一种光纤连接损耗测量装置的制作方法

本实用新型涉及光纤测量领域，特别是涉及光纤连接损耗测量技术，具体是一种光纤连接损耗测量装置。

背景技术：

在光缆敷设施工中，光纤熔接是必不可少的一个环节，在这个环节中，对光纤熔接点的损耗控制，直接影响到整段光纤链路的总损耗指标。目前光缆施工中，通常是先采用光纤熔接机自动熔接中对熔接损耗管理功能来控制光纤熔接点的损耗；其次是通过OTDR在远端进行测试来控制光纤熔接点的损耗；最后是在光纤链路两端通过OTDR进行双向测试来控制光纤熔接点的损耗。

以上的光缆施工测量方法存在下面一些弊端：

1.在使用光纤熔接机进行自动熔接时，目前绝大多数的光纤熔接机都具备对所进行的光纤熔接实施损耗评估的功能，但是，这种损耗评估功能一般都是通过观察纤芯对接的质量、纤芯端面的质量等因素来进行经验计算，然后得出光纤熔接点的损耗，因此，通过光纤熔接机对光纤熔接点的损耗评估，得到的光纤熔接点损耗值，只是一种估算值，而不是测量值，实际工作中，光纤熔接机对光纤熔接点损耗的评估并不够精确，在很多情况下，当光纤熔接机给出光纤熔接点损耗值为0.00dB时，实测值很有可能达到0.1dB，甚至更大，所以，通过观察纤芯对接的质量、纤芯端面的质量，由此而得出光纤熔接点的损耗值只能作为一种近似评估值，不能当作真实测量值使用；

2.在光缆施工中使用OTDR来测量光纤熔接点损耗值，目前最常用的方法有：后向单程、前向单程、前向双程三种测试方法，使用OTDR来测量光纤熔接点损耗值，好处是比较准确，特别是采用双向测试时，不仅可以测量光纤链路总损耗，还可以测试出各个光纤熔接点损耗大小以及各段光纤的损耗，不方便之处是在进行测量时，需要将OTDR仪器放置在光缆线路上的一端或两端，而不是在光纤熔接点工作现场。这意味着除了在光纤熔接点工作现场需要配置工作人员以外，还需要在光缆线路的一端或两端处配置工作人员照看和操作OTDR仪器，特别是当光缆链路为超长线路时，情况更糟，需要将线路进行分段测量，否则可能因OTDR仪器的测量动态不足而导致测量没有办法进行，另外，在使用OTDR进行光纤链路测量时，如果只进行单向测试，由于假增益现象的存在，导致测量数据不准，所以在使用OTDR进行光纤链路测量时，要求进行双向测试，以保证光纤链路损耗参数的准确性；

3.另据调查统计，在光缆工程接续中会有约20％-30％的接头损耗双向值符合要求而单向值超标的情况发生，这意味着工程人员在采用单向监测时可能会有20％-30％的情况进行错误的重复接续，当然，也可能存在另外一种情况，如果采用单向监测时，在光缆施工没有完成之前，光纤链路没有贯通，由于假增益现象的存在，导致对一些光纤熔接点损耗测试不准确，比如使用OTDR进行单向测试得到的光纤熔接点损耗小于0.05dB，但将来光缆施工完成后进行双向测试时,可能会发现该处光纤熔接点损耗大于0.2dB，一旦出现这种情况，为保证整条光纤链路的损耗指标，只好返工，将熔接点损耗超标处的光纤再断开，重新熔接。

综上所述，可以看出，目前光缆施工进行中的光纤熔接点损耗测量，在工作效率方面，不能令人感到满意。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种光纤连接损耗测量装置。这种装置能精确测量出光纤熔接头的损耗，使用方便、可操作性好、实用性强，成本低。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种光纤连接损耗测量装置，包括光纤夹持器a、光纤夹持器b、泵浦光信号源、探测光信号源、2x2光开关、光方向耦合器、光滤波器和光信号探测器，所述光纤夹持器a的一端连接被测光纤1，另一端连接2x2光开关；所述光纤夹持器b的一端连接被测光纤2，另一端连接2x2光开关；所述2x2光开关的另外两个端口分别连接探测光信号源和光方向耦合器的公共端口；所述光方向耦合器剩余两个端口中的一个与泵浦光信号源连接，另一个通过光滤波器连接光信号探测器。

所述泵浦光信号源用于产生1550nm窗口的光脉冲信号，光脉冲信号宽度范围为1n-100ns，峰值光功率范围为+30dBm-+60dBm。

所述探测光信号源用于产生1625nm窗口的光脉冲信号，光脉冲信号宽度范围为1ns-100ns，峰值光功率范围为-10dBm-+20dBm。

使用上述光纤连接损耗测量装置的测量方法，包括如下步骤：

(1)使用光纤夹持器a和光纤夹持器b分别在光纤连接点的两侧夹持被测光纤1和被测光纤2，光纤连接点到光纤夹持点a和到光纤夹持点b的光纤长度均在0.5m-10m范围内；

(2)控制2x2光开关处于连接状态1，控制泵浦光信号源和探测光信号源，发出探测光脉冲信号，不发泵浦光脉冲信号，光接收器测量收到的探测光信号功率记录为P₀；

(3)控制2x2光开关处于连接状态1，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到光纤夹持器a的光纤夹持点之间的被测光纤1中相遇，并且这两个信号相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率记录为P₂；

(4)控制2x2光开关处于连接状态1，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到光纤夹持器b的光纤夹持点之间的被测光纤2中相遇，并且这两个信号相遇时，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率，记录为P₃；

(5)控制2x2光开关处于连接状态2，控制泵浦光信号源和探测光信号源，发出探测光脉冲信号，不发泵浦光脉冲信号，光接收器测量收到的探测光信号功率记录为P₁；

(6)控制2x2光开关处于连接状态2，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到光纤夹持器b的光纤夹持点之间的被测光纤2中相遇，并且这两个信号相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率记录为P₄；

(7)控制单元控制2x2光开关处于连接状态2，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到光纤夹持器a的光纤夹持点之间的被测光纤1中相遇，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率记录为P₅；

(8)计算在1550nm窗口下，光纤连接损耗值A为：

A＝5*log(((P₃-P₀)*(P₅-P₁))/((P₂-P₀)*(P₄-P₁))。

通过两个光纤夹持器，在光纤连接点的左右两侧，分别将泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号耦合到被测光纤中、或从被测光纤中取出探测光脉冲信号，光纤夹持器是通过弯曲被测光纤的方式进行光耦合，也就是将被测光纤弯曲至数毫米的曲率，使得泵浦光脉冲信号或探测光脉冲信号能够耦合到被测光纤中，或者是从被测光纤中取出探测光脉冲信号。

通过改变2x2光开关的状态，可以改变泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号进入被测光纤的方向，即：泵浦光脉冲信号从光纤连接点的左侧进入被测光纤，探测光脉冲信号从光纤连接点的右侧进入被测光纤；或者是泵浦光脉冲信号从光纤连接点的右侧进入被测光纤，探测光脉冲信号从光纤连接点的左侧进入被测光纤。

光方向耦合器用于分离泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号，泵浦光脉冲信号通过光方向耦合器进入2x2光开关，然后进入光夹持器，再被耦合进入到被测光纤中；探测光脉冲信号经光夹持器，从被测光纤中耦合取出，进入光方向耦合器，然后被送到光滤波器，再进入光探测器。

控制泵浦光信号源和探测光信号源，让泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在时间次序有一定的相关性，通过改变这两个光脉冲信号在时间上的位置，使得泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号可以被安排在被测光纤中相遇，也可以被安排不在被测光纤中相遇；当泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中相遇时，可以选择安排两个信号相遇之处是处于被测光纤连接点的光纤夹持器a侧，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点，或者是处于被测光纤连接点的光纤夹持器b侧即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中相遇时，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点。

如果泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中相遇，会产生相互作用-拉曼效应，探测光脉冲信号被泵浦光脉冲信号放大；如果泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号没有在被测光纤中相遇，则探测光脉冲信号没有被泵浦光脉冲信号放大，而这两个光脉冲信号相遇之处是处于被测光纤连接点的光纤夹持器a侧，还是处于被测光纤连接点的光纤夹持器b侧，将会使得探测光脉冲信号被泵浦光脉冲信号放大的量有所不同，这里面包含了被测光纤连接点的损耗信息，通过安排不同时间位置的泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号，并在被测光纤连接点的右侧取出探测光脉冲信号，对其进行测量，由此得到被测光纤连接点的光纤连接损耗值。

这种装置能精确测量出光纤熔接头的损耗，使用方便、可操作性好、实用性强，成本低。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为实施例中2x2光开关状态1时，泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤连接点的左侧相遇示意图；

图3为实施例中2x2光开关状态1时，泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤连接点的右侧相遇示意图；

图4为实施例中2x2光开关状态2时，泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤连接点的侧右相遇示意图；

图5为实施例中2x2光开关状态2时，泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤连接点的左侧相遇示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1，一种光纤连接损耗测量装置，包括光纤夹持器a、光纤夹持器b、泵浦光信号源、探测光信号源、2x2光开关、光方向耦合器、光滤波器和光信号探测器，所述光纤夹持器a的一端连接被测光纤1，另一端连接2x2光开关；所述光纤夹持器b的一端连接被测光纤2，另一端连接2x2光开关；所述2x2光开关的另外两个端口分别连接探测光信号源和光方向耦合器的公共端口；所述光方向耦合器剩余两个端口中的一个与泵浦光信号源连接，另一个通过光滤波器连接光信号探测器。

所述泵浦光信号源用于产生1550nm窗口的光脉冲信号，光脉冲信号宽度范围为1n-100ns，峰值光功率范围为+30dBm-+60dBm。

所述探测光信号源用于产生1625nm窗口的光脉冲信号，光脉冲信号宽度范围为1ns-100ns，峰值光功率范围为-10dBm-+20dBm。

参照图2、图3、图4、图5，使用上述光纤连接损耗测量装置的测量方法，包括如下步骤：

(1)使用光纤夹持器a和光纤夹持器b分别在光纤连接点的两侧夹持被测光纤1和被测光纤2，光纤连接点到光纤夹持点a和到光纤夹持点b的光纤长度均在0.5m-10m范围内；

(2)控制2x2光开关处于连接状态1，控制泵浦光信号源和探测光信号源，发出探测光脉冲信号，不发泵浦光脉冲信号，光接收器测量收到的探测光信号功率记录为P₀；

(3)控制2x2光开关处于连接状态1，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到光纤夹持器a的光纤夹持点之间的被测光纤1中相遇，并且这两个信号相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率记录为P₂；

(4)控制2x2光开关处于连接状态1，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到到光纤夹持器b的光纤夹持点之间的被测光纤2中相遇，并且这两个信号相遇时，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率，记录为P₃；

(5)控制2x2光开关处于连接状态2，控制泵浦光信号源和探测光信号源，发出探测光脉冲信号，不发泵浦光脉冲信号，光接收器测量收到的探测光信号功率记录为P₁；

(6)控制2x2光开关处于连接状态2，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到光纤夹持器b的光纤夹持点之间的被测光纤2中相遇，并且这两个信号相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率记录为P₄；

(7)控制单元控制2x2光开关处于连接状态2，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，让这两个信号在光纤连接点到到光纤夹持器a的光纤夹持点之间的被测光纤1中相遇，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点，光探测器测量接收到的探测光信号光功率记录为P₅；

(8)计算在1550nm窗口下，光纤连接损耗值A为：

A＝5*log(((P₃-P₀)*(P₅-P₁))/((P₂-P₀)*(P₄-P₁))。

探测光信号经过2x2光开关，然后通过光纤夹持器a被耦合到被测光纤的裸光纤1中，经过被测光纤连接点、被测光纤的裸光纤2后，通过光纤夹持器b被耦合取出，再经过2x2光开关、光方向耦合器、光滤波器，送到光信号探测器进行光功率测量。根据2x2光开关所选择的状态，探测光信号也可以走另外一个路由，探测光信号经过2x2光开关，然后通过光纤夹持器b被耦合到被测光纤的裸光纤2中，经过被测光纤连接点、被测光纤的裸光纤1后，通过光纤夹持器a被耦合取出，再经过2x2光开关、光方向耦合器、光滤波器，送到光信号探测器进行光功率测量。

泵浦光信号经过光方向耦合器进入2x2光开关，然后通过光纤夹持器b被耦合到被测光纤的裸光纤2中，经过被测光纤连接点后进入到被测光纤的裸光纤1中。根据2x2光开关所选择的状态，泵浦光信号也可以走另外一个路由，泵浦光信号经过光方向耦合器进入2x2光开关，然后通过光纤夹持器a被耦合到被测光纤的裸光纤1中，经过被测光纤连接点后进入到被测光纤的裸光纤2中。

通过两个光纤夹持器，将泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号分别从被测光纤连接点的左右两侧耦合到被测光纤中，或者是从被测光纤中取出探测光脉冲信号。光纤夹持器是通过弯曲被测光纤的方式进行光耦合，也就是将被测光纤弯曲至数毫米的曲率，使得泵浦光脉冲信号或探测光脉冲信号能够耦合到被测光纤中，或者是从被测光纤中取出探测光脉冲信号。光纤夹持器的耦合损耗范围在10dB-25dB。

通过2x2光开关，可以改变泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号进入被测光纤的方向，即：泵浦光脉冲信号从被测光纤连接点的左侧裸光纤1进入，探测光脉冲信号从被测光纤连接点的右侧裸光纤2进入；或者是泵浦光脉冲信号从被测光纤连接点的侧右裸光纤2进入，探测光脉冲信号从被测光纤连接点的左侧裸光纤1进入。

光方向耦合器用于分离或耦合泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号，泵浦光脉冲信号通过光方向耦合器后进入2x2光开关。探测光脉冲信号经光纤夹持器，从被测光纤中取出，进入2x2光开关、光方向耦合器，然后被送到光滤波器，再进入光探测器。

光滤波器用于滤除泵浦光信号，保留探测光信号。

在测量开始时，首先使用光纤夹持器分别在光纤连接点的两侧夹持被测光纤，如图1所示。被测光纤的裸光纤1和被测光纤的裸光纤2的长度在0.5m～10m，如果长度更长一些，虽然有利于测量，但要求光纤连接时预留的光纤较长，会给盘纤工作带来不便。

控制单元控制泵浦光信号源和探测光信号源，让泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在时间次序有一定的相关性，通过改变这两个光脉冲信号的时间位置，使得泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号可以被安排在被测光纤中相遇，也可以被安排不在被测光纤中相遇(此情况下，也可以关闭泵浦光信号源的输出)。

如图2所示，对应2x2光开关的连接状态1，泵浦光脉冲信号从被测光纤连接点右侧(即：光纤夹持器b)进入被测光纤的裸光纤2，探测光脉冲信号从被测光纤连接点左侧(即：光纤夹持器a)进入被测光纤的裸光纤1，当泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中相遇时，安排这两个信号相遇之处是处于被测光纤连接点的左侧裸光纤1，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中的裸光纤1处相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点。

如图3所示，对应2x2光开关的连接状态1，泵浦光脉冲信号从被测光纤连接点右侧(即：夹持器b)进入被测光纤的裸光纤2，探测光脉冲信号从被测光纤连接点左侧(即：夹持器a)进入被测光纤的裸光纤1，安排两个信号相遇之处是处于被测光纤连接点的右侧裸光纤2，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中的裸光纤2相遇时，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点。

如图4所示，对应2x2光开关的连接状态2，泵浦光脉冲信号从被测光纤连接点左侧(即：夹持器a)进入被测光纤的裸光纤1，探测光脉冲信号从被测光纤连接点右侧(即：夹持器b)进入被测光纤的裸光纤2，安排两个信号相遇之处是处于被测光纤连接点的右侧裸光纤2，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中的裸光纤2相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点。

如图5所示，对应2x2光开关的连接状态2，泵浦光脉冲信号从被测光纤连接点左侧(即：夹持器a)进入被测光纤的裸光纤1，探测光脉冲信号从被测光纤连接点右侧(即：夹持器b)进入被测光纤的裸光纤2，安排两个信号相遇之处是处于被测光纤连接点的左侧裸光纤1，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中相遇时，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点。

控制单元控制泵浦光信号源和探测光信号源以及2x2光开关的连接状态，在以下不同的状态下由光探测器测量接收到的光功率。

当2x2光开关处于连接状态1，关闭泵浦光信号源的输出，探测光信号源输出探测光脉冲信号，光探测器测量接收到的光功率P₀。

当2x2光开关处于连接状态1，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，两个信号的时间位置关系使得泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号满足图2所示状态，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中的裸光纤1处相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点。光探测器测量接收到的光功率P₂。

当2x2光开关处于连接状态1，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，两个信号的时间位置关系使得泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号满足图3所示状态，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中的裸光纤2处相遇时，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点。光探测器测量接收到的光功率P₃。

当2x2光开关处于连接状态2，关闭泵浦光信号源的输出，探测光信号源输出探测光脉冲信号，光探测器测量接收到的光功率P₁。

当2x2光开关处于连接状态2，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，两个信号的时间位置关系使得泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号满足图4所示状态，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中的裸光纤2处相遇时，泵浦光脉冲信号经过了光纤连接点，而探测光脉冲信号尚未经过光纤连接点。光探测器测量接收到的光功率P₄。

当2x2光开关处于连接状态2，泵浦光信号源输出泵浦光脉冲信号，探测光信号源输出探测光脉冲信号，两个信号的时间位置关系使得泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号满足图5所示状态，即：泵浦光脉冲信号和探测光脉冲信号在被测光纤中的裸光纤1处相遇时，探测光脉冲信号经过了光纤连接点，而泵浦光脉冲信号尚未经过光纤连接点。光探测器测量接收到的光功率P₅。

2x2光开关处于连接状态1下，泵浦光信号从夹持器b到夹持器a方向，在1550nm窗口下，光纤连接损耗值A_b-a＝10*log((P₃-P₀)/(P₂-P₀))。

2x2光开关处于连接状态2下，泵浦光信号从夹持器a到夹持器b方向，在1550nm窗口下，光纤连接损耗值A_a-b＝10*log((P₅-P₁)/(P₄-P₁))。

在1550nm窗口下，光纤连接损耗值A：

A＝(A_b-a+A_a-b)/2＝5*log(((P₃-P₀)*(P₅-P₁))/((P₂-P₀)*(P₄-P₁))。