[發明專利]一種新型多模光纖回波損耗測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202210959641.4
• 申請日: 2022-08-11
• 公開（公告）號: CN115389169A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 鄭祥亮;鄭光金;韓正英;趙耀;高業勝;張超;尚福洲;侯成城
• 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: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 種艷麗

本發明公開了一種新型多模光纖回波損耗測量裝置及方法，屬于測量領域。本發明通過選擇滿足環形通量標準的多模光源使注入到多模光纖器件中的光滿足“滿注入”條件，盡量減少多模光纖器件中由于模式未“滿注入”造成的功率不穩定問題，保證了多模光纖與器件回損測量的量值穩定可靠；選用特殊處理的光環行器，抑制由于多模信號的不同模式對普通環行器的影響，提高了多模光纖回損測量的穩定性；通過采用積分球式的高靈敏度光電探測器對多模光纖中傳輸的模式進行探測，保證高量值多模光纖回波損耗的測量，增大了多模光纖與器件回損測量的動態范圍。

技術領域

本發明屬于測量技術領域，具體涉及一種新型多模光纖回波損耗測量裝置及方法。

背景技術

目前光回波損耗的測量方法主要包括光連續反射法、光時域反射法和光相干域反射法等。2007年中國計量科學研究院姚和軍等人提出的“一種光器件回波損耗測量方法”專利就是利用光連續反射法實現對光器件回波損耗的測量，該方法是一種整體測試方法，僅用于測量光路中的反射光總和，它通過把已知反射率的標準反射件的反射光功率與被測件的反射光功率進行比較，準確測出被測件的光回波損耗值。該方法測量雖然測量原理簡單，但是該方法需要在光纖末端進行“圈式纏繞”或者終端處理消除被測件之外的反射，同時該方法要求使用的定向耦合器在多模光纖系統中不受模式光的影響，但是多模信號對普通熔融式耦合器的影響不可消除。因此該方法不適合用于多模光纖及器件的回波損耗測量。

2008年安徽財經大學楊家桂提出了“基于光時域反射技術的回波損耗測量”方法，該測量方法是利用光脈沖反射法實現對光器件回波損耗的測量，它是通過發射光脈沖搜尋反射事件發生的位置，并通過接收返回的光脈沖來測量后向反射光功率。該測量方法可以實現免纏繞，因受到噪聲、測量距離、脈沖寬度和盲區的影響，測量光回波損耗的精度較低。該測量方法是通過檢測內部反射參考和被測器件的反射信號的幅度差得到被測器件的回波損耗值，因此該方法對程控放大電路的線性度要求很高，它會直接影響回波損耗參數測量的準確度。

光相干域反射法是利用邁克爾遜干涉的測試方法，它是利用寬帶光源發出的光通過光纖耦合器分成待測光路和參考光路，待測光路和參考光路反射回來的光信號一起進入光纖耦合器被光電探測器接收，如果從待測鏈路事件點返回的后向散射光與參考光光程相等，兩束光的干涉光強會增大，進而從背景信號中識別出后向反射光信號的強度等信息。該測量方法具有極高的靈敏度，但是測量范圍受限于干涉儀的移動距離，且價格昂貴，應用范圍很小。

現有技術存在以下缺點：

(1)利用光連續反射法對光器件回波損耗測量，這種方法需要對光纖末端進行繞圈處理，會造成光纖的損傷和破壞，同時由于多模光纖系統不受模式光的影響，因此不適合多模光纖和多模器件回波損耗的測量。

(2)基于光時域反射技術的回波損耗測量方法是利用光脈沖來實現回波損耗的測量，這種方法測量精度低、同時會受到盲區和脈沖寬度的限制，無法測量較短距離的光纖和光纖器件。

(3)基于光相干域反射法是利用邁克爾遜干涉的測試方法來實現回波損耗的測量，這種方法系統復雜，價格昂貴，應用范圍很小。

隨著光纖通信的迅速發展，光纖通信系統中使用了大量的光纖器件，如光纖跳線、光開關、波分復用器和光隔離器等，這些光纖器件存在各種連接點和熔接點，光信號傳輸時會產生各種散射和反射，這不僅會影響光端機的穩定性，使工作波長產生偏移并引入噪聲，也制約了光纖通信系統的傳輸速率，甚至會產生較大甚至致命的影響，因此測量和控制光纖器件的回波損耗參數對提升光纖通信傳輸系統的性能是非常有必要的，尤其是多模光纖傳輸系統。

光反射產生的兩個主要來源是：菲涅爾反射和瑞利散射。菲涅爾反射發生在具有不同折射率的兩種媒質的交界處；而瑞利散射是由多模光纖中原子、微粒、材料密度不均勻引起的弱光反射。在纖維光學中，通常用光回波損耗來表示光纖器件的反射特性。因此定義被測件的光回波損耗為負的十倍的入射光功率與反射光功率之比取對數，即：