【正文】 系統(tǒng)實現(xiàn) XY兩維近場掃描。近場圖像法的測量原理是，光纖輸出端面上的近場傳導(dǎo)導(dǎo)模的光功率分布與光纖的折射率分布相似。 只要我們在光纖輸出端近場直徑掃描測量近場光強度分布，就能測定光纖沿直徑方向的相對折射率分布曲線和折射率分布指數(shù) g。最后根據(jù)所測光纖的類型，按照光纖幾何尺寸定義計算處所要的光纖幾何尺寸參數(shù)。 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測量 81 實驗裝置 近場圖像法實驗裝置如圖 ，有關(guān)實驗裝置的主要組成部分的作用分別簡述如下： （ 1）光源 應(yīng)使用合適的光源照明纖芯和包層。在進行測量的整個過程中，光源強度應(yīng)是可調(diào)和穩(wěn)定的 （ 2）注入系統(tǒng) 光注入裝置應(yīng)能在空間上和角度上對光纖均勻滿注入；在光纖輸出端，應(yīng)對包層均勻照明。 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測量 圖 近場圖像法實驗裝置 光源 注入系統(tǒng) 包層剝除器 被試光纖 放大光學裝置 光檢測器 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng) 82 （ 3）包層模剝除器 用包層模剝除器，從輸入端附近移去試樣的包層中傳輸?shù)墓夤β?。當光纖涂覆層折射率高與包層折射率時，則這個涂覆層就可作為模剝除層。 （ 4）試樣 試樣為一段要測量的光纖。試樣光纖的兩端應(yīng)清潔、光滑、且與光潛軸垂直。 （ 5）光學放大器 光學放大裝置由一光學系統(tǒng)組成，它使光纖試樣輸出的近場放大后再聚焦到掃描探測器平面上 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測量 圖 近場圖像法實驗裝置 光源 注入系統(tǒng) 包層剝除器 被試光纖 放大光學裝置 光檢測器 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng) 83 （ 6）檢測器 用電荷耦合器件攝像機、掃描光導(dǎo)攝像管或其他圖形／光強識別設(shè)備來放大輸出的近場圖形并將其送到視頻顯示器。 （ 7）視頻圖像顯示器 視頻圖像顯示器用來顯示探測的圖像、顯示器屏幕上的圖標，例如十字游標，有助于操作人員將試樣圖象定位在中心 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測量 圖 近場圖像法實驗裝置 光源 注入系統(tǒng) 包層剝除器 被試光纖 放大光學裝置 光檢測器 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng) 84 3 其他測試方法 折射近場法 折射近場測量時一種直接和精確的測量，它能直接測量光潛整個橫截面折射率變化的兩維分布圖，具有高分辨率，經(jīng)定標可給出折射率絕對值 側(cè)視法 側(cè)視法是單模光纖尺寸參數(shù)測定的第二替代實驗方法。側(cè)視法的測量原理是通過測量光纖中折射光的光強分布來確定光纖的尺寸參數(shù)：芯同心度誤差、包層直徑和包層不圓度。 機械法 機械法的測量原理是通過兩個平砧與受試光纖直徑方向上的兩個相對側(cè)面的機械接觸來測量光纖試樣的直徑。 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測量 85 10. 光纖帶尺寸參數(shù)裝置 1 目視測量法 試驗?zāi)康? 本實驗是勇于型式試驗時確定光纖帶的幾何尺寸，即寬度、厚度和光潛的排列 實驗裝置：讀數(shù)顯微鏡或投影儀 2 孔徑規(guī)法 實驗?zāi)康? 本實驗是檢驗光纖帶的功能性能，以證實光纖帶端部是否能插入并對準倒商用剝離工具的導(dǎo)槽中 實驗裝置：孔徑規(guī) 圖 h +25μm 0 500μm177。 25μm W + 0 86 10.5光纜的性能測試 光纜的機械性能測試 1 測試目的 光纜機械性能試驗是檢驗光纜產(chǎn)品機械性能是否達到企業(yè)標準或者訂貨合同技術(shù)指標要求的檢測試驗，即判斷被檢測光纜產(chǎn)品是否合格的實驗 2 主要性能測試 拉伸 :拉伸的測試方法適用于在規(guī)定的拉力下試驗光纜，以驗證在敷設(shè)的光纜中光纖的衰減和光纖伸長應(yīng)變性能與負載之間的關(guān)系 壓扁 :壓扁試驗的目的是驗證光纜的耐壓能力 沖擊 :沖擊試驗的目的是驗證光纜耐沖擊能力 光纜護套耐磨損 :光纜耐磨損包括兩個含義：護套的耐磨損和光纜標志的耐磨損。 87 10.5.2 光纜的環(huán)境性能測試 1 測試目的 光纜環(huán)境性能測量的目的是模仿光纜實際使用條件，測量高低溫度變化引起的光纜中光纖的附加損耗，光纜縱向、橫向水滲透與否、阻水油膏高溫下滴落和蒸發(fā)量、光纖受外力作用后光纖的衰減變化和光纜或光纖應(yīng)變的大小，以及在感應(yīng)電場和燃燒環(huán)境中光纜是否耐電痕、阻燃程度高低，以求使我們設(shè)計和制造出的光纖完全適用于各種各樣的通信網(wǎng)絡(luò)，并在實際使用環(huán)境中可保證網(wǎng)絡(luò)的長期安全可靠 88 2 主要性能測試 溫度循環(huán) （ 1）目的 溫度循環(huán)試驗機可用來檢測光纜在儲存、運輸和使用中溫度變化時的特性。在選定的溫度范圍（通常比上述的溫度范圍更寬）又可檢查衰減穩(wěn)定性與光纜結(jié)構(gòu)中光纖基本情況及有微彎情況的關(guān)系。 （ 2）實驗裝置 實驗裝置是由一臺合適確定衰減變化的衰減測試儀和一個能容納試樣的大小合適的氣候室組成控制氣候室的溫度，以保證在規(guī)定試驗溫度下溫差變化在177。 3oC內(nèi) 10.5.2 光纜的環(huán)境性能測驗試 89 循環(huán)滲水 （ 1）目的 滲水試驗的目的是確定光纜在規(guī)定長度方向上阻止水遷移的能力。圖 的兩種滲水試驗適用于連續(xù)的填充型阻水光纜 （ 2）實驗裝置 兩種滲水試驗的實驗裝置分別為如圖 圖 滲水試驗 10.5.2 光纜的環(huán)境性能測驗試 90 一個完整的光纖通信系統(tǒng)的具體組成如圖 ，我們把光端機與光纖的連接點，稱為光接口，把光端機與數(shù)字設(shè)備的連接點稱為電接口，光接口有兩個，一個為“ S”，光端機由 S點向光纖發(fā)送光信號；另一個為“ R”，光端機由 R點從光纖接收光信號，電接口也有兩個點，一個為“ A”，光端機由 A點接收從數(shù)字終端設(shè)備送來的 PCM電信號；另一個為“ B”，光端機由 B點輸出 PCM電信號送至數(shù)字終端設(shè)備，由此，光端機的測試指標了分成兩大類，一類是光接口指標，另一類是電接口指標。光中繼器兩側(cè)面均與光纖相連，所以它兩側(cè)的接口均為光接口，它的光接口的指標與光端機一致，因此，下面只討論光端機的接口指標與相應(yīng)測試。 10.6 光端機的測量 圖 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)方框圖 91 10.6.1 光接口指標與測試 光接口是光纖通信系統(tǒng)的特有接口，它的指標測試依據(jù)由實際設(shè)計要求來確定。圖 S， R點為光接口，在 S點的主要指標有平均發(fā)送功率和消光比，在 R點的主要指標有接收機靈敏度和動態(tài)范圍 1．平均發(fā)送光功率 （ 1）平均發(fā)送光功率的含義 平均發(fā)送光功率是指在光端機正常工作條件下輸出平均光功率 ， 即光源尾纖輸出的平均光功率 。 平均發(fā)送光功率值用 PT（ μW） 表示 ，電平值用 L T ( d B m )表示 ， 光功率值與電平值之間的關(guān)系是： LT = 10lg(PT103) 一般把 dBm作為平均發(fā)送光功率的單位，平均發(fā)送光功率與光源類型、標稱波長、傳輸容量、光纖類型有關(guān)，例如一個速率為 139 264 kbit/s的單模光纖通信系統(tǒng)，標稱波長為 1310nm。采用 LD光源時，對于一個實際的光纖通信系統(tǒng)，平均發(fā)送光功率并不是越大越好，雖然，從理論上講，發(fā)送光功率越大，通信的距離就越長，但光功率太大會使光纖工作在非線性狀態(tài)，這種非線性效應(yīng)會對光纖產(chǎn)生不良影響，所以 PT應(yīng)有合適的數(shù)值。 92 （ 2）測試方法 平均發(fā)送光功率的測試方框圖 碼 型 發(fā)生器 時 延 發(fā) 送 接 收 光纖測試線 1 1 圖 平均發(fā)送光功率測試方框圖 光功率計 注： 1為活動連接器 誤碼儀 各種指標的測試都要送入測試信號，不同碼速的光端機要求送入不同的 PCM測試信號，速率為 2 048 kbit/s和 8 448 kbit/s的光端機送 215 _ 1序列的偽隨機碼，其速率為 34 368 kbit/s和 139 264 kbit/s的光端機送 223_ 1序列的偽隨機碼，且 2 048 kbit/s， 8 448 kbit/s和 34 368 kbit/s三處速率的碼型應(yīng)為 HDB3碼， 139 264 kbit/s速率的碼型應(yīng)為 CMI碼。誤碼儀的作用所就是應(yīng)能產(chǎn)生這些不同束率、碼型長度的偽隨機測試信號 10.6.1 光接口指標與測試 93 具體測試步驟如下 10.6.1 光接口指標與測試 ①如圖 ，將誤碼儀、光功率計與光端機連接，其中光纖測試線將光端機輸出活動連接器與光功率計輸入活動連接器相連。 ②誤碼儀發(fā)送符合要求的偽隨機測試信號 ③讀取光功率計上的數(shù)值即是平均發(fā)送光功率 說明 ①平均發(fā)送光功率與注入光源的電流大小有關(guān)，測試時的注入電流應(yīng)是系統(tǒng)正常工作時的注入電流。 ②平均發(fā)送光功率與 PCM信號的碼型有關(guān)，就目前的 NRZ碼和 50%占空比的 RZ碼相比，前者比后者的平均發(fā)送光功率大 3dB 94 2．消光比測試 （ 1）消光比的含義 消光比是指輸入光端機的信號為全 “0”碼時與全 “1”碼時，光端機的平均發(fā)送光功率之比，用 EXT表示，即 10PPEXT ?我們知道輸入光端機的信號一般是偽隨機碼，它的 “0”碼和 “1”碼是等概率的，因此，一般光端機的平均發(fā)送光功率PT（ μW）應(yīng)是全 “1”碼時光端機的平均發(fā)送功率 P1（ μW）的 1/2，故上式可寫成 TPPEXT20?根據(jù) LD對數(shù)字信號調(diào)制的原理可知，當輸入光端機內(nèi)光源的信號為全 “0”碼時，由于偏值電流 Ib的存在，光源仍有光功率 P0輸出，它對接收機而言是一種噪聲，會降低接收機的靈敏度，所以從提高接收機靈敏度方面考慮，希望 Ib越小越好， P0減小， EXT也隨之減小，但 Ib減小，又會產(chǎn)生光源輸出功率降低，譜線寬度增加等不影響，所以必須全面考慮Ib的影響，處理好消光比與其他指標間的矛盾，一般 要求光端機的消化比不超過 。 10.6.1 光接口指標與測試 95 （ 2）測試方法 消光比的測試方框圖 消光比測試步驟平均發(fā)送光功率的測試步驟一致，再接著測量全 “0”碼時光端機的平均發(fā)送光功率，但是由于光端機中有擾碼電路，若直接向光端機輸入全 “0”測試信號，實際上調(diào)制光源的信號并不是全 “0”碼，所以測試時，要將光端機的輸入信號斷掉，以使調(diào)制光源的信號為全 “0”，一般是將光端機中的編碼盤撥出，此時光功率計上的讀數(shù)即是全 “0”碼時光端機的平均發(fā)送光功率 P0（ μW），再根據(jù)上式計算，即得消光比值 10.6.1 光接口指標與測試 96 3．接收機靈敏度 （ 1）接收機靈敏度的含義 接收機靈敏度是指在滿足給定誤碼率條件下，光端機能夠接收到的最小平均光功率，接收機靈敏度功率值 Pmin(μW)表示，電平值用 LR（ dBm）作為接收機靈敏度的單位。 接收機靈敏度是光端機的重要性能指標，它表示了光端機接收微弱信號的能力，從而決定了系統(tǒng)的中繼段距離，故是系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。 靈敏度與系統(tǒng)要求的誤碼率有關(guān)，要求的誤碼率越小，需要接收的最小光功率就越大，則靈敏度就越低。除此之外，靈敏度還與系統(tǒng)的碼速、接收端光電檢測器的類型有關(guān)。 10.6.1 光接口指標與測試 97 （ 2）測試方法 接收機靈敏度的測試方框圖如圖 ，具體測試步驟如下： 碼 型 發(fā)生器 誤碼檢測 圖 接收機靈敏度測試方框圖 誤碼儀 碼 型 發(fā)生器 誤碼檢測 1 1(R點 ) 光功率計 光可變衰減器 ①按圖 ②逐漸加大光可變衰減量，即表示光端機接收到的光功率逐漸減小，這時誤碼儀檢測到的誤碼率逐增加，直到出現(xiàn)規(guī)定的誤碼率，例如 11011，并維持一段時間，此時即表示光端機的誤碼率已到了不滿足指標的臨界狀態(tài)。 ③從 R點斷開光端機連接器，用光纖測試線將光功率計接到光衰減器的輸出端，讀取光功率計上的數(shù)值，即是光端機能接收的最小光功率 10.6.1 光接口指標與測試 98 說明； ①不同系統(tǒng)對誤碼 BER的要求不同，所以測試不同系統(tǒng)的光接收機靈敏度時的 BER應(yīng)符合各個系統(tǒng)對 BER指標的要求。 ②誤碼率的觀測是需要一不定期時間的，因為誤碼率量個統(tǒng)計平均值，只有當測試時間足夠長時，測試結(jié)果才能準確，且測試時是與系統(tǒng)碼速及誤碼率有關(guān)，碼速越高， BER越大，所需測試時間越短。 ③測試中的光可變衰減器代替了實際系統(tǒng)中的長光纖，從忽略了光纖色散對靈敏度的影響，所在實際系統(tǒng)中，應(yīng)估算光纖色散對靈敏度的影響。 10.6.1 光接口指標與測試 99 4．動態(tài)范圍 10.6.1 光接口指標與測試 我們知道光接收機對它能接收的光功率有一個最小值限制（即接收機靈敏度），當接收到的信號小于這個最小值時，系統(tǒng)的誤碼率就達不到要求，但若接收機接收到光功率過大，又