光纖微裂紋檢測(cè)儀OLI如何實(shí)現(xiàn)光纖鏈路診斷和分析

原理介紹

光在光纖中傳輸時(shí)，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(jié)構(gòu)不均勻，材料密度變化，雜質(zhì)或者離子摻雜等固有因素，光粒子與光纖介質(zhì)（主要成分是二氧化硅）相互作用后，因?yàn)檫@些缺陷，必然存在部分與入射光方向相反的光粒子，形成了后向傳輸光，即通常所說的反射光，并且此部分光不可消除。標(biāo)準(zhǔn)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(jī)的，這里因?yàn)槲覀冎饕獧z測(cè)后向反射光，所以只討論反射光強(qiáng)度）。

在光通信領(lǐng)域，通常引入回?fù)p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：RL=-10 lg（P反射/P入射）（某些使用場(chǎng)合，為了方便計(jì)算或溝通，不帶負(fù)號(hào)，直接取絕對(duì)值）實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)場(chǎng)合均希望光全部單向前傳，即P反射盡量小，相應(yīng)的，回?fù)p就越小越好。所以回?fù)p的大小是判斷光纖或光鏈路質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

而OLI的主要功能是分布式測(cè)量某一段光鏈路長(zhǎng)度范圍內(nèi)，后向反射光的強(qiáng)度（回?fù)p），通過實(shí)際測(cè)量得到的反射光強(qiáng)（回?fù)p），與光鏈路在正常標(biāo)準(zhǔn)情況下的反射光強(qiáng)對(duì)比（回?fù)p），進(jìn)而判斷此長(zhǎng)度范圍內(nèi)光鏈路是否異常。

從OLI的測(cè)試界面上可以看到，橫坐標(biāo)為距離，單位mm，縱坐標(biāo)為實(shí)際回?fù)p，單位dB。它的優(yōu)勢(shì)在于：某一段連續(xù)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，實(shí)時(shí)顯示回?fù)p大小，距離分辨精度可達(dá)百um級(jí)別，回?fù)p測(cè)量靈敏度可達(dá)-100db。其不僅能夠通過回?fù)p大小判斷鏈路質(zhì)量好壞，還能精準(zhǔn)找到具體的回?fù)p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(chǎng)合檢測(cè)或分析。

測(cè)試案例

1. PC連接頭和APC連接頭正常與失效對(duì)比

按照如下圖中接線方式，測(cè)量正常APC頭和失效APC頭的結(jié)果對(duì)比：

按照如下圖中接線方式，測(cè)量正常PC頭和失效PC頭的結(jié)果對(duì)比：

根據(jù)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(jì)算出來反射率R約等于4%，轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)坐標(biāo)即-14db左右。此即通常把PC頭末端回?fù)p標(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域，其正常標(biāo)準(zhǔn)小于-50db（也有要求-55db的）。另外，由圖上測(cè)量結(jié)果可以看出，APC連接頭對(duì)接完好后，其回?fù)p相對(duì)于裸露空氣中時(shí)，會(huì)大幅減小（PC頭同理，但效果不如APC），有助于光鏈路傳輸。

2. 光纖彎曲造成回?fù)p變大

按照如下圖中接線方式，測(cè)量不同彎曲直徑下的回?fù)p結(jié)果對(duì)比：

由以上結(jié)果對(duì)比看出，在某一彎曲范圍內(nèi)，隨著彎曲直徑變小，光纖中的回?fù)p是變大的。需要說明的是，當(dāng)彎曲直徑太大時(shí)，引起的回?fù)p變化不足以達(dá)到設(shè)備的低探測(cè)靈敏度（-100db），此時(shí)設(shè)備探測(cè)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(shè)備的靈敏度暫時(shí)探測(cè)不到光纖中固有的瑞利散射。

3. 折射率不同的芯片波導(dǎo)造成回?fù)p變化

按照如下圖中接線方式，測(cè)量不同芯片波導(dǎo)的回?fù)p結(jié)果對(duì)比：

波導(dǎo)芯片的情況較為復(fù)雜，測(cè)量得到的回?fù)p-距離分布曲線與不同廠家的芯片工藝相關(guān)。芯片等效的光鏈路長(zhǎng)度、折射率分布、不同材料摻雜甚至不同形狀等情況，均會(huì)影響到光在其中傳輸時(shí)，鏈路的回波信號(hào)強(qiáng)度分布。需要根據(jù)不同的芯片情況針對(duì)性分析。