[發明專利]一種新型多模光纖帶寬測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202110683786.1
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113381825B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 鄭祥亮;鄭光金;趙耀;韓正英;高業勝;尚福洲;趙發財
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309;H04B10/25
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳嵐崴

本發明提供了一種新型多模光纖帶寬測量裝置中的激光器輸出光經耦合后進入模場直徑為5μm的單模光纖探針，通過光纖探針不斷向被測多模光纖發射光脈沖，與此同時單模光纖探針在精密位移臺控制下沿被測多模光纖徑向移動，從光纖軸心向邊緣移動，每次移動大約1μm，在不同的偏移位置處輸入光脈沖，激勵起不同的光纖模式群，由光電探測器記錄對應位置處的光脈沖波形，并疊加在同一個時域圖上，通過測量多模光纖的微分模時延來計算得到多模光纖的帶寬。

技術領域

本發明屬于光纖帶寬測量技術領域，涉及一種新型多模光纖帶寬測量裝置。

背景技術

光纖的帶寬定義為當具有一定調制頻率的光脈沖的光損耗比調制頻率為零時的光脈沖的損耗增大3dB，即光功率降低一半時，這個調制頻率即為帶寬。它是由頻率和長度的乘積來表示，表示光纖傳輸信息的能力。光纖的帶寬是影響光纖通信傳輸容量和傳輸距離的一個重要因素，在數字信號通信傳輸中，色散會引起脈沖嚴重展寬，在接收端就可能會因為脈沖展寬而出現相鄰脈沖的重疊，從而引起誤碼，尤其是當前大容量、高速的光纖通信網絡中，光纖的帶寬會嚴重影響大帶寬、高速的通信信號傳輸，因此光纖帶寬的準確測量對光纖通信信號的準確傳輸具有非常重要的意義，這也是各大光纖生產廠商對于多模光纖帶寬測量非常重視的原因。

數據中心虛擬化、云計算和高速端口等應用正在將數據中心的網絡速度推向100Gbit/s，最終將達到400Gbit/s。而現有的OM2和OM3類型的多模光纖已經無法滿足現有光纖通信的要求，各大光纖生產廠家都在研發和生產OM4和OM5新型大帶寬的多模光纖，因此研制大帶寬的新型多模光纖帶寬測量儀是必不可少的儀器。因此研制新型多模光纖帶寬測量裝置或者儀器對我國高速光纖通信具有重要意義。

而目前多模光纖的帶寬測試主要包括滿注入帶寬、限模注入帶寬以及有效模式帶寬這三種方法。其中滿注入帶寬的測量方法主要針對小于500MHz·km的測量情況，限模注入帶寬的測量方法主要針對小于850MHz·km的測量情況，有效模式帶寬主要針對測試帶寬大于850MHz·km的測量情況。而以上測試方法又可以分別從時域法和頻域法角度對帶寬進行測量。

目前有些單位和研究人員已經開展相關技術研究，早在2008年發布的國家標準GB/T15972.41-2008《光纖試驗方法規范第41部分：傳輸特性和光學特性的測量方法和試驗程序——帶寬》就簡單的介紹了多模光纖帶寬參數的測量方法，但是該標準僅列出了多模光纖帶寬參數的簡單測量步驟，并沒有給出測量的細節、具體要求以及多模光纖帶寬的擬合算法。

與本發明最相近的現有技術“一種基于滿注入條件頻域法的光纖帶寬測量方法”，該方法提出使用環形通量測試系統評估光注入態是否滿足滿注入條件，通過測量接入被測多模光纖后的光頻域函數和去掉被測多模光纖后的光頻域函數，通過頻譜分析儀對這兩個光頻域函數進行分析得到被測多模光纖的帶寬值。該方法只能測量測量傳統的OM2和OM3等多模光纖的帶寬，帶寬測量范圍一般小于1GHz·km，無法滿足OM4和OM5等新型多模光纖大帶寬的測量要求，尤其是帶寬測量值達到3GHz·km以上的大帶寬的多模光纖帶寬測試要求。另外，“一種基于滿注入條件頻域法的光纖帶寬測量方法”，該方法的基于滿注入條件頻域法的光纖帶寬測量方法中的環形通量測試系統作為判斷光注入態是否符合滿注入條件的系統，裝置較為復雜，不容易實現，同時該發明是通過測量多模光纖的模式基帶響應來確定多模光纖的帶寬，因此沒有考慮光源引起的色度色散引起的帶寬變化。

發明內容

本發明提供一種新型多模光纖帶寬測量裝置及方法，通過基于有效模式帶寬的測量方法實現多模光纖的帶寬測量。該方法是通過精密位移平臺控制單模光纖探針在被測多模光纖徑向方向移動，從光纖軸心向邊緣移動，從而保證在不同偏移位置處輸入光脈沖，從而激勵起不同的光纖模式群，最終通過高靈敏度的光電探測器和高性能示波器得到不同位置處的光脈沖波形，再利用多模光纖的微分模時延來計算多模光纖帶寬。該發明可以實現3GHz·km以上的大帶寬的多模光纖帶寬測試，從而解決大帶寬的新型多模光纖的帶寬測量問題。