如今，全球已經(jīng)進(jìn)入信息時代，包羅萬象的信息網(wǎng)是由一個個光纖鏈路組合而成，光纖網(wǎng)絡(luò)為實(shí)現(xiàn)5G的萬物互聯(lián)奠定基礎(chǔ)。未來信息技術(shù)的前景依賴光網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，無論在數(shù)據(jù)中心、基站還是用戶現(xiàn)場，能夠迅速精準(zhǔn)識別和定位故障變得前所未有重要。

通過OFDR技術(shù)測試光纖鏈路可以輕松得到各個事件點(diǎn)的長度、回?fù)p、插損信息，其定位精度高達(dá)10um，一次掃描即可將光路信息可視化，幫助科研人員設(shè)計、制造和驗(yàn)證光路的可行性。

OFDR測試光路長度

高分辨光學(xué)鏈路診斷儀（OCI）基于光頻域反射技術(shù)（OFDR）可輕松測量光路長度，OFDR系統(tǒng)中由連續(xù)可調(diào)諧激光器作為光源，參考臂和待測鏈路組成干涉儀，當(dāng)激光器進(jìn)行線性掃描時，干涉儀兩臂會發(fā)生干涉而產(chǎn)生不同頻域干涉信息，對干涉信息進(jìn)行采集后，利用傅里葉變換得到反射事件點(diǎn)的時域信息，從而精準(zhǔn)定位到事件點(diǎn)的位置。

OCI測試光路長度實(shí)際是通過計算被測光路的傳輸時延和光路折射率得到，光時域中兩個事件點(diǎn)的最小時延差為頻率掃描范圍Δv的倒數(shù)，即：

（1）由于OFDR為反射式測量信號，測量的時延為光兩次通過光路的時延，所以兩個事件點(diǎn)的最小距離（空間分辨率）為：

（2）其中，c為真空中的光速是固定值，n為光路中的折射率，因此最小的空間分辨率由光路中折射率和光源掃頻范圍決定。

長度測試案例

01長度測量重復(fù)性

使用OCI（1500）分別測量1m、3m和6m左右的光纖長度，將OCI儀器的掃頻范圍調(diào)到最大，光纖的有效折射率為1.4682，光纖靜置在室溫中。表1為光纖長度測量結(jié)果，每種長度的光纖測試10次，每次測量的標(biāo)準(zhǔn)差都在10-5量級，表明OCI測試光纖長度的重復(fù)性很好，高達(dá)99.99%。

表1. 光纖長度測量結(jié)果

02溫度對長度測量影響

使用OCI測量光纖長度，實(shí)際是測量光在光纖中走的光程，環(huán)境溫度的變化不僅會使光纖本身熱脹冷縮而導(dǎo)致光程變化，還會對光纖的有效折射率產(chǎn)生影響導(dǎo)致光程變化。

使用OCI儀器測試，高精度控溫光纖校準(zhǔn)儀中光纖長度，其中光纖為丙烯酸酯涂層的G652D單模光纖，光纖長度在32m左右，光纖盤放在精準(zhǔn)控溫臺上，儀器控溫精度為0.01℃。表2為在不同溫度下OCI測試光纖的長度數(shù)據(jù)，溫度從20℃—40℃，每次增加5℃，每個溫度穩(wěn)定測試10次結(jié)果取平均，光纖溫度—長度對應(yīng)表如下：

表2. 光纖溫度—長度對應(yīng)表

圖1. 光纖溫度—長度對應(yīng)圖

從測試結(jié)果可以看出隨著溫度升高，待測光纖長度呈線性增加，溫度和長度的變化斜率為0.0002321m/℃，也就是每米光纖溫度升高1℃，測試光纖長度增加7.265×10-6m。

03折射率對長度測量影響

由于OCI測試光路長度，實(shí)際上是計算光通過返回光路時延和光路折射率得到的長度，在測試復(fù)雜的光鏈路時，經(jīng)常會遇到一個鏈路中耦合了幾種折射率不同的光波導(dǎo)，這時使用OCI測試光路長度就會受到不同折射率的影響。

OCI儀器默認(rèn)折射率為單模光纖折射率，遇到一個鏈路中耦合了折射率不一樣的光波導(dǎo)時，可以使用OCI測量不同折射率波導(dǎo)的時延，通過公式（2）將時延換算成該光波導(dǎo)的長度。

圖2. 測試示意圖

測試如圖2所示的光路長度，其中平面波導(dǎo)延長線為硅基波導(dǎo)，折射率為3.48，其他的光路為單模光纖，折射率為1.4682，使用OCI測試整個光路時延，測試結(jié)果如圖3所示。

圖3. 測試結(jié)果圖 從圖3中可以看出，從設(shè)備DUT口到平面波導(dǎo)延長線耦合點(diǎn)的時延為31.99662ns，平面波導(dǎo)延長線內(nèi)部時延為30.10019ns，從平面波導(dǎo)延長線耦合點(diǎn)到斷點(diǎn)的時延為6.78143ns，將不同折射率帶入公式（2）計算可得，平面波導(dǎo)延長線光路長1.29654m，總的光路長5.25563m。

結(jié)論

使用OCI能精準(zhǔn)測試出光纖的長度，在溫度穩(wěn)定和光纖有效折射率已知的情況下，OCI測量長度重復(fù)精度高達(dá)99.99％。精準(zhǔn)測量光路長度時還要考慮到光路溫度的變化，當(dāng)溫度升高時光纖長度會呈線性增加，每米光纖溫度增加1℃，長度會相應(yīng)增加7.265×10-6m。光路中有不同折射率的光波導(dǎo)時，可以測量光路時延和折射率來計算出光路實(shí)際長度。

審核編輯：湯梓紅