学终端的光纤定位器用于光纤的快速定位校验光纤连接发射器和接收器的校验光纤用于获得零校准点程序装置调节采用一根已知是光学连续的短校验光纤检验装置的工作情况当采用图所示装置时调节灵敏度控制器使接收光功率刚好超过阀值检测器的阀值并且指示器工作如采用功率计则注意读数应符合要求初始测量将被试光纤取代校验光纤在中确定的灵敏度值的基础上按对被试光纤预期的衰减量增加灵敏度保证指示器工作指示器工作表明光纤是光学连续的 如果指示器不工作就增加灵敏度直至指示器工作计算使指示器工作所需要的以表示的灵敏度增量如采用功率计则计算出指示功率与中指示功率之间的衰减增量如果衰减增量或灵敏度增量超过约定值则认为光纤断裂机械损伤后测量本测量仅对受机械损伤前已知是光学连续不断裂的光纤段进行使光纤经受所要求的机械损伤作用如有必要则更换试验装置中的光纤如果指示器不工作应增加灵敏度直至它工作计算相对于中确定的灵敏度值的灵敏度增量如采用功率计则计算出所指示的功率与中所指示的功率之间的衰减增量如果由于机械损伤试验导致衰减增量或灵敏度增量超过约定值则认为光纤断裂结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度和预期衰减机械损伤试验导致的衰减增量或灵敏度增量试验日期和操作人员环境温度和相对温度报告中也可包括下列内容试验装置说明初始灵敏度的设定值中机械损伤试验前被试光纤灵敏度的设定值和指示器状态中和中波长色散波长色散是由组成光源谱的不同波长光波在光纤中以不同群速度传输引起的它取决于该光纤的特性和长度测量波长色散的四种试验方法描述如下相移法相移法是测量光纤波长色散的基准试验方法它在频域中通过检测记录和处理不同波长正弦调制信号的相移来测量不同波长信号的群时延从而推导出光纤波长色散它适用于测量类单模光纤和类多模光纤的波长色散脉冲时延法脉冲时延法是测量光纤波长色散的替代试验方法它在时域中通过直接检测记录和处理不同波长脉冲信号的群时延从而推导出光纤的波长色散它适用于测量类单模光纤和类多模光纤的波长色散微分相移法微分相移法是测量光纤波长色散的替代试验方法它在波长范围内由两个相近波长间的微分群时延来测量特定波长上的波长色散系数它适合于测量类单模光纤的波长色散干涉法在考虑中定义波长色散波长色散是由组成光源谱的不同波长的光波以不同群速度传输所引起的光纤中每单位光源谱宽的 光脉冲展宽用表示波长色散通常由材料色散波导色散和剖面色散三个部分组成波长色散系数光纤波长色散系数是每单位光纤长度的波长色散用表示零色散波长零色散波长是波长色散为零的波长用表示零色散斜率在零色散波长处波长色散系数对波长曲线的斜率值用表示方法相移法本方法适用于实验室工厂和现场测量长度大于的类单模光纤和类多模光纤的波长色散在测量精度或重复性满足要求的情况下也可测量长度更短的光纤测量波长范围可按要求改变装置光源依据测量波长范围可采用多只激光器见图波长可调激光器发光二极管见图或其他宽带光源在测量期间光源位置强度和波长应保持稳定根据光源类型和试验装置可以采用光开关单色仪色散器件滤光器光耦合器或可调谐激光器构成波长选择器波长选择器可放在被试光纤的输入端或输出端采用三波长光源系统其波长范围覆盖零色散波长测量类光纤时光源中心波长偏差或不稳定性将对测量产生的最大误差零色散斜率的最大误差与为光源波长间隔成正比当时的最大误差约为图相移法试验装置多只激光器采用平均波长接近被测试样预期零色散波长的光源和或采用多于三个波长的光源可获得较小误差通常采用一个温度受控的输出功率稳定的单纵模激光器就足够了现场试验装置的参考链路可能需要一只附加激光器 图相移法试验装置选择作光源时应采用一只或多只应对它的光谱进行滤光例如采用单色仪给出三个或三个以上的谱线谱线的一般小于调制器调制器应用正弦波或梯形波或方波对光源进行幅度调制产生一个具有单一主付里叶分量的波形调制频率稳定度至少应为量级测量相移时应防止是整数的不确定性为此应采用诸如跟踪相位变化的方法或选择足够低的调制频率将相对相移限制在之内对于类光纤将相移限制在之内的最高调制频率应按下式确定式中预期的试样最大长度预期的零色散斜率预期的零色散波长测量中采用的使最低的一对波长另外为保证试验装置有足够的测量精度光源调制频率必须足够高对于类光纤和光源波长间隔为的三波长系统最低调制频率应按下式确定式中试验设备总的相位不稳定度对试样预期的最短长度光源波长间隔平均值信号检测器和信号检测电子系统应将一个在测量波长范围内灵敏的光检测器和一个相位计一起使用为提高检测系统的灵敏度可采用一个放大器一个典型的系统可能包括光电二极管场效应晶体管放大器和矢量电压表检测器放大器相位计系统应只对调制信号的主付里叶分量响应在接收光功率范围内应引入恒定的信号相移接收功率范围可由可变衰减器控制参考信号 为测量信号源的相位应向相位计提供一个具有与调制信号相同的主付里叶分量的参考信号参考信号相位应与调制信号同步一般从调制信号中分离出来下面给出参考信号的实例见图和图当信号源和检测器在同地场合时例如在实验室或校准期间信号发生器和相位计的参考端口之间可采用电连接当信号源和检测器在同地场合时也可采用分光器分光器插在试样之前和检测器对于光缆现场试验信号源和检测器异地可采用一条光学链路该光学链路一般包括与含被测试样的光学链路相类似的调制光源光纤和检测器现场试验信号源和检测器异地用的参考信号也可用波分复用在被试光纤上传送计算设备计算机可用于设备控制数据采集和数据的数值计算试样和校准光纤试样可以是光纤或光缆其长度应足以达到足够的相位测量精度相位校准光纤类型应与试样光纤相同以便输入相位的测定或输入相位的均衡校准光纤长度应短于或等于被试光纤长度的注入条件应采用合适器件将信号源输出耦合到被试光纤或相位校准光纤使每一信号的物理光程在测量期间保持恒定合适器件可包括多通道单模光开关或活动光连接器应采用一个半径足够小的单圈来消除感兴趣波长范围内的高阶模使截止波长移至感兴趣的最短波长以下类多模光纤的注入条件应按方法冲击响应中的规定程序校准将相位校准光纤插入试验装置并建立参考信号测量和记录每个波长上信号相对于参考信号的相位注如设备有较好的长期相位稳定性可不要求对每次测量进行校准如果信号是相位可调的那么在相位校准光纤安装就位的情况下所有信号的相位都将均衡在这种情况下试样测量将被试光纤插入试验装置并建立参考信号测量和记录每个波长上信号相对于参考信号的相位在每个波长上测得的输入相位都应从该波长上的输出相位中减去单位长度的相对群时延为式中测得的输出相位测得的输入相位光源调制频率扣除校准光纤长度后被测试样长度计算如需计算零色散波长测量波长应覆盖零色散波长或至少包括附近以内一点类多模光纤和类单模光纤单位长度光纤群时延曲线通过下面的三项拟合式来拟合 式中是拟合系数或者等效采用下式来拟合式中零色散波长处最小相对群时延零色散波长处的斜率将对波长微分得到波长色散系数或类单模光纤单位长度光纤群时延曲线用公式拟合式中在波长处的相对群时延在波长处的色散斜率在波长处的色散系数将对波长微分得到波长色散系数类单模光纤单位长度光纤群时延曲线用公式拟合将对波长微分得到波长色散系数注在波长范围内和的拟合公式是足够精确的但这些公式并不意味着可用于波段另一方面波长色散系数可直接测量例如采用微分相移法在这种情况下应采用直线直接对波长色散系数拟合来确定和类单模光纤单位长度光纤群时延曲线用下面五项拟合式拟合式中是拟合系数在波长范围系数很小因此可采用下列简化的四项拟合式将对波长微分得到波长色散系数或注在波长范围内这些公式是足够精确的结果测量结果报告应包括下列内容 试验名称必要时可附上所用的拟合公式试样识别号试样长度试验数据试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容所用光源和测量波长说明调制器频率信号检测器和信号检测电子系统说明计算技术方法脉冲时延法本方法适用于在实验室工厂和现场测量长度大于的类单模光纤和类多模光纤的波长色散在测量精度或重复性满足要求的情况下也可测量长度更短的光纤本方法可在波长范围内测量装置光源本装置应采用谱宽不大于的光源光纤喇曼激光器可采用光纤喇曼激光器系统该系统是用同步锁模和开关的掺钕钇铝石榴石激光器激光器泵浦一段合适长度约的单模光纤用光栅单色仪这类器件进行滤光它能产生短持续时间的光脉冲其半幅全时宽度应小于光脉冲应有足够的强度足够的空间稳定性和时间稳定性采用光纤喇曼激光器的试验装置如图所示图脉冲时延法试验装置光纤喇曼激光器 多只激光器组可采用不同波长的多只注入式激光器激光器组的持续时间应足够短宽度小于在测量期间应保持强度稳定并可稳定触发采用多个激光器组的试验装置如图所示波长可调激光器可采用一个或多个强度稳定的波长可调激光器例如外腔激光器它能产生短脉宽小于在测量期间应能保持波长稳定和稳定的触发输入定位装置应提供某种方法将试样输入端与光源耦合可以采用微调定位器或诸如连接器真空接头三针接头等这样的机械耦合在测量期间试样输入端位置应保持稳定输出定位装置应提供某种方法例如透镜或者与检测器尾纤的机械连接对试样输出端进行定位将试样传导的光功率耦合到检测器图脉冲时延法试验装置多个激光器组信号检测器应采用一种在所使用波长范围内灵敏的高速光检测器冲击响应的小于如锗雪崩光电二极管在接收光强范围内检测器的线性度应在以内限制线性度的主要目的是不压缩脉冲峰从而不影响确定脉冲峰的时间位置可采用一个宽带放大器提高检测器灵敏度以满足速率和线性的要求光衰减器可用来保持恒定的信号幅度信号检测电子系统应采用一种测量和或显示装置一般为高频取样示波器它能够在经过校准的时间刻度上显示光脉冲的相对到达时间延迟器件为补偿试样和参考试样之间的传输延迟差应提供一种如数字延迟发生器这样的延迟器件它既可触发光源也可由光源来触发它并能给检测电子系统取样示波器提供一个延迟的触发信号延迟器件应在测量期间提供稳定的延迟时间其抖动和漂移的均方根应小于 计算设备可采用计算机用于设备控制数据采集和数据的数值计算试样试样可以是光纤或光缆其长度应足以使波长色散系数不精确性减至最小在试样输入端和输出端应制备平整的端面应采用与试样类型相同的参考光纤以获得系统的输入脉冲数据参考光纤长度应短于或等于试样长度的注入条件应提供合适方法将所选定波长的脉冲注入到被测试样如果光源采用单色仪或类似的波长选择器件则应提供某种方法定位试样使选定波长的脉冲耦合进被测试样此外如果关闭光源可采用一个光学系统观察试样输入端的位置本试验方法用于测量渐变型折射率分布多模光纤时注入条件应按方法冲击响应中的规定程序参考试样的测量将参考光纤放入试验装置并将光源波长调到第一个测量波长调节延迟发生器以便在已知的经过校准的示波器的时间刻度上显示出输入脉冲脉冲位置由其波峰或中心点确定将该波长作为基准波长记录该基准波长脉冲相对于已校准的准标例如显示标线的时间位置将光源调至下一个测量波长不改变延迟发生器记录该波长脉冲和基准波长脉冲之间的时间差在所要求的各波长上重复本程序注采用本方法延迟器件精度并不重要如果不能用不同波长脉冲的大时延差进行测量为了获得预期结果就必须使用已知精度的延迟发生器或类似器件在每一个波长上记录示波器上延迟时间和脉冲位置试样测量将试样放入试验装置并将光源波长调到第一个测量波长调节延迟发生器以便在已知的经过校准的示波器的时间刻度上显示出输入脉冲按中的步骤记录该基准波长脉冲的时间位置将光源调到下一个测量波长不改变延迟发生器记录该波长脉冲和基准波长脉冲由中确定之间的时间差在所要求的各波长上重复本程序如果不能用这种方法进行测量则应按中的注所说明的情况进行处理从每个波长的输出脉冲时间差中减去在该波长上测得的输入脉冲时间差单位长度的群时延为式中输出脉冲时间差输入脉冲时间差扣除参考光纤长度后的被测试样长度计算对类单模光纤和类多模光纤群时延曲线的拟合和波长色散系数的计算按的规定结果测量结果的报告应包括下列内容试验名称必要时可附上所用的拟合公式试样识别号试样长度 试验数据试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容所用的光源和测量波长说明输入脉冲的半幅全时信号检测器信号检测电子系统和延迟器件说明计算技术方法微分相移法微分相移法是将光源经调制的光耦合进被试光纤将光纤输出的第一个波长光的相位与输出的第二个波长光的相位进行比较由微分相移波长间隔和光纤长度确定这两个波长间隔内的平均波长色散本方法假定这两个测量波长的平均波长的波长色散系数等于这两个测量波长间隔内的平均波长色散系数通过对色散数据曲线拟合可获得诸如零色散波长和零色散斜率这两个参数本方法适合于测量长度大于的类单模光纤波长色散系数在测量精度或重复性满足要求的情况下也可以测量长度更短的光纤装置光源多只激光器每次测量要求有两个波长的激光器波长间隔一般为测量期间在偏置电流和调制频率下及激光器所处的温度内每个光源的中心波长和调制输出相位都应保持稳定可采用具有温控的输出功率稳定的单纵模或多纵模激光器对于现场试验装置可能需要一只附加激光器用于参考链路合适的试验装置如图所示图微分相移法试验装置多只激光器经滤光的发光二极管应采用一只或多只一般应通过单色仪等装置对输出光谱进行滤光以获得为的谱线测量要求的波长间隔一般为 合适的试验装置如图所示图微分相移法试验装置调制器调制器应用正弦波或梯形波或方波对光源进行幅度调制产生一个具有单一主付里叶分量的波形调制频率稳定度一般要求每个光源的相位调制可加以调节以便对试验装置进行校准测量微分相位时应防止是整数的不确定性对较长试样和或大的色散系数这个问题可通过诸如降低调制频率的方法来解决对于类光纤将微分相移限制在之内的最高调制频率应按下式确定式中试样长度预期的零色散斜率预期的零色散波长使最小的光源波长微分相位测量点间的波长间隔另外为保证试验装置有足够的测量精度光源调制频率必须足够高信号检测器和信号检测电子系统应将一个在测量波长范围内灵敏的光检测器和一个相位计一起使用为提高检测系统灵敏度可采用一个放大器一个典型的系统可包括光电二极管场效应晶体管放大器和相敏检测器检测器放大器相位计系统应只对调制信号的主付里叶分量响应在接收的光功率范围内应引入恒定的信号相移信号处理单元将记录一对测量波长上相位计的微分输出并向计算机数据采集系统提供表示这两个波长间的微分相位输出信号在这两个波长上波长选择和相对相位的测量应足够快使得被试光纤的长度漂移对测量结果的影响可以忽略信号处理单元的三个实例如下图和图给出了第一个实例信号处理单元先记录一个测量波长上的相位然后再记录另一个测量波长上的相位由这两个波长的微分相位和试样长度确定平均波长的波长色散图中标有信号处理的单元可由计算机实现其功能图给出了第二个实例相位计参考信号本身即是通过光纤的一对波长中的一个图给出了第三个实例用几百赫芝的频率在两波长之间交替切换光采用相位计检测微分相 位输出相位计产生与波长调制同步的交流信号其幅度与两个测量波长之间的微分相位成正比然后该信号用锁相放大器解调产生代表微分相位的直流信号平均波长的波长色散由该微分相位和试样长度确定为控制接收的光功率可采用诸如光衰减器这类的器件图微分相移法试验装置用双波长测量微分相位图微分相移法试验装置用双调制测量微分相位参考信号应给相位计提供与调制信号相同的主付里叶分量的参考信号以测量信号相对于参考信号的微分相位参考信号必须与调制信号同步一般是从调制信号中分出参考信号的实例如下见图信号源和检测器在同地时例如在实验室或校准期间信号发生器和相位计的参考端口之间可采用电连接信号源和检测器在同地时也可采用分光器分光器插在试样之前和检测器对于光缆现场试验信号源和检测器异地可采用一条光学链路该光学链路一般包括与含被测试样的光学链路相类似的调制光源光纤和检测器计算设备可采用计算机用于设备控制数据采集和数据的数值计算 试样和校准光纤试样可以是光纤或光缆其长度应足以达到足够的相位测量精度微分相位校准光纤类型应与试样光纤相同以便对光源和装置其他部分产生的色散延迟进行补偿校准光纤长度应短于或等于被试光纤长度的注入条件信号应耦合到被试光纤或微分相位校准光纤参考光纤使得在微分相位测量期间每一信号的物理光程保持恒定对于单模光纤合适的器件可包括多通道单模光开关或活动光连接器程序试样测量将被测试样放入试验装置并建立参考信号测量并记录平均波长为的一对相邻波长和的微分相位校准将相位校准光纤放入试验装置并建立参考信号测量并记录平均波长为的一对相邻波长和的微分相位注在进行试样测量和校准测量时应调节检测器接收的光功率电平使信号检测器和信号检测电子系统中与光功率大小有关的相移减少到最低限度计算波长色散系数每一波长处的波长色散系数由下式给出式中波长和的平均值波长和的差值即被测试样的微分相位相位校准光纤的微分相位调制频率扣除相位校准光纤长度后的被测试样长度零色散波长和零色散斜率按的拟合公式对测得的波长色散系数数据进行计算可求得零色散波长和零色散斜率结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度试验数据试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容所用光源和测量波长说明调制频率信号检测器和信号检测电子系统说明计算技术和拟合公式 数值孔径渐变折射率多模光纤数值孔径是一个重要参数它表明光纤收集光功率的能力它被用来预测光纤的注入效率接头连接损耗和微弯宏弯性能可通过测量短段光纤远场辐射图远场光分布法确定光纤数值孔径其值又称为远场数值孔径或有效数值孔径也可通过测量光纤折射率分布方法折射近场法来确定其值称为最大理论数值孔径定义渐变折射率多模光纤最大理论数值孔径定义为式中光纤传导的最大子午光线角根据光纤折射率分布可得出或式中芯包相对折射率差纤芯的最大折射率最内均匀包层的折射率采用远场光分布法可获得远场辐射图远场数值孔径定义为光强下降到最大值处的半角的正弦即和之间的关系与测量波长有关测量远场光分布大多在波长上进行而测量折射率分布通常在或波长上进行对这些波长与之间的关系由下式给出式中修正系数取值为和分别对应测量波长和应将波长上测得的作为光纤的数值孔径它可直接通过测量波长上的远场光分布获得或间接由来获得方法远场光分布法本方法是测量光纤数值孔径的基准试验方法远场光分布法是测量光纤远场角辐射光强分布通过中的定义式计算出多模光纤的数值孔径装置合适的试验装置如图所示图远场光分布法试验装置光源应采用非相干光源它能在试样端面上产生基本恒定的辐射光强变化小于面在完成测量过程的时间内其强度和位置应保持稳定除非另有规定光源中心波长应为光纤输入端固定和对中应配置固定试样输入端装置以便能稳定并可重复地定位而不使光纤明显变形应提供合适的装置 以使输入端面与注入光束对中应提供一种对试样端面对中情况检验的方法包层模剥除器应采用一个合适的包层模剥除器以消除包层中传输的光功率输出系统和检测装置可采用三种等效方法检测试样出射远场的角辐射强度分布方法和是远场辐射图的角扫描方法是角辐射强度图空间变换的扫描可采用小光敏面或大光敏面的扫描检测器角扫描方法见图图方法光纤输出端固定和对中应采用试样输出端固定和对中的装置使得试样输出端面与光检测器的旋转轴重合试样输出端面中心与光检测器表面中心轴线重合检测系统机械装置应采用旋转光检测器的合适装置使检测器基本上能沿检测到试样全部输出光辐射的圆弧扫描例如一个经过校准的测角器机械装置旋转轴应与试样端面重合并垂直于试样轴线机械装置旋转平面应包含试样轴线应提供一种装置记录试样输出端轴线与检测器和试样端面之间的假想线形成的夹角角扫描方法见图图方法应采用一种固定试样的装置使试样输出端面与试样转轴重合试样输出端面中心与光检测器表面中心轴线重合这种装置即测角器或精密转动台应充分转动使固定的检测器能扫描旋转平面中试样的全部输出光辐射即转角应大于试样输出辐射的最大角度应提供一种装置以记录试样输出端轴线与检测器和试样端面之间的假想线形成的夹角空间场图扫描方法见图 图方法光纤输出端固定装置应提供试样输出端固定并对中的装置该装置能进行稳定并可重复的定位远场变换和投影应采用诸如显微镜物镜或经适当校准透镜的合适方法获得光纤输出近场图形的付里叶变换形成试样远场的空间图应用带针孔的检测器扫描该图形或该图形的像并记录远场光强针孔直径应小于或等于系统衍射极限的一半式中针孔直径光纤出射光波长变换透镜焦距纤芯直径变换透镜后焦面到扫描平面的放大率透镜的数值孔径应足够大不得限制光纤试样的数值孔径当远场图由透镜重现时为避免图像周围变暗重现透镜的直径应足够大式中是数值孔径扫描系统应提供用诸如带针孔检测器扫描远场图的方法系统校准为了确定扫描系统移动距离与变换透镜后焦面上扫描实际距离之间的变换系数应进行校准为此可采用一块尺寸已知的模板小心地置于透镜的后焦面中反映空间变换平面图中透镜后焦面上某点至中心轴线的距离与该点和中心轴线夹角的关系如下式所示式中空间变换平面上某点至中心轴线的距离变换透镜的焦距空间变换平面上某点与中心轴线的夹角记录系统应提供一种测量光强的装置它是扫描位置的函数应按下式修正检测到的光强式中光强角度分布离空间场图轴线的距离 距空间场图轴线处的辐射强度与试样输出端轴线的夹角光检测器应采用在接收光强范围内线性度优于的检测器为了提高分辨率可采用一个针孔限制检测器的有效尺寸根据要求的角分辨率检测器或针孔尺寸由下式确定式中检测器或针孔直径要求的角分辨率试样输出端面到检测器或针孔的距离分辨率一般不大于还应符合远场要求式中试样输出端面到检测器或针孔的距离试样出射区直径光源中心波长注入条件应采用一光学元件系统以产生单色的宽度小于基本恒定的辐射光斑光斑直径大于试样端面直径光斑数值孔径大于试样数值孔径可采用光学滤光器限制光源谱宽试样试样长度应为试样端面应光滑平整并垂直于光纤轴由于测量精度受试样端面不垂直性的影响端面角宜小于程序将试样两端置于对中固定装置上输入端应大致在恒定辐射光斑聚焦像的中心将光源调到要求的波长和谱宽扫描远场辐射图并记录作为角位置函数的光强计算百分之五光强角从远场光辐射图上找出光强为最大值处的点将这两点对应的半角作为记录下来数值孔径远场数值孔径可用公式计算出来结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号远场数值孔径光源波长不是时需要指明试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容试验系统校准和角分辨率注入光斑尺寸和数值孔径包层模剥除方法扫描方法 截止波长测量单模光纤截止波长和成缆单模光纤截止波长的试验方法是传输功率法该方法是在一定条件下把通过被试光纤或光缆的传输功率与参考传输功率随波长的变化相比较根据定义得出截止波长值定义当光纤中的模大体上被均匀激励情况下包括注入较高次模在内的总光功率与基模光功率之比随波长减小到规定值时所对应的较大波长就是截止波长该规定值一般为根据该定义在截止波长处被测试样中模的衰减是本章规定了两种类型截止波长对短长度未成缆预涂覆单模光纤测得的截止波长在应用条件下对成缆单模光纤测得的截止波长为了避免模式噪声和色散功率代价最短缆长当出现修护时包括维修缆长的截止波长应小于最短预期的系统工作波长这就确保每段光缆都处于单模工作状态方法传输功率法单模光纤截止波长的测定装置测量预涂覆单模光纤截止波长的典型试验装置如图所示图传输功率法试验装置光源应采用谱宽不超过的光源在完成测量过程的时间内其位置强度和波长应保持稳定并能够在足够宽的波长范围内工作其波长范围应足以覆盖所期望的截止波长调制为防止背景光影响测量结果并有助于信号恢复应对光源进行调制如采用光谱分析仪之类的试验设备可不需对光源进行调制固定和定位装置在测量期间应稳定地固定试样输入端和输出端可采用诸如真空吸盘磁性吸盘或连接器这类装置使光纤端面能在注入光学系统和检测光学系统中进行重复定位包层模剥除器 为防止包层模的传输和检测应在试样输入端和输出端采用包层模剥除器但应避免影响模的传输当涂料折射率等于或大于光纤包层折射率时就不需要包层模剥除器光检测器组件应采用将试样出射的全部光功率耦合进检测器光敏区的检测光学系统例如可采用光学透镜系统与带多模光纤尾纤检测器对接或直接耦合采用在测量波长范围内灵敏的在接收光强范围内具有较好线性的光检测器典型的系统在采用锁相放大器和斩波组件进行同步检测时可包括光生伏打型锗或铟镓砷光电二极管和电流输入前置放大器信号处理通常采用一台计算机用于数据采集和分析试样预涂覆单模光纤截止波长的测定是在长度为的光纤上进行一种方法是将光纤弯成半径为整圆圈的松弛环另一种方法是将光纤弯成由切线相连的半径为的两个圆弧每个组成的松弛环如图所示图中下部的半圆芯轴可以移动以收紧松弛的光纤而不移动光学系统中的任何部分光纤试样其他部分应基本不受外部应力但允许有弯曲半径不小于的较大弯曲他们不应使测量结果产生重大变化图单模光纤截止波长测定的一种试样安排参考试样测量截止波长时参考试样应是下面的任何一种保持被测试样注入条件不变在试样上打一个足以在大于截止波长的波长上滤除模的小环小环半径的典型值是用一短段多模光纤注采用方法时为了减少漏模的影响光注入条件可限制在仅充满多模光纤芯径和数值孔径的或者采用一合适的滤模器注入条件应采用诸如透镜系统或多模光纤这样的注入光学系统在整个测量波长范围内对试样进行满注入这种注入方式对单模光纤输入端面的位置不太敏感并足以在试样中激励起基模和任何高阶模如果采用对接则应避免干涉效应当采用多模光纤作参考试样时对参考光纤的满注入可能在传输功率谱中产生不希望的纹波对这种注入应加以限制以充分消除纹波效应一个实例在方法中给出限制注入的另一个实例是采用具有足够约插入损耗的芯轴卷绕式滤模器 程序测量光功率谱将制备好的试样放入试验装置光纤输入端与注入光束对准光纤输出端对准光检测器的光敏面启动试验装置测出试样光功率谱测量参考光功率谱采用中获取参考试样时启动试验装置在相同波长点上测出参考光功率谱采用中获取参考试样时将参考试样制备好后放入试验装置光纤输入端与注入光束对准光纤输出端对准光检测器的光敏面启动试验装置在相同波长点上测出参考光功率谱计算截止波长确定定义被试单模光纤作参考试样采用中时如图所示截止波长是由等于对应的最大波长确定确定截止波长时应不小于如果小于则应加大波长扫描范围扩大单模注入条件或者减小小弯半径如果在长波长区域随波长增加则应加大小弯半径反复作这些调整直到不小于并且在长波长区域基本与波长无关图被试单模光纤作参考试样时典型截止波长曲线多模光纤作参考试样采用中时如图所示截止波长是由曲线长波长部分拟合的直线位移而形成的直线与曲线的相交点确定确定截止波长时应不小于如果则应加大波长扫描范围扩大单模注入条件反复作这些调整直到不小于并且曲线在长波长区域有足够的长度可以拟合成一条直线图多模光纤作参考试样时典型截止波长曲线 截止波长测量曲线拟合法为改善截止波长的测量精度可以对测量曲线进行拟合该方法采用六个步骤完成曲线的拟合和计算第一步和第二步定义区即大波长区第三步和第四步定义变化区在该区内模衰减开始增加第五步用一理论模型描述变化区第六步根据特征参数计算截止波长第一步定义大波长区采用中时大波长区的最小波长是该波长区内衰减最小的那个波长采用中时大波长区的最小波长是使下式最小的那个波长用表示大波长区的最大波长是大波长区的最小波长加上第二步将大波长区的衰减曲线用波长的线性等式表示采用中时为零定为大波长区衰减值的中值采用中时大波长区内衰减曲线用特殊的方法拟合和通过使偏差绝对值的和最小来获得确定偏差的中值并加到上在大波长区最小偏差由下式确定第三步找出变化区的最大波长衰减比由第二步确定的直线高的最大波长加上就是变化区最大波长第四步找出变化区的最小波长从变化区最大波长由第三步确定开始变化区最小波长是最大值处的波长并且该最大值与在较大波长处最小值的差值最大第五步用理论模型描述变化区该模型是变换的线性回归偏差抑制控制了负的回归偏差使得拟合直线的反变换不产生小于由第二步确定的负衰减偏差采用简单的线性编程方法对数据进行拟合拟合时应抑制偏差令式中除非在其他的规范中规定上面的等式可用下面的直线拟合通过使偏差绝对值的和最小来获得和并且偏差都不小于由的函数给出第步估算变化斜率和计算截止波长如果则变化区内的最大波长就减少再重复第步直到截止波长通过下式计算截止波长 结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号截止波长试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容所用参考方法如采用多模参考光纤应说明光纤类型所用设备说明校准数据典型谱曲线方法传输功率法成缆单模光纤截止波长的测定本方法描述了测量成缆单模光纤截止波长的试验程序的测定值受光缆长度和弯曲条件的影响按方法测得的预涂覆单模光纤的截止波长一般大于对于短段光缆例如尾纤跳线光缆长度比本方法规定的要短或者弯曲半径更大在大于的波长上光缆可能变成多模在光缆长度甚至小于方法规定的长度情况下在大于的波长上光缆也可能变成多模因此测量比本方法规定的试样长度短的光缆例如尾纤跳线光缆等时试样长度应在产品规范中规定装置测量成缆单模光纤截止波长的典型试验装置如图所示光源按规定调制按规定固定和定位装置按规定包层模剥除器按规定光检测器组件按规定信号处理按规定试样测量成缆单模光纤截止波长的基准试验方法是在缆长为的已成缆单模光纤上进行试样两端各露出长光纤另长的光缆部分放置时应无任何能影响测量值的小弯曲为模拟接头盒的效果应在两端露出的光纤上分别打一个半径为的环如图所示测量成缆单模光纤截止波长的替代试验方法是在纤长为的单模光纤上进行试样两端各留出长光纤其余光纤应弯成半径不小于的松弛环为模拟接头盒的效果应在两端的光纤上分别打一个半径为的环如图所示 图测量成缆单模光纤截止波长的试样布置基准试验方法图测量成缆单模光纤截止波长的试样布置替代试验方法参考试样按规定注入条件按规定程序试样应在或提供的试样中选取或者在产品规范中规定当使用试样支持系统和包层模剥除器时应避免任何半径小于的附加弯曲当以或更小的步进量进行波长扫描时注入条件和检测条件不应该改变波长扫描范围应足够宽并覆盖预期的光缆截止波长测量光功率谱按规定测量参考光功率谱按规定计算按规定结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度当长度不是时需要指明截止波长试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容所用参考方法如采用多模参考光纤应说明光纤类型所用设备说明校准数据典型谱曲线 模场直径模场直径是单模光纤基模模场强度空间分布的一种度量它取决于该光纤的特性模场直径可在远场用远场光强分布互补孔径功率传输函数和在近场用近场光强分布来测定模场直径定义与测量方法严格相关不同试验方法之间的数学等效性如图所示图模场直径三种试验方法之间的数学变换关系测量单模光纤模场直径的三种试验方法描述如下直接远场扫描法直接远场扫描法是测量单模光纤模场直径的基准试验方法它直接按照柏特曼远场定义通过测量光纤远场辐射图计算出单模光纤的模场直径远场可变孔径法远场可变孔径法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法它通过测量光功率穿过不同尺寸孔径的两维远场图计算出单模光纤的模场直径计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义近场扫描法近场扫描法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法它通过测量光纤径向近场图计算出单模光纤的模场直径计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义这些方法均适用于工作在波段或波段的类至类光纤定义基模场基模场是单模光纤中传输的基模模场强度的空间分布模场直径由直接远场扫描法测得的远场光强分布确定模场直径的定义式为式中远场光强分布测量波长偏离光纤轴的远场测量角上式的积分限为到是理解为该积分在自变量的限定内不被截断但是随着自变量的增大被积函数很快趋近于零实际积分上限只要取某个即可模场直径的等效转换式可从下面的任何一种方法得到 远场可变孔径法由远场可变孔径法测得的互补孔径功率传输函数确定模场直径的等效式为式中测量波长互补孔径功率传输函数定义为式中通过最大孔径的光功率偏离光纤轴的远场测量角近场扫描法由近场扫描法测得的近场光强分布确定模场直径的等效式为式中径向坐标模场中心模场中心是光纤内基模场空间强度分布的中心位置模场同心度误差模场同心度误差是模场中心和包层中心之间的距离方法直接远场扫描法装置直接远场扫描法的试验装置如图所示图直接远场扫描法试验装置框图光源应采用合适的相干或非相干光源例如半导体激光器或经充分滤光的白光源在完成测量过程的时间内光源位置强度和波长应保持稳定如需要可采用单色仪和干涉滤光器选择波长除非另有规定光源谱线的应不大于包层模剥除器应采用包层模剥除器以滤除包层模当涂料折射率等于或大于光纤包层折射率时就不需要包层模剥除器滤模器为确保在测量波长上单模工作应采用滤模器滤除高阶模通常对被试光纤绕一半径为的 单圈或加入其他类型的滤模器扫描检测系统应采用对远场光强分布进行扫描的机械装置它能以不大于的步进量扫描远场光强分布典型系统可包括一个光电二极管由电流输入前置放大器进行放大用锁相放大器作同步检测光检测器离光纤输出端面应至少其光敏面的远场张角不应太大为此要求光检测器光敏面离光纤输出端面的距离大于是被试光纤的预期模场直径是光检测器的光敏面直径是波长精确测量要求的最小动态范围应为对类和类光纤相应的最大扫描半角应分别不小于和如果对于类和类光纤将上述值分别限制在和时确定模场直径时就可能导致大于的相对误差试样试样应是长度为的单模光纤试样的输入端面和输出端面应平整光滑输出端面与光纤轴应有很好的垂直度注入条件所用注入装置必须足以激励起基模例如可采用光学透镜系统或尾纤来激励被试光纤为使耦合进被试光纤的功率对被试光纤输入端面的位置不太敏感可在空间和角度上对被试光纤进行满注入如果采用对接则应在尾纤和被试光纤之间使用折射率匹配材料以避免干涉效应测量期间耦合应保持稳定程序将制备好的试样放入试验装置并进行对中其输出端对准检测器组件并获得最大功率启动扫描装置以不大于的步进量进行扫描并记录检测的远场光功率按中的定义式计算出被测试样的模场直径结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号光源波长模场直径试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容光源类型注入光学系统说明包层模剥除器如采用说明滤模器说明扫描组件说明检测器组件和信号处理设备说明计算技术细节试验装置最近校准日期方法远场可变孔径法装置远场可变孔径法的典型试验装置如图所示 图远场可变孔径法试验装置框图光源应采用能在测量波长上产生足够辐射的合适的非相干光源如钨丝灯单色仪或干涉滤光器可用于选择波长在完成测量过程的时间内光源位置强度和波长应保持稳定经滤光后光源谱线的宽度应不大于包层模剥除器按规定滤模器按规定远场可变孔径组件由不同尺寸圆形孔径组成的装置如孔径轮离光纤输出端的距离至少这些孔径一般定位在离光纤输出端处应采用使孔径中心对准远场图中心的装置以降低光纤端面角的敏感性不同尺寸的孔径应足够多使得附加任何孔径都不会对测量结果产生明显的影响测量类光纤的装置要求远场可变孔径法所达到的模场直径测量精度与试验装置的最大数值孔径有关对于标称模场直径在范围内的类光纤当试验装置的最大数值孔径为时典型误差为或更小如果要求更小的误差或试样模场直径小于时则可采用下列两种方法之一应采用最大数值孔径不小于的试验装置应确定一个映射函数此映射函数将建立两种试验装置数值孔径受限制的试验装置和数值孔径不小于的试验装置测量结果之间的关系测量类和类光纤的装置要求对模场直径等于或大于的光纤试验装置的最大数值孔径应不小于输出定位装置应提供诸如具有十字准线的侧视显微镜或摄像机之类的装置使光纤定位在离孔径距离固定的位置上如果通过真空吸盘之类的装置使光纤的侧面受限制那么只需要提供纵向调节就足够了输出光学系统应采用透镜对反光镜或其他合适的装置来会聚穿过孔径的全部传输光并将其耦合至光检测器检测器组件和信号检测电子系统应采用在测量波长范围内对输出光辐射灵敏的在接收的光强范围内线性的光检测器典型的系统可包括锗或铟镓砷光电二极管和电流输入前置放大器并用锁相放大器进行同步检测通常需要计算机进行数据分析试样按的规定注入条件按的规定程序将制备好的试样放入输入和输出对中装置上并将光纤输出端调整到离孔径组件距离正确 的固定位置上将孔径组件设置到一个小孔径使孔径与远场图对中得到最大检测光功率对每个孔径测量光功率按中模场直径的等效式计算出被测试样的模场直径结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号光源波长模场直径试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容光源类型注入光学系统说明包层模剥除器如采用说明滤模器说明孔径组件检测器组件中的输出光学系统说明信号处理设备说明计算技术细节试验装置的最近校准日期方法近场扫描法装置近场扫描法的典型试验装置如图所示图近场扫描法试验装置框图 光源按规定包层模剥除器按规定滤模器按规定放大光学系统应采用合适的光学系统例如显微镜物镜放大试样的输出端将输出端聚焦在扫描检测器的平面上此光学系统不应限制成像的数值孔径光学系统数值孔径应大于光纤输出光辐射的最大数值孔径对于类和类光纤光学系统数值孔径应不小于对类光纤不小于光纤对中为了能对光纤输出端进行精密轴向调节应提供合适的机械装置以对准光纤的输出端面使得在测量波长上将扫描图适当聚焦在扫描检测器的平面上扫描检测器为了测量近场图逐点的光强应采用合适的扫描检测器检测器在接收光强范围内应是线性的应采用机械式或电子式的扫描系统使测得的近场图有合适的分辨率一般在近场图上沿约三倍标称模场直径的范围内取足够多的取样点以保证测量结果的精度例如可采用下列任何一种技术用扫描尾纤对输出场图进行扫描的固定光检测器或者带针孔的扫描光检测器扫描视像管或其他图像光强识别器件检测电子系统为了提高信号电平应采用合适的电子系统应根据所采用的技术类型选择电子系统的带宽当用机械或光学系统对光纤输出端进行扫描时通常对光源进行调制如果采用这种方法光检测器应连接到与光源调制频率同步的放大器如锁相放大器上当进行电子扫描时应采用合适的图像分析系统和对近场图自动扫描数据采集和处理的系统试样按规定注入条件按规定程序光学系统校准在确定被测试样的模场直径时应考虑放大光学系统放大率和实际坐标的影响所以放大光学系统的放大率应和扫描系统一起定期进行测量应使用合适的经过校准的光栅进行初始校准然后对尺寸有适当的精度已知的光纤端面的像进行扫描定期检验放大光学系统的放大率和实际坐标测量将制备好的试样放入输入和输出对中装置调整试样输出端至放大光学系统的距离使近场图聚焦到扫描光检测器平面上该平面上像的对比度应达到最大启动机械式或电子式的扫描系统记录作为位置函数的近场光强分布根据中模场直径等效式用近场光强分布计算出被测试样模场直径结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号 光源波长模场直径采用的扫描系统试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容采用的光源类型及其谱宽注入光学系统说明包层模剥除器如采用说明滤模器的说明放大光学系统说明包括放大率和数值孔径扫描组件和检测系统说明信号处理设备说明计算技术细节试验装置的最近校准日期光透射率变化测量光纤和光缆在机械试验和环境试验期间产生的光透射率变化时一般采用传输功率监测法和后向散射监测法传输功率监测法传输功率监测法用于监测光纤和光缆在机械试验和环境试验期间产生的光透射率变化该方法在有关产品规范规定的时间和温度变化范围内监测光透射率监测时应有高的分辨率和高的稳定性后向散射监测法后向散射监测法除用于监测光纤和光缆在机械试验和环境试验期间产生的光透射率变化外还用于监测由光学不连续性物理缺陷以及衰减斜率变化引起的光传输特性的变化该方法适用于测量超过后向散射设备本身重复性误差的透射率的变化方法传输功率监测法装置采用参考试样的传输功率监测法试验装置如图所示采用稳定化光源的传输功率监测法试验装置如图所示光源应采用诸如激光器或这样的合适光源通常应对光源进行调制并可采用滤光器进行波长选择光分路器光分路器在测量期间应保持恒定的分光比其分光比和温度稳定性应按有关规范的规定光检测器光检测器应有足够的光敏面以收集输出光锥角中的全部辐射光功率并在接收的光功率范围内有足够的线性在测量波长上光检测器在光敏区和入射角范围内应具有足够的均匀响应使得输出光锥角在位置或角度上相对于检测器的移动不超出试验装置机械设计确定的限度之内而且不明显影响测量结果如图所示的试验装置采用多个检测器时它们应是同一厂家同一型号并且线性度相差不大的检测器 图传输功率监测法试验装置采用参考试样图传输功率监测法试验装置采用稳定化光源试样试样应按机械试验环境试验或其他试验的规定制备最短长度试样的衰减变化应与试验装置的分辨率相适应参考试样采用参考试样时参考试样应是与试样类型相同的光纤或光缆它可以是一短段光纤如图所示参考试样应连接在光分路器和检测器之间参考试样的状态在测量期间应是恒定的注入条件应按方法和对多模光纤和单模光纤规定的注入条件根据被测参数采用满注入或限制注入在试样或参考试样如采用的光源端和检测器端应采用包层模剥除器程序功率测量试验之前应测出试样输出的初始光功率在图所示的情况下还应测出参考试样输出的初始光功率进行机械试验环境试验或其他试验期间应相继测量从试样输出的光功率在图所示的情况下还应同时测量从参考试样输出的光功率在上述测量中可测量与绝对功率成比例的光功率值而不是绝对功率本身在图所示的情况下试验通道与参考通道的比例常数可能不同但是在测量期间该比例常数应保持不变计算光透射率的变化分贝数由下式可得图所示的情况图所示的情况结果提供测量结果的报告可与方法和类似并包括下列补充的内 容试验环境和试验装置状态光透射率的变化最好作出曲线图方法后向散射监测法装置按方法后向散射法的规定试样试样应按机械试验环境试验或其他试验的规定制备试样的最短长度应使试样始端和末端的非线性不影响测量结果注入条件按规定程序将被试光纤与耦合器件对中后向散射功率用信号处理器分析并以对数刻度进行记录应在对应于被试光纤或光缆始端和末端的曲线上选择两点和记录这两点之间的衰减值式中和是以对数刻度得出的对应的功率电平如有必要可进行双向测量为进行比较按规定在试验前试验期间每间隔一段时间和试验后记录所选两点之间的衰减值和曲线形状考虑到衰减不均匀性的影响在试验前试验期间每间隔一段时间和试验后所选两点应尽量在同一位置结果由试验各阶段的后向散射曲线可得出在试验不同阶段的衰减变化值为式中时间间隔对结果的解释可参见宏弯敏感性本方法通过测量在波长上由于宏弯所引起的附加衰减来检验单模光纤在该波长上的宏弯敏感性方法宏弯敏感性装置试验装置由芯轴直径由产品规范规定例如或和衰减测量设备组成在波长上的宏弯损耗可用截断法方法或传输功率监测法方法进行测量试样按所用试验方法例如截断法或传输功率监测法的规定注入条件按所用试验方法例如截断法或传输功率监测法的规定程序将被试光纤松绕在芯轴上圈数一般为圈方法传输功率监测法是测量光纤从直的状态到弯曲状态所引起的衰 减增加方法截断法是测量光纤在弯曲状态下的总衰减为了确定宏弯衰减应用光纤的固有衰减对测量值进行修正本程序可采用方法和方法中的任一种方法或两种方法都采用或按产品规范的规定芯轴之外的光纤和用于参考的光纤截留段不得有引起测量结果变化的任何弯曲建议以不小于的弯曲直径来收集剩余的光纤如将光纤从大直径芯轴引入的宏弯损耗可忽略不计绕到规定直径的芯轴上宏弯损耗能直接用方法来测量不需用光纤固有衰减来修正结果测量结果报告应包括下列内容试验名称芯轴直径圈数如不是圈时需要指明试样识别号宏弯损耗试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容试验装置必要时采用的测量技术'