光纖通信儀器及指標(biāo)測量

光纖通信儀器及指標(biāo)測量第一頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1光纖通信測量儀器7.1.1光功率計7.1.2光纖熔接機(jī)7.1.3光時域反射儀7.1.4誤碼測試儀7.1.5PCM綜合測試儀7.1.6SDH測試儀7.1.7光譜分析儀7.1.8多波長光源7.1.9光衰減器7.1.10綜合測試儀第二頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.1光功率計光功率計是測量光功率的儀表，用它可測量線路損耗、發(fā)射機(jī)輸出功率和接收機(jī)靈敏度，以及無源器件的插入損耗等。它是光通信領(lǐng)域最基本最重要的測量儀表之一。光功率計由主機(jī)和探頭組成。普通探頭采用低噪聲、大面積光電二極管，根據(jù)測量用途不同，可選擇不同波長的探測器（Ge：750~1800nm，InGaAs：800~1700nm）。光功率計采用微機(jī)控制、數(shù)據(jù)處理和防電磁干擾等措施，實現(xiàn)了測試的智能化和自動化，具有自校準(zhǔn)、自調(diào)零、自選量程、數(shù)據(jù)平均和數(shù)據(jù)存儲等功能。測量顯示dBm/W和dB可隨時按需切換。第三頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.1.1普通光功率計原理圖光電檢測器將入射的光信號功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳎摴馍娏髋c入射到光敏面的光功率成正比。如果入射光功率很小，則產(chǎn)生的光電流也很小，為此采用一個電流/電壓變換器，該變換器采用低噪聲高輸入阻抗的運(yùn)算放大器，在其輸入和輸出端之間跨接10倍量程的電阻R，如10M、100M甚至更大的電阻。則I/V變換器的輸出V=IR，I為探測器產(chǎn)生的光生電流第四頁，共七十九頁，2022年，8月28日測量范圍均70~3dBm或50~23dBm手持

光功率計

外形圖

第五頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.1.2高靈敏度光功率計原理圖高靈敏度探頭則采用小面積InGaAs探測器主機(jī)采用音頻斬光同步檢測技術(shù)，如圖所示，克服探測器暗電流隨時間和環(huán)境溫度變化而波動的影響，使探測靈敏度大為提高（從60dBm提高到90dBm）。第六頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.2光纖熔接機(jī)光纖熔接機(jī)是光纖固定接續(xù)的專用工具，在兩根端面處理好的待連接光纖對準(zhǔn)后，采用電弧放電的加熱方式，熔接光纖端面，具有可自動完成光纖對準(zhǔn)、熔接和推斷熔接損耗的功能。光纖熔接機(jī)可根據(jù)被連接光纖的類型，分為單模光纖熔接機(jī)和多模光纖熔接機(jī)；根據(jù)一次熔接光纖芯數(shù)的多少，分為單纖熔接機(jī)和多纖熔接機(jī)。另外，還有保偏光纖熔接機(jī)和大芯徑單模光纖熔接機(jī)。熔接損耗單模光纖0.03dB，多模光纖0.02dB，保偏光纖0.07dB。第七頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.1.3光纖熔接機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖光纖熔接機(jī)主要有高壓電源、放電電極、光纖對準(zhǔn)裝置、張力測試裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和顯示器（顯微鏡和電子熒屏）等組成。張力測試裝置和光纖夾具裝在一起，用來測試熔接后接頭的強(qiáng)度第八頁，共七十九頁，2022年，8月28日光

纖

熔

接

機(jī)第九頁，共七十九頁，2022年，8月28日光纖

熔接機(jī)專用

切割刀第十頁，共七十九頁，2022年，8月28日光纖

熔接機(jī)專用

剝線鉗第十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日光纖

熔接機(jī)

超聲波清洗器第十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.3光時域反射儀光時域反射儀（OTDR）是利用光纖傳輸通道存在的瑞利散射和菲涅爾反射特性，通過監(jiān)測瑞利散射的反向散射光的軌跡，制成的光傳輸測試儀器。利用它不僅可以測量光纖的損耗系數(shù)（dB/km）和光纖長度，而且還可以測量連接器和熔接頭的損耗，觀測光纖沿線的均勻性和確定光纖故障點(diǎn)的位置，在工程上得到了廣泛地使用。這種儀器采用單端輸入和輸出，不破壞光纖，使用非常方便。第十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日瑞利散射光功率與傳輸光功率成正比。后向散射法就是利用與傳輸光方向相反的瑞利散射光功率來確定光纖損耗系數(shù)的。圖7.1.4后向散射法（OTDR）

測量光纖損耗系數(shù)第十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日OTDR的工作原理OTDR的工作原理如圖所示，其中脈沖發(fā)生器用來產(chǎn)生不同寬度的窄脈沖信號，然后用它調(diào)制電/光（E/O）變換器中的激光器，變成很窄的脈沖光信號，經(jīng)耦合器送入待測光纖。光信號在光纖中傳輸，由于光纖結(jié)構(gòu)的不均勻、缺陷和端面的反射，信號光發(fā)生反射，這種反射光經(jīng)耦合器送至光/電（O/E）變換器中的探測器，轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大處理后送到顯示器，以曲線的形式顯示出來。第十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日后向散射法測量損耗系數(shù)和

確定光纖的長度第十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日手持光時域反射儀（ODTR）用于現(xiàn)場維修，尋找故障，使用很方便；最大測試距離達(dá)100km，動態(tài)范圍25dB；第十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日手持光時域反射儀（ODTR）波長1310nm和1550nm；操作界面簡單友好，觸摸屏與按鍵面板均可實現(xiàn)對OTDR的操作；單鍵測試功能；第十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.4誤碼測試儀PCM通信設(shè)備傳輸特性中重要的指標(biāo)是誤碼和抖動，為了測量這項指標(biāo)，有許多PCM誤碼和抖動測試儀表，而且兩者往往合在一起，通稱為PCM傳輸特性分析儀，簡稱誤碼儀。圖表示誤碼儀的原理框圖，誤碼儀發(fā)送部分主要由時鐘信號發(fā)生器、偽隨機(jī)碼/人工碼發(fā)生器，以及相應(yīng)的接口電路組成。它可以輸出從(27－1)至(223－1)比特的各種不同序列長度的偽隨機(jī)碼和人工碼，以滿足ITU對不同速率測試序列長度的要求。發(fā)送電路偽隨機(jī)碼發(fā)生器輸出AMI碼、HDB3碼、NRZ碼和RZ碼，經(jīng)被測信道和設(shè)備傳輸后，再由誤碼儀的接收部分接收。接收部分產(chǎn)生一個與發(fā)送碼發(fā)生器圖案完全相同且嚴(yán)格同步的碼型，以此為比對標(biāo)準(zhǔn)。如果被測設(shè)備產(chǎn)生任何一個錯誤比特，都會被檢測出一個誤碼，并送到誤碼計數(shù)器顯示。第十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日10Gb/s串行誤碼測試儀內(nèi)置碼型發(fā)生器，產(chǎn)生27-1，223-1，231-1偽隨機(jī)序列；具有150MHz、2.5GHz、10GHz時鐘輸出誤碼探測第二十頁，共七十九頁，2022年，8月28日10Gb/s眼圖第二十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.5PCM綜合測試儀（a）仿真測試（b）中斷業(yè)務(wù)誤碼測試（遠(yuǎn)端環(huán)回）PCM綜合測試儀是一種數(shù)字傳輸系統(tǒng)測試儀，用于PCM線路的開通測試、工程驗收、設(shè)備維護(hù)和產(chǎn)品研發(fā)，主要針對E1（2Mb/s）速率等級線路進(jìn)行通道誤碼測試、告警分析、故障定位查找和信令分析等。這種儀器集誤碼測試、幀結(jié)構(gòu)分析、信令/信號分析、時延測試等多種功能于一體，可方便地完成幀/非成幀誤碼測試、在線測試、時隙分析、N64kb/s通道測試、音頻測試和PCM仿真等應(yīng)用。按照ITU-TG.821、G.826和M.2100規(guī)范進(jìn)行誤碼分析。第二十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.6SDH測試儀SDH測試儀具有標(biāo)準(zhǔn)的SDH和PDH線路接口，可以工作在終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）或E1測試模式，可實現(xiàn)PDHE1、SDHSTM-1、STM-4、STM-16或STM-64中斷業(yè)務(wù)測試和在線監(jiān)測。提供各種告警和誤碼信號的產(chǎn)生和分析，在面板上顯示收到的告警和誤碼信號，并可記錄告警產(chǎn)生的時間和持續(xù)時間，誤碼產(chǎn)生的時間和每秒中收到的誤碼個數(shù)。它是電信傳輸日常維護(hù)，開通驗收，故障查找的專用測試儀表。SDH測試儀可進(jìn)行映射和去映射測試，實現(xiàn)PDH到SDH信號的映射與去映射?？稍趦x表的發(fā)送端對SDH所有的開銷（段開銷和通道開銷）進(jìn)行設(shè)置，在接收端對其監(jiān)測，以便進(jìn)行通道跟蹤。按ITU-T的G.821、G.826和M.2100建議，進(jìn)行SDH設(shè)備和系統(tǒng)的誤碼和抖動性能分析和評估。第二十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.7光譜分析儀在光纖通信中，基本的光譜測量有：測量激光器、發(fā)光二極管等發(fā)光器件的中心波長、峰值波長、光譜寬度和光功率；測量光纖的波長損耗特性、光濾波器等的衰減特性、透射特性和截止波長；分析光纖放大器的增益特性和噪聲指數(shù)；分析光傳輸信號的光信噪比。目前，有的光譜儀采用內(nèi)置參考可調(diào)激光器，可對DWDM信號特性進(jìn)行分析，可自動測試1250～1650nm波長范圍內(nèi)的有源和無源器件的光譜特性；不僅能夠測量調(diào)制光信號的功率和波長，同時還能測量其相位，通過傅立葉變換，計算得到啁啾和脈沖強(qiáng)度信息。第二十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.1.7光譜分析儀原理框圖原理：光帶通濾波器采用光學(xué)棱鏡或衍射光柵對輸入光進(jìn)行分光，通過旋轉(zhuǎn)光帶通濾波器對波長范圍進(jìn)行掃描。光帶通濾波器的帶寬越窄，光譜分析儀的分辨率就越高；其中心波長的精度越高，光譜儀測量波長的精度就越高。輸入光被光帶通濾波器分割成多個狹窄的頻段，通過光電二極管轉(zhuǎn)換成電信號。在掃描光帶通濾波器中心波長的同時，測量并分析分光后不同波長光的光功率，就可以得到輸入光信號的光譜。第二十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日光譜分析儀第二十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.8多波長光源（1）多波長光源也稱寬帶光源，有好幾種方法可以實現(xiàn)。一種多波長光源是采用一個高輸出功率的超發(fā)射LED（SLED）作為光源，其波長可滿足所有通信波段的要求。在單模光纖中，它提供比白光源更寬的光譜范圍和更高的功率密度。使用這種光源滿足多種應(yīng)用，如粗波分復(fù)用（CWDM）網(wǎng)絡(luò)測試、CWDM和DWDM元件生產(chǎn)和測試、光纖傳感器測試等。使用980nm波長光對摻鉺光纖泵浦，利用鉺光纖受激輻射（ASE）可制成無極化光源，輸出功率大于11dBm，在1532~1560nm波長范圍內(nèi)具有良好的平坦性（<2dB）?？蓱?yīng)用于濾波器、WDM耦合器和布拉格光柵等器件的特性測試。第二十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日采用改進(jìn)的反射式M-Z干涉濾波器或陣列波導(dǎo)光柵（AWG），對摻鉺光纖的放大自發(fā)輻射（ASE）信號光進(jìn)行光譜分割，然后對其放大和平坦，并采用自動功率控制和精密溫度控制技術(shù)，可制成WDM多波長光源。該光源的優(yōu)點(diǎn)是波長和功率穩(wěn)定性高，比采用DFB激光器的多波長光源性價比和可靠性高。將陣列波導(dǎo)光柵（AWG）和半導(dǎo)體光放大器（SOA）集成在一起，還可以制成WDM光源（見節(jié)），它可提供ITU-T規(guī)定的通道間隔25GHz、50GHz或100GHz，輸出光功率10dBm，波長范圍1528~1600nm。多波長光源可用于摻鉺光纖放大器（EDFA）、半導(dǎo)體光放大器（SOA）和拉曼（Raman）光放大器以及WDM系統(tǒng)的測試。7.1.8多波長光源（2）第二十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日16波長（C+L）

光源采用了高性能自動功率控制（APC）和自動溫度控制（ATC）技術(shù)，從而保證了輸出光功率極高的穩(wěn)定性；SLD光源第二十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日手持式光源有單波長光源、雙波長光源和三波長光源輸出可連續(xù)光輸出或調(diào)制光輸出（2kHz）。第三十頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.9光衰減器光衰減器是對入射的光功率進(jìn)行衰減的器件。使用它可使光接收器件和設(shè)備的響應(yīng)特性不至于失真或飽和。在調(diào)整和校準(zhǔn)裝置時，接入衰減器調(diào)整其衰減量等于實際使用光纖的傳輸損耗，模擬其實際使用的情況。對光衰減可采用吸收一部分光，反射一部分光，空間遮擋一部分光或用偏振片調(diào)整光的偏振面來實現(xiàn)。光衰減器分為可變光衰減器和固定光衰減器兩種。可變光衰減器又可分連續(xù)可變衰減器和分檔可變衰減器。最大衰減可達(dá)65dB，插入損耗一般為1～3dB，允許最大輸入功率為25dBm。第三十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日雙陰固定光衰減器陰陽固定光衰減器第三十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日第三十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日在線式固定光衰減器1～30dB可調(diào)；0.5dB精度；任意接頭。小型可變

光衰減器1～20dB可調(diào)；0.5dB精度；FC連接器。第三十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日數(shù)字顯示光衰減器單模/多模光衰減器分固定/在線式和連續(xù)可調(diào)式三種:固定式有5、10、15和20dB可選；在線固定式有1~30dB可選；連續(xù)可調(diào)式1~20dB可選；精度均為

0.5dB。第三十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.1.10綜合測試儀目前已有一些綜合測試儀器和系統(tǒng)，用于測試無源器件和波分復(fù)用系統(tǒng)。有的器件光譜分析儀除有光功率測量的功能外，還內(nèi)置固定波長光源和偏振控制器，可以測量損耗（IL）、偏振相關(guān)損耗（PDL）以及回波損耗（ORL）。有一種基于掃描激光干涉技術(shù)的儀器，通過一次激光掃描，除完成器件的IL、PDL、ORL損耗測試外，還可進(jìn)行色散（CD）、偏振模色散（PMD）的測量，同時該儀器還可以擴(kuò)充為光頻域反射計（OFDR），它類似于傳統(tǒng)的OTDR，能對器件、系統(tǒng)內(nèi)部的缺陷、故障進(jìn)行診斷，定位并測量這些因素引起的損耗。還有一種DWDM無源器件測試系統(tǒng)，它內(nèi)置了可調(diào)波長激光源、多通道光功率計、波長參考模塊和偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)器，能夠測試DWDM無源器件的IL、PDL和ORL損耗。第三十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日手持式OTDR測試儀同時具有OTDR和功率計的功能；可應(yīng)用于FTTxPON網(wǎng)絡(luò)的性能測試和故障診斷；盲區(qū)0.8m；可視故障定位、光纖端面檢測，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)測試。第三十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日光萬用表具有光源和光功率計的功能，既可用于光功率測量，也可用于光鏈路損耗測量。第三十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.2

光纖傳輸特性測量7.2.1損耗測量7.2.2帶寬測量7.2.3色散測量第三十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.2.1損耗測量第四十頁，共七十九頁，2022年，8月28日只要測量長度L2的輸出光功率Pout,在注入條件不變的情況下，在離光源2~3m附近剪斷光纖，測量長度L1的輸出光功率，可以認(rèn)為該功率就是長度L光纖的輸入光功率Pin。這樣由式(7.2.1)就可以計算出光纖的衰減系數(shù)。圖7.2.1剪斷法測量光纖損耗系數(shù)第四十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日光源通常采用譜線足夠窄的激光器注入器的作用是，在測量多模光纖的損耗系數(shù)時使多模光纖在短距離內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)模式分布；在測量單模光纖的損耗系數(shù)時應(yīng)保證全長為單模傳輸。光功率計用來測量光纖輸出端的光功率。圖7.2.1剪斷法測量光纖損耗系數(shù)

系統(tǒng)配置第四十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日插入法測量損耗剪斷法是根據(jù)損耗系數(shù)定義直接測量傳輸光功率而實現(xiàn)的，所用的儀器簡單，測量結(jié)果準(zhǔn)確，因而被確定為基準(zhǔn)方法。但這種方法是破壞性的，不利于多次重復(fù)測量。在實際應(yīng)用中，可以采用插入法作為替代方法。插入法是在注入條件不變的情況下，首先測出注入器（擾模器）的輸出光功率，然后再把被測光纖接入，測出它的輸出光功率，據(jù)此計算出損耗系數(shù)。這種方法使用靈活，但應(yīng)對連接損耗作合理的修正。第四十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.2.2帶寬測量第四十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.2.2時域法測量光纖帶寬第四十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.2.3色散測量對于單模光纖，色散與光源的譜線寬度密切相關(guān)。光源的譜寬越窄，光纖的色散越小，帶寬越大。光纖色散測量有相移法和脈沖時延法，前者是測量單模光纖色散的基準(zhǔn)方法，所以這里只介紹相移法。第四十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日相移法色散測量原理第四十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.2.3相移法測量光纖色散系統(tǒng)框圖第四十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.3光器件參數(shù)測量7.3.1光源參數(shù)測量7.3.2探測器參數(shù)測量7.3.3無源光器件參數(shù)測量第四十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.3.1光源參數(shù)測量1.P-I特性測量其測量系統(tǒng)如圖所示，連續(xù)改變注入電流的大小，就可以得到激光器的P-I特性。改變激光器的溫度，在不同溫度下測量LD的P-I特性，就可以得到P-I特性隨溫度變化的關(guān)系。第五十頁，共七十九頁，2022年，8月28日2.LD的光譜特性測量LD的光譜特性如圖7..2所示，通常采用光譜分析儀直接測量LD的光譜特性，可以注入直流，也可以在一定的偏置下加不同的調(diào)制信號。從光譜特性曲線，可以得到LD的峰值波長、中心波長、光譜寬度和邊模抑制比。中心波長定義為最大峰值功率下降50%（3dB）對應(yīng)的波長寬度。光譜寬度定義為峰值功率下降20dB（下降到1%）所對應(yīng)的波長寬度。邊模抑制比定義為峰值波長功率與相鄰次高峰值波長功率之比。第五十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.3.2LED和LD的光譜特性a）LED的光譜特性b）多模LD的光譜特性c）單模LD的光譜特性第五十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日3.LD的調(diào)制響應(yīng)特性測量調(diào)制響應(yīng)有時域測量法和頻域測量法。時域法是測量LD的脈沖響應(yīng)特性，從中可以得到上升時間和下降時間。上升時間定義為輸出功率從幅值的10%上升到90%所需的時間，如圖所示。下降時間與上升時間的定義正好相反。第五十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日頻域法是測量LD的頻率響應(yīng)頻域法測量LD的頻率響應(yīng)，用3dB調(diào)制帶寬表示。測量采用網(wǎng)絡(luò)分析儀和高速光探測器，網(wǎng)絡(luò)分析儀也可以用高速信號源和頻譜分析儀代替。測量系統(tǒng)如圖所示。網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出的掃頻信號加在LD上，LD的輸出經(jīng)光探測器轉(zhuǎn)換成電信號，再輸入到網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入口，以便進(jìn)行頻譜分析。在網(wǎng)絡(luò)分析儀上就可以直接觀察到LD的調(diào)制響應(yīng)。第五十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.3.3頻域法測量LD的調(diào)制響應(yīng)特性圖表示測量到的1.3mDFB激光器在不同偏流下的小信號調(diào)制響應(yīng)曲線，當(dāng)DFB激光器偏置電流是閾值的7.7倍時，3dB調(diào)制帶寬f3dB

約增加到14GHz。第五十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.3.2探測器參數(shù)測量只要測量出探測器的入射光功率Pin、光生電流IP就可以用式（）求得響應(yīng)度。光生電流等于有光入射時流經(jīng)電阻RL上電流減去暗電流Id，即光生電流IP=V2有光/RLId，這里V2有光是有光入射時電阻RL上的電壓，如圖所示。改變電位器R2，可以調(diào)節(jié)施加在探測器上的偏壓V1。測出響應(yīng)度R后，用式(4.2.4)就可以算出量子效率。響應(yīng)度R和量子效率與波長的關(guān)系曲線如圖所示。第五十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日2.探測器暗電流測量無光照射時，反向偏置下外電路流過的反向電流稱為暗電流（Id），其大小與外加反向偏壓有關(guān)。偏壓越低，暗電流越小。當(dāng)偏壓接近Vbr時，暗電流急劇增加。暗電流定義為無光照時，PIN管在規(guī)定的反向電壓下，或APD管在90%擊穿電壓下（V1=0.9Vbr），把探測器全部屏蔽遮擋后，流經(jīng)電阻RL上電流，其值為Id=V2無光/RL。測量原理圖如圖所示。第五十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日3.探測器光譜響應(yīng)特性測量光譜響應(yīng)特性是在規(guī)定的反向偏壓和恒定的入射光功率條件下測得的。一般定義光譜響應(yīng)范圍為響應(yīng)度峰值的10%（10dB）所對應(yīng)的兩個波長之間的范圍。圖表示探測器光譜響應(yīng)特性測量系統(tǒng)方框圖，測出不同波長下對應(yīng)的探測器響應(yīng)度，然后畫出響應(yīng)度-波長特性（R-）曲線，如圖所示，從該曲線就可以求出探測器的光譜響應(yīng)范圍。如果分光鏡對所有波長的分光比都相同，那么只要知道分光鏡的分光比，就可以知道送入探測器的光功率，比如分光比為1:1，則認(rèn)為光功率計讀出的光功率就是送入探測器的光功率。第五十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日4.APD反向擊穿電壓Vbr測試APD的倍增作用是隨反向偏壓增加而增大，但偏壓增加到一定值后，暗電流將急劇增加，此時工作狀態(tài)不穩(wěn)定，管子有擊穿的危險。因此，我們可以利用暗電流的變化特性來測試APD的擊穿電壓Vbr。對于Si-APD，在無光照射時，逐步增加反向偏壓，使反向電流（即暗電流）增加到10A時所對應(yīng)的偏壓，即為反向擊穿電壓；對于Ge-APD，增加反向偏壓，使暗電流為100A時所對應(yīng)的偏壓即為反向擊穿電壓。圖表示其測量原理圖，測試時，調(diào)節(jié)電位器R2改變APD的偏置電壓，并由V1測出，暗電流由RL上的電壓來計算。APD的擊穿電壓一般為數(shù)十伏到數(shù)百伏。應(yīng)該指出，擊穿電壓并非破壞電壓，是指當(dāng)撤去外電壓時，器件還能恢復(fù)正常工作的電壓。第五十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日5.APD倍增因子M的測量平均雪崩增益M由式（）給出，即M=IM/IP，式中IP是初始的光生電流，IM是倍增后的總輸出電流的平均值，M與結(jié)上所加的反向偏壓和入射的光功率有關(guān)。所以在測量時，先給APD一定的光功率，比如1W，測出RL上的電流，如果忽略暗電流，則認(rèn)為該電流就是初始的光生電流IP；然后，置偏壓V1=(1/4~1/8)Vbr，測出RL上的電流，如果忽略暗電流，則此時的電流就是IM。然后由IM和IP計算出該偏壓下的M。多測幾次就可以作出M和偏壓的關(guān)系曲線。圖表示測試M的原理圖。第六十頁，共七十九頁，2022年，8月28日6.探測器響應(yīng)帶寬測量第六十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.3.5時域法測量PD響應(yīng)帶寬響應(yīng)帶寬時域法測量系統(tǒng)如圖所示，脈沖源產(chǎn)生的窄脈沖信號送入外調(diào)制器，對LD產(chǎn)生的連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制器的輸出信號經(jīng)EDFA放大，濾除ASE噪聲后送入光探測器接收，其響應(yīng)輸出送入取樣示波器，在這里與脈沖源送入的時鐘信號比較，就可以得到探測器對窄脈沖的響應(yīng)，從曲線可以求得上升時間。第六十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日圖7.3.6頻域法測量PD響應(yīng)帶寬圖表示頻域法測量響應(yīng)帶寬原理圖圖表示探測器響應(yīng)帶寬定義第六十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.3.3無源光器件參數(shù)測量無源光器件種類很多，如3.1節(jié)·已介紹的那樣，但較為典型的器件是WDM器件。WDM器件的主要參數(shù)有插入損耗和偏振相關(guān)損耗、中心波長和通道特性、信道間隔和隔離度等。我們就以WDM器件為例，說明如何對各參數(shù)進(jìn)行測量。第六十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日1.中心波長和帶寬測量通道特性是指WDM器件各信道的濾波特性，ITU-T規(guī)定可用1dB、3dB、20dB、30dB帶寬表示，3dB帶寬中心點(diǎn)對應(yīng)的波長為信道的中心波長，這些參數(shù)均應(yīng)符合ITU-TG.692的要求，測量系統(tǒng)如圖所示。寬譜光源的輸出送入WDM器件的輸入端，用光譜分析儀測量WDM器件每個輸出信道的濾波特性，從中可以得到中心波長和3dB帶寬。第六十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日2.插入損耗測量WDM器件的插入損耗（InsertLoss,IL）測量系統(tǒng)如圖所示，當(dāng)測某一信道，如1信道時，首先要使波長可調(diào)光源的輸出為1信道，用光功率計測出其光功率，然后再測出波分解復(fù)用器1信道的輸出光功率，二者之差就是該信道的插入損耗。重復(fù)前面的過程，就可以測出其他波長信道的插入損耗。第六十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日隔離度和串?dāng)_測量

（a）隔離度第六十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日3.隔離度和串?dāng)_測量

（b）串?dāng)_第六十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日隔離度和串?dāng)_的測量比如，測量信道1對信道2的隔離度，將波長可調(diào)光源的輸出波長調(diào)到信道2的標(biāo)稱波長上，分別測量信道1和信道2的輸出光功率，由式（）就可以計算出信道1對信道2的隔離度。一般要求相鄰信道的隔離度大于25dB，非相鄰信道的隔離度大于22dB。第六十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日4.偏振相關(guān)損耗測量第七十頁，共七十九頁，2022年，8月28日最大值/最小值搜尋法測試比如測量WDM器件某一信道的偏振相關(guān)損耗時，將波長可調(diào)光源的輸出波長調(diào)整到該信道（1）的標(biāo)稱波長上，通過偏振控制器改變測試光信號的偏振狀態(tài)，測量不同偏振光對應(yīng)的插入損耗。計算出不同偏振狀態(tài)下的插入損耗的最大和最小值的差，即為該信道（1）的偏振相關(guān)損耗。改變光源的輸出波長，可以測出各個信道的偏振相關(guān)損耗，其中最大者為波分復(fù)用器的最大偏振相關(guān)損耗。目前已有一些可以同時測量器件插入損耗、回波損耗、偏振相關(guān)損耗、色散和偏振模色散的儀器。第七十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.4光纖通信系統(tǒng)指標(biāo)測試光纖通信系統(tǒng)指標(biāo)測試主要有光路指標(biāo)和設(shè)備指標(biāo)測試，現(xiàn)分別加以介紹。光路指標(biāo)是衡量一個光通信系統(tǒng)優(yōu)劣的重要參數(shù)。光路測試需要的測試儀表有：PCM傳輸特性分析儀一套，光功率計一臺和光衰減器一個。測試時，要求設(shè)備至少工作半小時無誤碼，才能開始測試。第七十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日7.4.1平均發(fā)射光功率和消光比測試平均發(fā)射光功率與信號的占空比有關(guān)，對于NRZ碼，當(dāng)占空比為50%時，