【正文】 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) XY兩維近場(chǎng)掃描。近場(chǎng)圖像法的測(cè)量原理是，光纖輸出端面上的近場(chǎng)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?cè)诠饫w輸出端近場(chǎng)直徑掃描測(cè)量近場(chǎng)光強(qiáng)度分布，就能測(cè)定光纖沿直徑方向的相對(duì)折射率分布曲線和折射率分布指數(shù) g。最后根據(jù)所測(cè)光纖的類型，按照光纖幾何尺寸定義計(jì)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(cè)量 81 實(shí)驗(yàn)裝置 近場(chǎng)圖像法實(shí)驗(yàn)裝置如圖 ，有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置的主要組成部分的作用分別簡(jiǎn)述如下： （ 1）光源 應(yīng)使用合適的光源照明纖芯和包層。在進(jìn)行測(cè)量的整個(gè)過(guò)程中，光源強(qiáng)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(duì)光纖均勻滿注入；在光纖輸出端，應(yīng)對(duì)包層均勻照明。 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測(cè)量 圖 近場(chǎng)圖像法實(shí)驗(yàn)裝置 光源 注入系統(tǒng) 包層剝除器 被試光纖 放大光學(xué)裝置 光檢測(cè)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省．?dāng)光纖涂覆層折射率高與包層折射率時(shí)，則這個(gè)涂覆層就可作為模剝除層。 （ 4）試樣 試樣為一段要測(cè)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(xué)放大器 光學(xué)放大裝置由一光學(xué)系統(tǒng)組成，它使光纖試樣輸出的近場(chǎng)放大后再聚焦到掃描探測(cè)器平面上 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測(cè)量 圖 近場(chǎng)圖像法實(shí)驗(yàn)裝置 光源 注入系統(tǒng) 包層剝除器 被試光纖 放大光學(xué)裝置 光檢測(cè)器 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng) 83 （ 6）檢測(cè)器 用電荷耦合器件攝像機(jī)、掃描光導(dǎo)攝像管或其他圖形／光強(qiáng)識(shí)別設(shè)備來(lái)放大輸出的近場(chǎng)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(lái)顯示探測(cè)的圖像、顯示器屏幕上的圖標(biāo)，例如十字游標(biāo)，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(cè)量 圖 近場(chǎng)圖像法實(shí)驗(yàn)裝置 光源 注入系統(tǒng) 包層剝除器 被試光纖 放大光學(xué)裝置 光檢測(cè)器 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng) 84 3 其他測(cè)試方法 折射近場(chǎng)法 折射近場(chǎng)測(cè)量時(shí)一種直接和精確的測(cè)量，它能直接測(cè)量光潛整個(gè)橫截面折射率變化的兩維分布圖，具有高分辨率，經(jīng)定標(biāo)可給出折射率絕對(duì)值 側(cè)視法 側(cè)視法是單模光纖尺寸參數(shù)測(cè)定的第二替代實(shí)驗(yàn)方法。側(cè)視法的測(cè)量原理是通過(guò)測(cè)量光纖中折射光的光強(qiáng)分布來(lái)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(jī)械法 機(jī)械法的測(cè)量原理是通過(guò)兩個(gè)平砧與受試光纖直徑方向上的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面的機(jī)械接觸來(lái)測(cè)量光纖試樣的直徑。 10.4 光纖尺寸及帶尺寸參數(shù)的測(cè)量 85 10. 光纖帶尺寸參數(shù)裝置 1 目視測(cè)量法 試驗(yàn)?zāi)康? 本實(shí)驗(yàn)是勇于型式試驗(yàn)時(shí)確定光纖帶的幾何尺寸，即寬度、厚度和光潛的排列 實(shí)驗(yàn)裝置：讀數(shù)顯微鏡或投影儀 2 孔徑規(guī)法 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)光纖帶的功能性能，以證實(shí)光纖帶端部是否能插入并對(duì)準(zhǔn)倒商用剝離工具的導(dǎo)槽中 實(shí)驗(yàn)裝置：孔徑規(guī) 圖 h +25μm 0 500μm177。 25μm W + 0 86 10.5光纜的性能測(cè)試 光纜的機(jī)械性能測(cè)試 1 測(cè)試目的 光纜機(jī)械性能試驗(yàn)是檢驗(yàn)光纜產(chǎn)品機(jī)械性能是否達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者訂貨合同技術(shù)指標(biāo)要求的檢測(cè)試驗(yàn)，即判斷被檢測(cè)光纜產(chǎn)品是否合格的實(shí)驗(yàn) 2 主要性能測(cè)試 拉伸 :拉伸的測(cè)試方法適用于在規(guī)定的拉力下試驗(yàn)光纜，以驗(yàn)證在敷設(shè)的光纜中光纖的衰減和光纖伸長(zhǎng)應(yīng)變性能與負(fù)載之間的關(guān)系 壓扁 :壓扁試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證光纜的耐壓能力 沖擊 :沖擊試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證光纜耐沖擊能力 光纜護(hù)套耐磨損 :光纜耐磨損包括兩個(gè)含義：護(hù)套的耐磨損和光纜標(biāo)志的耐磨損。 87 10.5.2 光纜的環(huán)境性能測(cè)試 1 測(cè)試目的 光纜環(huán)境性能測(cè)量的目的是模仿光纜實(shí)際使用條件，測(cè)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(chǎng)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?cè)O(shè)計(jì)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(shí)際使用環(huán)境中可保證網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期安全可靠 88 2 主要性能測(cè)試 溫度循環(huán) （ 1）目的 溫度循環(huán)試驗(yàn)機(jī)可用來(lái)檢測(cè)光纜在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用中溫度變化時(shí)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(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)裝置是由一臺(tái)合適確定衰減變化的衰減測(cè)試儀和一個(gè)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(yàn)溫度下溫差變化在177。 3oC內(nèi) 10.5.2 光纜的環(huán)境性能測(cè)驗(yàn)試 89 循環(huán)滲水 （ 1）目的 滲水試驗(yàn)的目的是確定光纜在規(guī)定長(zhǎng)度方向上阻止水遷移的能力。圖 的兩種滲水試驗(yàn)適用于連續(xù)的填充型阻水光纜 （ 2）實(shí)驗(yàn)裝置 兩種滲水試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置分別為如圖 圖 滲水試驗(yàn) 10.5.2 光纜的環(huán)境性能測(cè)驗(yàn)試 90 一個(gè)完整的光纖通信系統(tǒng)的具體組成如圖 ，我們把光端機(jī)與光纖的連接點(diǎn)，稱為光接口，把光端機(jī)與數(shù)字設(shè)備的連接點(diǎn)稱為電接口，光接口有兩個(gè)，一個(gè)為“ S”，光端機(jī)由 S點(diǎn)向光纖發(fā)送光信號(hào)；另一個(gè)為“ R”，光端機(jī)由 R點(diǎn)從光纖接收光信號(hào)，電接口也有兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)為“ A”，光端機(jī)由 A點(diǎn)接收從數(shù)字終端設(shè)備送來(lái)的 PCM電信號(hào)；另一個(gè)為“ B”，光端機(jī)由 B點(diǎn)輸出 PCM電信號(hào)送至數(shù)字終端設(shè)備，由此，光端機(jī)的測(cè)試指標(biāo)了分成兩大類，一類是光接口指標(biāo)，另一類是電接口指標(biāo)。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(biāo)與光端機(jī)一致，因此，下面只討論光端機(jī)的接口指標(biāo)與相應(yīng)測(cè)試。 10.6 光端機(jī)的測(cè)量 圖 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)方框圖 91 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 光接口是光纖通信系統(tǒng)的特有接口，它的指標(biāo)測(cè)試依據(jù)由實(shí)際設(shè)計(jì)要求來(lái)確定。圖 S， R點(diǎn)為光接口，在 S點(diǎn)的主要指標(biāo)有平均發(fā)送功率和消光比，在 R點(diǎn)的主要指標(biāo)有接收機(jī)靈敏度和動(dòng)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(jī)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(biāo)稱波長(zhǎng)、傳輸容量、光纖類型有關(guān)，例如一個(gè)速率為 139 264 kbit/s的單模光纖通信系統(tǒng)，標(biāo)稱波長(zhǎng)為 1310nm。采用 LD光源時(shí)，對(duì)于一個(gè)實(shí)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(zhǎng)，但光功率太大會(huì)使光纖工作在非線性狀態(tài)，這種非線性效應(yīng)會(huì)對(duì)光纖產(chǎn)生不良影響，所以 PT應(yīng)有合適的數(shù)值。 92 （ 2）測(cè)試方法 平均發(fā)送光功率的測(cè)試方框圖 碼 型 發(fā)生器 時(shí) 延 發(fā) 送 接 收 光纖測(cè)試線 1 1 圖 平均發(fā)送光功率測(cè)試方框圖 光功率計(jì) 注： 1為活動(dòng)連接器 誤碼儀 各種指標(biāo)的測(cè)試都要送入測(cè)試信號(hào)，不同碼速的光端機(jī)要求送入不同的 PCM測(cè)試信號(hào)，速率為 2 048 kbit/s和 8 448 kbit/s的光端機(jī)送 215 _ 1序列的偽隨機(jī)碼，其速率為 34 368 kbit/s和 139 264 kbit/s的光端機(jī)送 223_ 1序列的偽隨機(jī)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(zhǎng)度的偽隨機(jī)測(cè)試信號(hào) 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 93 具體測(cè)試步驟如下 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 ①如圖 ，將誤碼儀、光功率計(jì)與光端機(jī)連接，其中光纖測(cè)試線將光端機(jī)輸出活動(dòng)連接器與光功率計(jì)輸入活動(dòng)連接器相連。 ②誤碼儀發(fā)送符合要求的偽隨機(jī)測(cè)試信號(hào) ③讀取光功率計(jì)上的數(shù)值即是平均發(fā)送光功率 說(shuō)明 ①平均發(fā)送光功率與注入光源的電流大小有關(guān)，測(cè)試時(shí)的注入電流應(yīng)是系統(tǒng)正常工作時(shí)的注入電流。 ②平均發(fā)送光功率與 PCM信號(hào)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(cè)試 （ 1）消光比的含義 消光比是指輸入光端機(jī)的信號(hào)為全 “0”碼時(shí)與全 “1”碼時(shí)，光端機(jī)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(jī)的信號(hào)一般是偽隨機(jī)碼，它的 “0”碼和 “1”碼是等概率的，因此，一般光端機(jī)的平均發(fā)送光功率PT（ μW）應(yīng)是全 “1”碼時(shí)光端機(jī)的平均發(fā)送功率 P1（ μW）的 1/2，故上式可寫(xiě)成 TPPEXT20?根據(jù) LD對(duì)數(shù)字信號(hào)調(diào)制的原理可知，當(dāng)輸入光端機(jī)內(nèi)光源的信號(hào)為全 “0”碼時(shí)，由于偏值電流 Ib的存在，光源仍有光功率 P0輸出，它對(duì)接收機(jī)而言是一種噪聲，會(huì)降低接收機(jī)的靈敏度，所以從提高接收機(jī)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(huì)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(biāo)間的矛盾，一般 要求光端機(jī)的消化比不超過(guò) 。 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 95 （ 2）測(cè)試方法 消光比的測(cè)試方框圖 消光比測(cè)試步驟平均發(fā)送光功率的測(cè)試步驟一致，再接著測(cè)量全 “0”碼時(shí)光端機(jī)的平均發(fā)送光功率，但是由于光端機(jī)中有擾碼電路，若直接向光端機(jī)輸入全 “0”測(cè)試信號(hào)，實(shí)際上調(diào)制光源的信號(hào)并不是全 “0”碼，所以測(cè)試時(shí)，要將光端機(jī)的輸入信號(hào)斷掉，以使調(diào)制光源的信號(hào)為全 “0”，一般是將光端機(jī)中的編碼盤(pán)撥出，此時(shí)光功率計(jì)上的讀數(shù)即是全 “0”碼時(shí)光端機(jī)的平均發(fā)送光功率 P0（ μW），再根據(jù)上式計(jì)算，即得消光比值 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 96 3．接收機(jī)靈敏度 （ 1）接收機(jī)靈敏度的含義 接收機(jī)靈敏度是指在滿足給定誤碼率條件下，光端機(jī)能夠接收到的最小平均光功率，接收機(jī)靈敏度功率值 Pmin(μW)表示，電平值用 LR（ dBm）作為接收機(jī)靈敏度的單位。 接收機(jī)靈敏度是光端機(jī)的重要性能指標(biāo)，它表示了光端機(jī)接收微弱信號(hào)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(jì)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(cè)器的類型有關(guān)。 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 97 （ 2）測(cè)試方法 接收機(jī)靈敏度的測(cè)試方框圖如圖 ，具體測(cè)試步驟如下： 碼 型 發(fā)生器 誤碼檢測(cè) 圖 接收機(jī)靈敏度測(cè)試方框圖 誤碼儀 碼 型 發(fā)生器 誤碼檢測(cè) 1 1(R點(diǎn) ) 光功率計(jì) 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(jī)接收到的光功率逐漸減小，這時(shí)誤碼儀檢測(cè)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(shí)間，此時(shí)即表示光端機(jī)的誤碼率已到了不滿足指標(biāo)的臨界狀態(tài)。 ③從 R點(diǎn)斷開(kāi)光端機(jī)連接器，用光纖測(cè)試線將光功率計(jì)接到光衰減器的輸出端，讀取光功率計(jì)上的數(shù)值，即是光端機(jī)能接收的最小光功率 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 98 說(shuō)明； ①不同系統(tǒng)對(duì)誤碼 BER的要求不同，所以測(cè)試不同系統(tǒng)的光接收機(jī)靈敏度時(shí)的 BER應(yīng)符合各個(gè)系統(tǒng)對(duì) BER指標(biāo)的要求。 ②誤碼率的觀測(cè)是需要一不定期時(shí)間的，因?yàn)檎`碼率量個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值，只有當(dāng)測(cè)試時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，測(cè)試結(jié)果才能準(zhǔn)確，且測(cè)試時(shí)是與系統(tǒng)碼速及誤碼率有關(guān)，碼速越高， BER越大，所需測(cè)試時(shí)間越短。 ③測(cè)試中的光可變衰減器代替了實(shí)際系統(tǒng)中的長(zhǎng)光纖，從忽略了光纖色散對(duì)靈敏度的影響，所在實(shí)際系統(tǒng)中，應(yīng)估算光纖色散對(duì)靈敏度的影響。 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 99 4．動(dòng)態(tài)范圍 10.6.1 光接口指標(biāo)與測(cè)試 我們知道光接收機(jī)對(duì)它能接收的光功率有一個(gè)最小值限制（即接收機(jī)靈敏度），當(dāng)接收到的信號(hào)小于這個(gè)最小值時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率就達(dá)不到要求，但若接收機(jī)接收到光功率過(guò)大，又