引言：復(fù)雜光系統(tǒng)帶來(lái)的測(cè)量挑戰(zhàn)

在現(xiàn)代光通信與傳感系統(tǒng)中，光學(xué)器件的集成度日益提高，導(dǎo)致系統(tǒng)插損顯著增大。同時(shí)，應(yīng)用波長(zhǎng)也從傳統(tǒng)的1310nm和1550nm，擴(kuò)展至850nm、980nm、1064nm等特殊波段。這些變化對(duì)光鏈路參數(shù)的精確測(cè)量提出了更高要求。尤其是在不拆卸器件的情況下，如何利用常規(guī)通信波段的OFDR設(shè)備，對(duì)高插損、非工作波段的器件進(jìn)行精確長(zhǎng)度測(cè)量，已成為行業(yè)內(nèi)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題。

OFDR技術(shù)原理

光頻域反射技術(shù)原理是基于反射式的相干檢測(cè)技術(shù)，其基本測(cè)試原理示意圖如下所示：

信號(hào)光自O(shè)FDR設(shè)備的輸出端口發(fā)出，經(jīng)待測(cè)光鏈路傳輸后，會(huì)實(shí)時(shí)產(chǎn)生后向反射光信號(hào)。該信號(hào)主要源于光纖中固有的瑞利散射效應(yīng)——一種普遍存在且強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定的物理現(xiàn)象。此類后向散射光被設(shè)備接收并解調(diào)后，最終形成測(cè)試曲線。其基本原理與OTDR類似，均屬反射式光強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)；二者的主要區(qū)別在于信號(hào)調(diào)制與距離解調(diào)方式：OTDR采用脈沖光，通過(guò)時(shí)延信息解析距離，探測(cè)距離在數(shù)十公里級(jí)，空間分辨率在米級(jí)；而OFDR使用掃頻光源，通過(guò)快速傅里葉變換將頻率域信息映射為距離域結(jié)果，探測(cè)距離在百米級(jí)，空間分辨率在十微米級(jí)，非常適合器件級(jí)和短鏈路的精密診斷。

實(shí)現(xiàn)精確長(zhǎng)度測(cè)量的三個(gè)關(guān)鍵前提

①待測(cè)點(diǎn)必須位于設(shè)備的測(cè)量范圍（通常為百米量級(jí)）之內(nèi)

②待測(cè)點(diǎn)需有高于噪聲水平的反射信號(hào)（如連接器端面反射峰）

③信號(hào)在到達(dá)待測(cè)點(diǎn)之前的累積損耗不能過(guò)高，否則返回信號(hào)將過(guò)于微弱

實(shí)測(cè)案例：850nm偏振控制器的長(zhǎng)度測(cè)量

在光器件研發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中，客戶常常會(huì)遇到一些“棘手"的測(cè)量難題。近期，我們協(xié)助客戶，成功解決了其850nm波段三環(huán)偏振控制器在不通電、不拆解情況下的精確長(zhǎng)度測(cè)量問(wèn)題。下面將詳細(xì)解析這一典型案例，并展示我司OCI高分辨率光學(xué)鏈路診斷儀在應(yīng)對(duì)高插損、波段失配等挑戰(zhàn)時(shí)的強(qiáng)大能力。

首先使用實(shí)驗(yàn)室的1550nm波段OCI設(shè)備進(jìn)行直接測(cè)量。結(jié)果如下圖1所示：OFDR曲線噪聲臺(tái)階衰落明顯，光鏈路中存在大插入損耗，末端APC連接頭反射信號(hào)太弱導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法檢測(cè)到（反射峰）。圖2所示，使用功率計(jì)對(duì)偏振控制器進(jìn)行損耗測(cè)量：功率計(jì)顯示插入損耗大于50dB。

圖1                         圖2

隨后，我們切換至1310nm波段的OCI設(shè)備（見(jiàn)圖3），及使用功率計(jì)進(jìn)行損耗測(cè)試（見(jiàn)圖4），發(fā)現(xiàn)雖然損耗依然存在，但相比1550nm波段已有改善。這為我們提供了一個(gè)關(guān)鍵的突破口：1310nm可能是更合適的測(cè)量窗口。

圖3                         圖4

因此，我們?cè)谄窨刂破髂┒私尤胍欢?/span>FC/APC轉(zhuǎn)FC/UPC的跳線。UPC端面的高反射率（理論值-14.8dB）能產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的反射信號(hào)作為“標(biāo)記點(diǎn)"。

使用1310nm波段OCI再次測(cè)量（見(jiàn)圖5），結(jié)果顯示：一個(gè)清晰的反射峰出現(xiàn)在曲線中。OCI軟件自動(dòng)標(biāo)定該事件點(diǎn)距離輸入端為3.0927米。減去跳線本身的長(zhǎng)度（1.07米），我們最終得到了偏振控制器的精確長(zhǎng)度：2.0227米，成功解決客戶難題。然而這種間接測(cè)量長(zhǎng)度方法經(jīng)常用于波段不匹配、鏈路損耗大等情況。

圖5

運(yùn)用同樣的測(cè)試方式，使用1550nm波段的OCI設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，從圖6可以看到1550nm波段光在850nm的樣品中衰減過(guò)大，導(dǎo)致即使增加了待測(cè)點(diǎn)位置的反射強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)待測(cè)鏈路后仍然不足以被設(shè)備檢測(cè)到，進(jìn)而無(wú)法標(biāo)定長(zhǎng)度。

圖6

案例總結(jié)

這個(gè)案例生動(dòng)地表明，復(fù)雜的測(cè)量挑戰(zhàn)往往需要“設(shè)備性能"與“應(yīng)用方案"的結(jié)合。

無(wú)論是波段不匹配還是光鏈路插入損耗過(guò)大，其核心原因仍然是光損耗。在測(cè)量此類樣品時(shí)，我們可以增加待測(cè)點(diǎn)位置的反射強(qiáng)度（如加PC頭、反射鏡或鍍?cè)龇茨?/span>等），也可減小樣品損耗?？偠灾枰?/span>提高從待測(cè)點(diǎn)位置回來(lái)并進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的光信號(hào)強(qiáng)度，使之高于噪聲水平，此時(shí)才能通過(guò)反射峰標(biāo)定待測(cè)位置，并計(jì)算鏈路精確長(zhǎng)度。

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