武汉昊衡科技：插损、回损测量方法与原理

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导读：武汉昊衡科技向我们展示了使用插回损仪和背向散射法来测量插损、回损数据的几种方法及其原理。

4/22/2021，光纤在线讯，武汉昊衡科技向我们展示了使用插回损仪和背向散射法来测量插损、回损数据的几种方法及其原理。

测量方法：

01使用插回损仪

最常见的测量方法是使用插回损仪。

||| 回损测量是对比无被测件（DUT）接入时入射光功率和连接DUT后反射光功率，计算获得

||| 插损测量是对比DUT接入前后光功率，获得插损值

插回损仪测量需多次插拔，回损测量通常要缠绕光纤，消除光纤尾端反射，排除外界杂散光干扰。光纤接头清洁和连接问题对测量结果影响较大。

02背向散射法

背向散射法是通过测试光纤中反向瑞利散射光信号来获得指定点损耗。OTDR（光时域反射）和OFDR（光频域反射）技术都可获得时域分布曲线，实现回损插损测量。

背向散射法是指定被测件DUT前一点的光功率作为测量RL的入射光功率，进而获得RL值。时域曲线包含光纤沿线损耗分布，插损值可通过DUT前后回损值计算得到，公式为：IL=(RL1-RL2)/2。以测量一根光纤跳线为例，在中间位置弯曲，测量结果如下：

图1. 光纤跳线中间弯曲插回损测量结果

RL测量需选择积分区域，获得区域内光路上所有点的反射光功率，这一点和回损测量定义光纤长度类似。但背向散射法无需缠绕光纤，单次连接、一次测量即可实现全链路分布结果，可以分析链路中任意光纤段和光器件插回损。
如图2所示，光学链路测量，结果显示硅光芯片插损为4.38dB，其他器件分析方法类似。

图2. 光学链路中硅光芯片插损测量结果

插损、回损关系

01背向散射法借助回损测量插损

假定DUT前后测量位置为1、2，其对应入射光功率分别为P1、P2，通过散射系数转换，对应反射光功率分别为：Pr1=P1*a1、Pr2=P2*a2。

结合插损、回损定义，IL=-10lg (P2/P1)，RL=-10lg(Pri/Pi)。
同一种光纤不同位置散射系数相同，借此可以推导出插损、回损的关系，即IL=(RL1-RL2)/2。
背向散射法是反射式测量，光信号往返两次经过DUT，因此需除以2。

图3. 背向散射法测量原理

上述算式成立前提，是待测件前后两端光纤类型相同。如若不同，插损测量结果可能出现负数，如图4所示，聚酰亚胺耐弯曲光纤比普通光纤背向瑞利散射信号强。

图4. 聚酰亚胺耐弯曲光纤与普通光纤背向瑞利散射对比

02回损大，插损不一定大

按照上面理解，背向散射法借助回损测量插损，可能会误解回损大插损必然也大，实际情况并非绝对。这是因为光纤中有两种反射：菲涅尔反射和瑞利散射。

当光从一种介质进入另一种折射率不同的介质，在界面发生反射，这是菲涅尔反射。

瑞利散射是光在光纤中向前传播时，遇到光纤中不连续点而产生的散射。

两者主要差别是瑞利散射存在于整个光路中，而菲涅尔反射只发生在反射位置处。比如光纤连接位置是菲涅尔反射，产生原因是光纤与空气存在间隙或端面出现污点。以FC/PC光纤连接为例，其回损-55.63dB，回损大而插损小。