Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ［实验与研究］ 光纤衰减均匀性的测试方法研究 一喻琴刘骋 （光纤通信技术和网络国家重点实验室湖北武汉４３００７４） （烽火通信科技股份有限公司湖北武汉４３００７４） 摘要： 本文主要介绍了有关光纤衰减均匀性的概念，以及滑动窗口和广义滑动窗口内光纤衰减均匀性的测试及计算方法，分析了影 响光纤衰减均匀性测试结果的因素，指出光纤衰减均匀性在光纤光缆产品以及通信光缆线路工程的实际测试应用中具有十分 重要的意义。 关键词： 光纤衰减均匀性滑动窗口测试应用 Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５１３７．２０１４．０６．００６ １．引言 随着ＦＴＴ×、三网融合、云计算、物联网、宽带中国、 匀性的描述包括三种情况：衰减点不连续性、衰减端差及 衰减不均匀性［４］。第一种情况是指ＯＴＤＲ测试曲线上有不 ４Ｇ基站建设等概念的提出，光纤的重要性被一次次地推向 连续点，也称为“台阶”，如图１ａ）所示。第二种情况是 高峰。与此同时。大家对光纤性能的考量也一次次地趋于 指从光纤两端测得的ＯＴＤＲ衰减系数具有较大的差异，也 严格。从光纤预制棒的设计制造，到光纤的生产和光缆的 称为“端差”，如图１ｂ）所示。第三种情况则是指测试的 制造应用，衰减一直是厂家及用户关注的焦点＿１】。作为光 ＯＴＤＲ曲线不平滑，存在波动和起伏，如图１ｃ）所示。在光 纤衰减性能的一个重要参数，衰减均匀性是评判光纤衰减 纤衰减测试时，第一种和第二种情况较易测试和判定，在 性能的一个重要指标。表征了光纤传输质量的稳定性和可 标准中也进行了严格的规定，￣ＩＩＧＢ／Ｔ １５９７２．４０对衰减点 ／Ｔ ９０１等对衰减点不 靠性，对光纤的质量评定和光纤在通信系统及网络设计中 不连续的测量进行了详细的介绍，ＹＤ．的应用具有十分重要的指导意义 １。 连续的指标给出了严格的规定。一般来说。当ＯＴＤＲ曲线 上的台阶值大于０．０５ｄＢ时，即判定为衰减点不连续。需对 ２．光纤衰减均匀性的概念及描述 光纤衰减均匀性（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｕｎｉｆ０ｒｍｉｔｙ）是表征衰 光纤进行分段处理。当光纤两端测试的衰减系数的差值超 减系数沿光纤或光缆长度变化特性的量，有时也用衰减不 过０．０５ｄＢ／ｋｍ时，即判定为端差超标。 均匀性（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｎｏｎ—ｕｎ．ｆｏｒｍｉｔｙ Ｊ来表征。 通常光纤和光缆衰减系数的测量都是在整段长度上进 行的，而光纤几何尺寸沿轴向并非完全均匀。因此在整段 光纤或光缆的衰减测量过程中，衰减系数会在整段长度上 发生局部变化。当一整段光纤或光缆被分成不同的段时， 分段的衰减系数可能比整段的衰减系数大或者小。因此， 衰减均匀性的测量可反映整段光纤或光缆长度上衰减系数 的变化特征【３］。 光纤衰减均匀性的测量方法有截断法、后向散射法 及插入损耗法等，后向散射法因其具有非破坏性、方便快 捷等优点被广泛应用。在一些文献中，对光纤衰减的不均 ｃ）囊减不均匀性 图１光纤衰减不均匀性的三种情况 现代传输Ｉ ６５ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ［实验与研究］ 由于衰减点不连续性和衰减端差的研究已较多，因此 光纤衰减均匀性的计算 分为滑动窗口和广义滑动窗 口内光纤衰减均匀性的计算两种，下面对这两种计算进行 本文着重讨论上述第三种情况，即衰减不均匀性。 衰减不均匀性是光纤损耗的一个重要属性，在光纤通 分别介绍。 信系统的应用中具有极其重要的意义，ＹＤ／１－９０１等通信行 业产品标准对衰减均匀性的滑动窗口宽度和均匀性指标给 ３．２ １滑动窗口内光纤衰减均匀性的计算 按照滑动窗Ｅｌ的规则定义，计算出光纤上固定的局部 出了规定，指出ｌ５］“在光纤后向散射曲线上，任意５００ｍ长 段长（滑动窗口宽度）的衰减系数值，理想的滑动是沿着 度上的实测衰减值与全长上平均每５００ｍ的衰减值之差的 光纤从一组位置的每一个起点ｚ ，ｚ ，……开始。光纤在 最坏值应不大于０．０５ｄＢ。”但衰减均匀性的测试方法标准 这段窗口内的衰减系数值可用式（１）表示： 在国际国内一直处于空白，ＧＢ／Ｔ １５９７２．４０－－２００８￣出 “用双后向散射曲线测量光纤衰减均匀性的方法正在研究 中，对光纤衰减均匀性的要求有望纳入到光纤产品的指标 规范中”。基于此，中国通信标准化协会推动了关于光纤 衰减均匀性测试方法的标准制定，本文结合目前正在制定 的标准在下文进行相关试验和讨论。 ３．光纤衰减均匀性的测试及计算 ３．１光纤衰减均匀性的测试 新制定的衰减均匀性测试方法的国标中规定［３Ｉ，采用 ＯＴＤＲ双向后向散射法测试光纤衰减不均匀性时，应首先 判定ＯＴＤＲ曲线的合理性，设定合适的滑动窗口宽度和滑 动步幅值（滑动窗Ｅｌ宽度宜为１０００ｍ或２０００ｍ，滑动步幅 宜为１ ００ｍ或２００ｍ），确定测量的滑动起始和终止位置。 测量时，应以固定的滑动窗１：３宽度和滑动步幅进行逐步测 量，并采用双向测试，得到准确的衰减均匀性数值。其中 双向测试的示意图如图（２）所示。 ｂ）反向ＯＴＤＲ曲线 图２双向衰减均匀性测试示意图 ３．２光纤衰减均匀性的计算 ６６ ｆ现代传输 ｛ｊ ４（ ；Ｌ）： 墼 （１） 式中： Ａ （Ｚ．；Ｌ）——光纤上Ｚｉ位置点的衰减系数值（ｄＢ／ ｋｍ）； Ｙ（Ｚ．）——光纤上Ｚｉ位置点的后向散射光功率 （ｄＢ）： Ｙ（Ｚ．＋Ｌ）——光纤上（Ｚｉ＋Ｌ）位置点的后向散射光功 率（ｄＢ）； Ｌ——滑动窗口宽度（ｋｍ）。 依此类推，得到每个滑动窗口在相反方向的衰减系数 值Ａ２（Ｚｉ Ｌ），通过计算每个滑动窗Ｅｌ内Ａ （Ｚｉ：Ｌ）和Ａ２（ｚｉ Ｌ）的 平均值，就可得到各个滑动窗口的衰减系数值Ａ（Ｚｉ；Ｌ）。 衰减均匀性参数Ｘ 是最大的Ａ（Ｚｉ；Ｌ）值与由端到端衰 减系数ａ（ｆ）给出的全长光纤平均衰减系数之差，如式（２） 所示，其中端到端衰减系数ａ（Ｉ）可由ＧＢ／Ｔ １５９７２．４Ｏ中的 ＯＴＤＲ后向散射法测得。 ＝ｍａｘ （Ｚｆ； ）一 ｌ｝ （２） 式中： ×Ａ——衰减均匀性参数【ｄＢ／ｋｍ）； ａ——端到端衰减系数（ｄＢ／ｋｍ）。 对于给定光纤，ＸＡ的值与Ｌ和步幅相关。 ３．２．２广义滑动窗口内光纤衰减均匀性的计算 对于广义滑动窗口内的衰减均匀性计算，公式（２） 和公式（３）提供一个基线的衰减系数ａｒ和一个损耗损失 参数ｅｒ，通过ａｒ和ｅｒ等系数来界定Ｌ，使得对于一确定的Ｌ 满足下式： ｍａｘ｛Ａ（Ｚ，；Ｌ））＝ ＋孚 （３） 式中： ，——基线的衰减系数（ｄＢ／ｋｍ）； ——损耗损失参数（ｄＢ）。
