如何選擇光纖測試儀表

如何選擇光纖測試儀表
常用光纖測試表有：光功率計、穩定光源、光萬用表、光時域反射儀（OTDR）和光故障定位儀。

　　光功率計:用于測量**光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統中，測量光功率是*基本的。非常像電子學中的萬用表，在光纖測量中，光功率計是重負荷常用表，光纖技術人員應該人手一個。通過測量發射端機或光網絡的**功率，一臺光功率計就能夠評價光端設備的性能。用光功率計與穩定光源組合使用，則能夠測量連接損耗、檢驗連續性，并幫助評估光纖鏈路傳輸質量。

　　穩定光源:對光系統發射已知功率和波長的光。穩定光源與光功率計結合在一起，可以測量光纖系統的光損耗。對現成的光纖系統，通常也可把系統的發射端機當作穩定光源。如果端機無法工作或沒有端機，則需要單獨的穩定光源。穩定光源的波長應與系統端機的波長盡可能一致。在系統安裝完畢后，經常需要測量端到端損耗，以便確定連接損耗是否滿足設計要求，如：測量連接器、接續點的損耗以及光纖本體損耗。

　　光萬用表: 用來測量光纖鏈路的光功率損耗。有以下兩種光萬用表：

　　１、由獨立的光功率計和穩定光源組成。

　　２、光功率計和穩定光源結合為一體的集成測試系統。

　　在短距離局域網(LAN)中，端點距離在步行或談話之內，技術人員可在任意一端成功地使用經濟性組合光萬用表，一端使用穩定光源另一端使用光功率計。對長途網絡系統，技術人員應該在每端裝備完整的組合或集成光萬用表。

　　當選擇儀表時，溫度或許是*嚴格的標準。Bellcore推薦現場便攜式設備應在-18℃（無濕度控制）至50℃（95%濕度）

　　光時域反射儀(OTDR)及故障定位儀(FaultLocator):表現為光纖損耗與距離的函數。借助于OTDR，技術人員能夠看到整個系統輪廓，識別并測量光纖的跨度、接續點和連接頭。在診斷光纖故障的儀表中，OTDR是*經典的，也是*昂貴的儀表。與光功率計和光萬用表的兩端測試不同，OTDR僅通過光纖的一端就可測得光纖損耗。OTDR軌跡線給出系統衰減值的位置和大小，如：任何連接器、接續點、光纖異形、或光纖斷點的位置及其損耗大小。OTDR可被用于以下三個方面：

　　１、在敷設前了解光纜的特性（長度和衰減）。

　　２、得到一段光纖的信號軌跡線波形。

　　３、在問題增加和連接狀況每況愈下時，定位嚴重故障點。

　　故障定位儀（FaultLocator）是OTDR的一個特殊版本，故障定位儀可以自動發現光纖故障所在，而不需OTDR的復雜操作步驟，其價格也只是OTDR的幾分之一。

　　選擇光纖測試儀表，一般需考慮以下四個方面的因素：即確定你的系統參數、工作環境、比較性能要素、儀表的維護

　　確定你的系統參數

　　工作波長（nm）三個主要的傳輸窗口為850nm，1300nm 及 1550nm。

　　光源種類（LED或激光）：在短距離應用中，由于經濟實用的原因，大多數低速局域網LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多數高速系統>100Mbs使用激光光源長距離傳輸信號。

　　光纖種類（單模/多模）以及芯/涂覆層直徑（um）：標準單模光纖（SM）為9/125um，盡管某些其它特殊單模光纖應該仔細辨認。典型的多模光纖（MM）包括50/125、62.5/125、100/140和200/230um。

　　連接器種類：國內常見的連接器包括：FC-PC，FC-APC，SC-PC，SC-APC，ST等。*新的連接器則有：LC，MU，MT-RJ等

　　可能的*大鏈路損耗。

　　損耗估算/系統的容限。

　　明確你的工作環境

　　對用戶/購買者來講，選擇一臺野外現場用儀表，溫度標準或許是*嚴格的。通常，野外現場測量必須在嚴峻的環境中使用，BELLCORE推薦現場便攜式儀表的工作溫度應該從-18℃~50℃，同時儲運溫度為-40~+60℃(95%RH)。實驗室的儀器僅需在較窄的控制范圍5~50℃工作。

　　不像實驗室儀表能夠采用交流供電，現場便攜式儀表對儀表電源通常要求較為苛刻，否則會影響工作效率。另外，儀器的電源供電問題還經常是引起儀器故障或損壞的一個重要誘因。因此，用戶應該考慮和權衡如下因素：

　　１、內裝電池的位置應便于用戶更換。

　　２、新電池或滿充電池的*少工作時間要達到10小時(一個工作日)。然而電池工作壽命的目標值應在40~50小時(一周)以上，以確保技術人員和儀器的*佳工作效率。

　　３、使用電池的型號越普通越好，如通用9V或1.5V五號干電池等，因為這些通用電池非常容易就地找到或購得。

　　４、普通干電池優于可充電電池（如：鉛-酸、鎳鎘電池），因為充電電池大多存在“記憶”問題、包裝不標準、不容易買到、環保問題等。

　　以前，要找到符合上述所有四個標準的便攜式測試儀器幾乎是不可能的。現在，采用*現代CMOS電路制造技術的藝術化光功率計，僅用一般五號干電池(隨處可得），即可工作100小時以上。另外一些實驗室型號提供雙電源（AC和內部電池）以增加其適應性。

　　如同手提電話一樣，光纖測試儀表同樣具有眾多的外觀包裝形式。低于1.5公斤的手持式表一般沒有許多虛飾，只提供基本功能和性能；半便攜式儀表(大于1.5公斤)通常具備更復雜的或擴展的功能；實驗室儀器是專為控制實驗室/生產場合設計的，具備AC供電。

　　比較性能要素：這里是選擇步驟的第三步，包括每種光測試設備的詳細分析。

　　光功率計　　

　　對于任何光纖傳輸系統的生產制造、安裝、運行和維護，光功率測量是必不可少的。在光纖領域，沒有光功率計，任何工程、實驗室、生產車間或電話維護設施都無法工作。例如：光功率計可用于測量激光光源和LED光源的輸出功率；用于確認光纖鏈路的損耗估算；其中*重要的是，它是測試光學元器件(光纖、連接器、接續子、衰減器等)的性能指標的關鍵儀器。　　

　　針對用戶的具體應用，要選擇適合的光功率計，應該關注以下各點：　　

　　１、選擇*優的探頭類型和接口類型　　

　　２、評價校準精度和制造校準程序，與你的光纖和接頭要求范圍相匹配。　　

　　３、確定這些型號與你的測量范圍和顯示分辨率相一致。　　

　　４、具備直接插入損耗測量的 dB功能。　　

　　幾乎在光功率計所有性能中，光探頭是*應仔細選擇的部件。光探頭是一個固態光電二極管，它從光纖網絡中接收耦合光，并將之轉換為電信號。可以使用專用的連接器接口（僅適用一種連接類型）輸入到探頭，或用通用接口UCI(使用螺扣連接)適配器。UCI能接受絕大多數工業標準連接器。基于選定波長的校準因子，光功率計電路將探頭輸出信號轉換，把光功率讀數以dBm方式顯示(**dB等于1mW,0dBm=1mW)在屏幕上。圖一是一個光功率計的方塊圖。

　　選擇光功率計*重要的標準是使光探頭類型與預期的工作波長范圍相匹配。下表匯總了基本的選擇。值得一提的是，在進行測量時，InGaAs在三個傳輸窗口都有上佳表現，與鍺相比InGaAs具有在所有三個窗口更為平坦的頻譜特性，在1550nm窗口有更高的測量精度，同時具有優越的溫度穩定性和低噪聲特性。

　　光功率測量是任何光纖傳輸系統的制造、安裝、運行和維護中必不可少的部分。　　

　　下一個因素與校準精度息息相關。功率計是與你應用相一致的方式校準的嗎？即：光纖和連接器的性能標準與你的系統要求相一致。應分析是什么原因導致用不同的連接適配器測量值不確定？充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的，雖然NIST(美國國家標準技術研究所)建立了美國標準，但是來自不同生產廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。　　

　　第三個步驟是確定符合你測量范圍需求的光功率計型號。以dBm為單位表示，測量范圍（量程）是**的參數，包括確定輸入信號的*小/*大范圍（這樣光功率計可以保證所有精度，線性度（BELLCORE確定為+0.8dB）和分辨率（通常0.1dBor0.01 dB）是否滿足應用要求。　　

　　光功率計的*重要選擇標準是光探頭類型與預期的工作范圍相匹配。　　

　　第四，大多數光功率計具備dB功能（相對功率），直接讀取光損耗在測量中非常實用。低成本的光功率計通常不提供此功能。沒有dB功能，技術人員必須記下單獨的參考值和測量值，然后計算其差值。所以dB功能給使用者以相對損耗測量，因而提高生產率，減少人工計算錯誤。　　

　　現在，用戶對光功率計具有的基本特性和功能的選擇已經減少，但是，部分用戶要考慮特殊需求----包括：計算機采集數據紀錄、外部接口等。

　　穩定光源　　

　　在測量損耗過程中，穩定光源(SLS)發射已知功率和波長的光進入光系統。對特定波長光源(SLS)校準的光功率計/光探頭，從光纖網絡中接收光，將之轉換為電信號。為確保損耗測量精度，盡可能使光源仿真所用傳輸設備特性：　　

　　１、波長相同，并采用相同的光源類型（LED，激光）。　　

　　２、在測量期間，輸出功率和頻譜的穩定性（時間和溫度穩定性）。　　

　　３、提供相同的連接接口，并采用同類型光纖。　　

　　４、輸出功率大小滿足*壞情況下系統損耗的測量。　　

　　當傳輸系統需要單獨穩定光源時，光源的*優選擇應模擬系統光端機的特性和測量需求。選擇光源應考慮如下方面：　　

　　激光管(LD)來自LD發射的光，波長帶寬窄，幾乎是單色光，即單波長。與LED相比，通過其光譜波段（小于5nm）的激光不是連續的，在中心波長的兩邊，還發射幾個較低峰植的波長。與LED光源相比，雖然激光光源提供更大功率，但價格高于LED。激光管常用于損耗超過10dB的長途單模系統。應盡量避免用激光光源測量多模光纖。　　

　　發光二極管（LED）：

　　LED具有比LD更寬的光譜，通常范圍為50~200nm。另外，LED光是非干涉光，因而輸出功率更加穩定。LED光源比LD光源要便宜的多，但對*壞情況損耗測量顯得功率不足。LED光源典型應用在短距離網絡和多模光纖的局域網LAN中。LED可以用于激光光源單模系統進行**損耗測量，但前提條件是要求其輸出足夠功率。

　　光萬用表　　

　　將光功率計和穩定光源組合在一起被稱為光萬用表。光萬用表用來測量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀表可以是兩個單獨的儀表，也可以是單一的集成單元。總之，兩類光萬用表具有相同的測量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬用表通常功能成熟、具有各種性能但價格較高。　　

　　從技術的角度來評價各種光萬用表配置，基本的光功率計和穩定光源標準仍然適用。注意選擇正確的光源種類、工作波長、光功率計探頭以及動態范圍。

　　光時域反射儀和故障定位儀　　

　　OTDR是*經典的光纖儀器裝備，它提供測試時相關光纖*多的信息。OTDR本身是一維的閉環光學雷達，測量僅需光纖的一個端頭。發射高強度、窄的光脈沖進入光纖，同時高速光探頭紀錄返回信號。此儀器給出有關光鏈路的可視化解釋。在OTDR曲線上反映出接續點、連接器和故障點的位置以及損耗大小。　　

OTDR評價過程與光萬用表有許多相似點。事實上，OTDR可以被認為是一個非常專業的測試儀表組合：由一個穩定高速脈沖源和一個高速光探頭組成。OTDR的選擇過程可關注下列屬性：　　

　　１、確認工作波長，光纖類型和連接器接口。　　

　　２、預期連接損耗和需要掃描的范圍。　　

　　３、空間分辨率。　　

　　故障定位儀大多是手持式儀器，適用于多模和單模光纖系統。利用OTDR(光時域反射儀)技術，用于對光纖故障的點定位，測試距離大多在20公里以內。儀器直接以數字顯示至故障點的距離。適用于：廣域網(WAN)、20km范圍的通訊系統、光纖到路邊（FTTC）、單模和多模光纖光纜的安裝和維護、以及**系統。在單模及多模光纜系統中，要定位帶故障的連接頭、壞的接續點，故障定位儀是一種優異的工具。故障定位儀操作簡單，只需單鍵操作，可探測多達7個多重事件

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