专利名称：一种光器件回波损耗测量方法
技术领域：
本发明主要涉及 一 种光器件回波损耗测量方法， 特别是通信用具有光纤接口的有源器件、无源器件或 者是具有光纤接口的仪器仪表的光回波损耗测量方 法。
背景技术：
随着高速数字传输系统的快速发展，光纤通信的 应用已越来越广泛，并以十分迅猛的势头发展着。由于DWDM等超大容量通信系统的发展和要求，在这些系 统中必须采用窄线宽DFB等激光器。激光器的线宽越 窄，其调制特性和光谱特性越容易受到传输反射信号 的影响，从而严重地影响高速数字光纤通信系统的性 能，因此各种光纤器件的及射特性测量就变得越来越 重要和普遍。当光在通信系统某 一 光器件中传输时，总有部分 光被反射回来，从而引起传输光功率的损耗，在光通信光器件中被称作光回波损耗，回波损耗主要是由于 菲涅尔反射(由于折射率变化引起)、后向瑞利散射(杂 质微粒引起)以及方向性等因素产生。回波损耗定义 为被测器件各通道输入口的反射光功率与入射光功率 对数表示之差。回波损耗能引起会产生干涉作用或者 会引起光源传输光功率的波动，从而危害到整个光通 讯网络的可靠性。目前光回波损耗主要的测量方法是 采用耦合器法，这种方法测量精度不高。本发明采用 环行器测试方法，提高了测量精度，扩展了测量范围， 能够满足光通信行业技术发展的需求。目前被广泛采用的耦合器法光回波损耗的测量原 理是光源通过3dB耦合器的第一输入端输入，第一输出—山 顺输出，在输出端连接待泖j班 益件，反射光/人第一输入一山 顺输出，进入光探测器，测量光探测器的光电流计算出光回波损耗。目前绝大多数商用光回波损耗测量仪采用的都是这种原理这种测量仪在使用之、/ -目IJ必须先作校准才能正确读数，校准的方法是采用己知反射比的被泖J样in定标这种回波损耗测量仪最大的优点、是成本低，缺点是包括:1反射光重新进入输入丄山 顿，与入射光干涉，会引起入射光功率的波动2光信号会在耦合器的四个端面之间来回反造成较大的噪声c3光信号经过两次3dB耦合器后衰减较大，信号小，信噪比降低。发明内容本发明的巨的在于提供方法，苴 / 、員有以下优点1将光器件回波损率标准，提咼了观U量精度。c2采用光环形器作泖Ji式i程3光信号全部是单系统稳定性咼本发明提供种光器件征在于，包括如下步骤步骤1:取二A山 顿口光纤环形腿 益的第一丄山 顺□接激光光功率计，测量其第—端口插入损耗步骤2再在环形器的7在第二端口接被测光器件，在第三端口接标准光功率 计，测量由被测光器件反射出来的光功率；步骤3 :测量光纤环形器第二端口与被测光器件之间结点S的光功率损耗；步骤4 :通过以下公式计算出被测光器件的回波 损耗，<formula>formula see original document page 8</formula>
其中Rl为被测器件回波损耗； Pz为Z点的输出光功率；Pb-c为光环形器第 一 到第二端口 B-C间的光功率传 输损耗；Ps为熔接点、S处的附加光功率传输损耗；为X点的输出光功率。其中步骤1所说的光纤环形器是131 0 nm波长窗口或者1 550nm波长窗口或者1310/1550 nm双窗口光器件。其中步骤1所说的三端口光纤环形器是波导型环 形器、光纤型环形器、晶体型环形器。其中步骤1所说的测量其第二端口到第三端口的器件光功率插入损耗采用切断法、插入法或背向散射 法。其中步骤2所说的被测器件是波导型器件、光纤 器件或带有光纤接口的仪表。其中步骤3测量光纤环形器第二端口与被测器件 之间结点的光功率损耗采用切断法。
为了进 一 步说明本发明的特征和效果，下面结合 附图和实施例对本发明做进 一 步的说明，其中图1为光环形器第 一 到第二端口 B-C间插入损耗 测量方法示意图 ，图2为光器件回波损耗测量方法示意图。
具体实施方式
图1为光环形器1 0第 一 到第二端口 B-C间插入 损耗测量方法示意图。该系统包括三端口光环形器1 0，其光信号传输方式为第一端口 A输入的光信号仅 能从第二端口 B输出，第二端口 B输入的光信号仅能 从第三端口 C输出；在光环形器l 0的第二端口 B连 接有激光光源3 0用于输入光信号；在光环形器l 0的第二端口 B连接有标准激光功率计20 。本示意图的目的是精确测量光环形器l o第二到 第三端口 B-C间的光功率传输损耗，实际操作过程如下首先按上述方法连接测试系统各仪表，用标准光 功率计2 0测量N点的输出光功率，并记录为PN ;然后在激光光源3 0与光环形器l 0的第二端口 B之间 的M点处将光纤用光纤切割刀剪断，并接入标准光功 率计2 0测量M点的输出光功率，并记录为PM;则光 环形器1 0的第二到第三端口 B-C间的光功率传输损耗为 Pb-c = Pm-Pn。图2为光器件回波损耗测量方法示意图。该系统 包括三端口光环形器l 0;在光环形器l 0的第一端 口 A连接有激光光源3 Q用于输入光信号；在光环形 器l 0的第二端口 B连接有被测光器件4 0，具体连 接方法是通过光纤熔接机将被测光器件4 0的尾纤与 光环形器l 0的尾纤熔接在一起，熔接处设为S点； 在光环形器1 Q的第三端口 C连接有标准激光功率计 2 0 ，用于测量由被测光器件4 0反射的光信号功率。本示意图的目的是精确测量被测光器件4 0的光 传输回波损耗，实际操作过程如下首先按上述方法 连接测试系统各仪表，用标准光功率计2 0测量Z点 的输出光功率，并记录为Pz;然后在被测光器件4 0的尾纤与光环形器l0的熔接点S靠近被测光器件40的 一 侧X点处将光纤用光纤切割刀剪断，并接入标准光功率计2 0测量X点的输出光功率，并记录为Px ;第三步在被测光器件4 Q的尾纤与光环形器l 0的熔 接点S靠近被测光环形器1 0的 一 侧Y点处将光纤用 光纤切割刀剪断，并接入标准光功率计2 0测量Y点 的输出光功率，并记录为PY ，则熔接点S处的附加光 功率传输损耗为PS=PY-PX;最终可以通过下面的公式 得到被测光器件4 0的回波损耗值。101og( zfl—c s)尸v其中^为被测器件回波损耗；为z点的输出光功率；Pb.-c为光环形器第 一 到第二端口 B-C间的光功率传输损耗Ps为熔接点S处的附加光功率传输损耗；为x点的输出光功率。我们研究的光器件回波损耗测量方法，是以光环形器1o作为核心器件代替常用的光耦合器进行光器件回波损耗的测试方法，在光环形器1 o允许的光通信用波长范围内，可以对波导型器件、光纤器件或带 有光纤接口的仪表进行回波损耗测试。'由于采用光环形器l o作为光信号单向传输器件，避免了采用常规测量方法中使用光耦合器所引入 的光信号于耦合器内双向传输因干涉产生的测量误 差，提高了测量精度。在整个被测光纤器件回波损耗 测试过程中，光纤功率计是唯 一 的测试仪表，不使用 参考反射标准等其他器件，我们将光回波损耗测量转 换为对各结点的光功率测量，因此可以将回波损耗的 测量溯源至光纤功率国家标准，实现高精度的测量。为了进 一 步提高测试精度，降低测量不确定度， 在测试系统中选择高稳定性激光光源作为光信号源， 同时尽可能缩短测试时间，以减小测量过程中由于光 源功率波动引入的附加测量不确定度。采用切断法测 量结点附加传输损耗时，应尽量使截断的光纤端面光 滑并与光纤纵向轴垂直，以提高输出光功率测量准确 性。
权利要求
1、一种光器件回波损耗测量方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1取一三端口光纤环形器，先在三端口光纤环形器的第二端口接激光光源，在第三端口接标准光功率计，测量其第二端口到第三端口的器件光功率插入损耗；步骤2再在环形器的第一端口接一激光光源，在第二端口接被测光器件，在第三端口接标准光功率计，测量由被测光器件反射出来的光功率；步骤3测量光纤环形器第二端口与被测光器件之间结点S的光功率损耗；步骤4通过以下公式计算出被测光器件的回波损耗，<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>L</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>10</mn><mi>log</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>P</mi><mi>Z</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>P</mi><mrow> <mi>B</mi> <mo>-</mo> <mi>C</mi></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>P</mi><mi>S</mi> </msub></mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>X</mi></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo> </mrow>]]></math></maths>其中RL为被测器件回波损耗；PZ为Z点的输出光功率；PB-C为光环形器第一到第二端口B-C间的光功率传输损耗；PS为熔接点S处的附加光功率传输损耗；PX为X点的输出光功率。
2、根据权利要求1所述的用于实现光器件回波损耗测方法，其特征在于，其中步骤1所说的光纤环形器是i310 nm波长窗口或者15 50nm波长窗□或者i310/ 1 5 5 0 nm双窗口光器件。
3、根据权利要求1所述的用于实现光班 益件回波损耗测方法，其特征在于，其中步骤1所说的二一山 顺卩光纤环形器是波导型环形器、光纤型环形器、曰 曰曰体型环形器
4、根据权利要求1所述的用于实现光器件回波损耗测量方法，其特征在于，g巾步骤1所说的测量第一端到第三端口的器件光功率插入损耗采用切断法、插入法或背向散射法。
5、根据权利要求1所述的用于实现光器件回波损耗测量方法，其特征在于，其中步骤2所说的被湖lj器件是波导型器件、光纤器件或带有光纤接口的仪表。
6 、根据权利要求1所述的用于实现光器件回波 损耗测量方法，其特征在于，其中步骤3测量光纤环 形器第二端口与被测器件之间结点的光功率损耗采用切断法。
全文摘要
一种光器件回波损耗测量方法，包括步骤1取一三端口光纤环形器，先在三端口光纤环形器的第二端口接激光光源，在第三端口接标准光功率计，测量其第二端口到第三端口的器件光功率插入损耗；步骤2再在环形器的第一端口接一激光光源，在第二端口接被测光器件，在第三端口接标准光功率计，测量由被测光器件反射出来的光功率；步骤3测量光纤环形器第二端口与被测光器件之间结点S的光功率损耗；步骤4计算出被测光器件的回波损耗。
文档编号G01J1/10GK101329198SQ200710117618
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者姚和军, 张志新, 健 李, 熊利民, 王慧敏 申请人:中国计量科学研究院