昊衡科技：OCI精准测量多分支光链路损耗

1/11/2023，光纤在线讯，01.背景：使用光频域反射（OFDR）技术检测光链路，能获得极高空间分辨率的回波强度曲线，利用背向散射法测损耗可得到链路的沿线损耗情况及各个器件点的损耗。当光链路中有两路以上的分支时，各个分支的瑞利散射信号会混叠到一起，此时使用背向散射法不能测试出各个分支光链路损耗情况。针对多分支光链路信号混叠在一起的情况，本文给出测试多分支光链路中各个分支链路损耗情况的方法。

02：背向散射法测损耗

     背向散射法是指定被测件DUT前一点的光功率作为测量回损（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：
光频域反射技术（OFDR）可通过背向散射法测量整段光纤的回损曲线，利用回损和插损之间的关系可以得到整条曲线各个点的损耗。


图1. 背向散射法测量原理

     如图1所示，假定p0为设备出光口光功率，DUT前后测量位置为1、2，其对应的光功率分别为P1、P2，对应的散射系数分别为α1、α2，则其对应的反射光功率分别为：Pr1=P1×α1、Pr2=P2×α2。



     DUT的插损为：IL=-10lg (P2/P1)。

     1、2处的回损分别为：RL1=-10lg(Pr1/P0)、RL2=-10lg(Pr2/P0)。当1、2处光纤的散射系数相同时，可推导出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）。

03.多分支链路损耗测试案例
     使用OCI测试3dB耦合器损耗的装置如下图所示，将3dB耦合器的进光口接入OCI仪器，进光口和出光口光路的光纤长度都约为1m。


图2. OCI直接测试3dB耦合器装置图

     下图为使用OCI测试3dB耦合器的测试曲线，对红线和黄线周围10cm区域进行积分可以看出，3dB耦合器前后位置的回损分别为-83.11dB和-86.58dB，因为是反射式测量，光信号往返两次需要除以2，因此测得的损耗为1.71dB，和实际情况不符。出现上述情况是由于2个出光路的反射信号叠加到不能单独测试出每个分支的损耗情况。


图3. OCI直接测试3dB耦合器曲线图

     3dB耦合器阻断一路信号测试：
     针对上诉出现的问题，改变测试装置，如下图所示，将3dB耦合器的一路出光分支打结，阻断光信号，让该出光路没有反射信号，在使用OCI分别测试，断开出光口光路1和光路2。


图4. OCI断路法测试3dB耦合器装置图

     下图为测试曲线图，按照先前回损测试方法可以得出3dB耦合器的2个出光路插损分别为3.18dB和2.98dB，2个出光路的实际分光比为49.1:50.9，经计算可得实际损耗为3.09dB和2.93dB，测试结果和实际相符。



图5. OCI断路法测试3dB耦合器曲线图

     其他比例耦合器阻断一路信号测试：
     按照上诉测量方法，分别测试1:9耦合器和2:8耦合器的损耗情况。1:9耦合器的2个出光路插损分别为10.17dB和0.60dB，2个出光路的实际分光比为9.3:90.7，经计算可得实际损耗为10.32dB和0.42dB，测试结果和实际相符。



图6. OCI断路法测试1:9耦合器曲线图

     2:8耦合器的2个出光路插损分别为6.99dB和1.05dB，2个出光路的实际分光比为19.4:80.6，经计算可得实际损耗为7.12dB和0.94dB，测试结果和实际相符。



图7. OCI断路法测试2:8耦合器曲线图

04.结论
     按照上诉方法可以测试出耦合器中各个分路的损耗（分光比），各路损耗测试结果符合其实际损耗值。当测试光链路中出现多个分支的情况时，依然可以使用OCI测试各个分链路的损耗情况。