gh3000a型光插回损测试仪工作原理模板

G&H3000A型回损仪测试原理分析

引言:伴随光纤通信发展，高速光纤传输系统广泛生产和应用（如SDH、大功率CATV等），

必需含有很高回波损耗，DFB激光器因为其线宽窄，输出特征很轻易受回波损耗影响。从而严

重影响系统性能，即使是一般激光器，也会不一样程度地受回波损耗影响，所以，系统中多种光

纤器件回波损耗测试变得越来越关键。

关键词:回波损耗菲涅尔反射瑞利散射偏振敏感性匹配负载

1．回波损耗测试基础原理

当光传输在某一光器件中时，总有部分光被反射回来，光器件中回波关键由菲涅尔反射（因

为折射率改变引发）、后向瑞利散射（杂质微粒引发）和方向性等原因产生，则该器件回波损耗

RL为：

RL(dB)=－10lg(反射光功率/入射光功率)…(1)

回波损耗测试方法有基于OTDR和光功率计测试两种,OTDR测试方法速度快、显示直观可取得

反射点空间分布，且不需要末端匹配（短光纤仍需匹配），但成本高，关键是一些场所不能使用（比

如：光探测器回波损耗测试等），如美国RIFOCS688及日本NTT-ATAR-301型回波损耗测

试仪。光功率计法关键将被测器件反射回来光分离出来引导至光功率计，简单实用，应用范围广，

使用时须进行末端匹配。

本文关键介绍光功率计法测试原理。

光功率计法回波损耗测试基础原理框图以下：

图1光功率计法基础原理框图

激光经光模块注入到被测器件,反射光再经光模块引导至光功率计,测试方法分为4步：a．测试端连接校准件测出反射功率值Pref，若光源输出功率为PL，光模块衰减系数为k,校准件反射率为Rref，则：
Prel= PL·k·Rref +Pp………(2)
其中，Pp为附加反射功率（指光模块内部及测试端连接器反射等）
b．测出附加反射功率Pp：将测试端进行匹配，使得测试端反射功率为0，即可测出附加反射功率Pp。

c．测试端连接被测器件,测出反射值Pmeas
Pmeas = ( PL×k) R被测+Pp………（3）
R被测为被测器件反射率。

d.计算出回波损耗RL(dB)
依据（１）、（２）、（３）计算出被测器件回波损耗值ＲＬ，单位dB。

RL=－10×log[（Pmeas－Pp）×Rref÷（Pref－Pp）]………（4）

2.影响正确度原因分析：

2.1校准件正确度影响：
理想光纤端面是一个很好校准件，使用研磨良好FC/UPC跳线端面作为校准件很普遍，不确定度通常在0.2dB以内。

另一个理想校准件是光纤镀金端面，(如美国HP企业HP81000BR)反射率可达96%(回波损耗为0.18dB),其不确定度为0.1dB。

2.2光模块偏敏感性影响

因为光纤移动及机械拉伸等均会改变单模光纤中偏振状态，偏振状态改变又将造成输出光不稳定，从而影响测试正确度，光模块偏振敏感度可小于1%，引入误差为0.04dB。

2.3光源稳定度影响：

光源稳定度将直接影响回波损耗测试正确度，尤其是当使用镀金连接器及光纤端面等校准件时，

较强反射功率会对激光器造成很大影响，能够加隔器/衰减器来消除这种影响，即使全反射时，

返回光源光也将衰减30dB左右，其影响即可忽略。G&H3000A中高稳定度光源，稳定度可达

成±0.05dB/8h。

2.4线性误差：

光功率测量线性误差关键起源于量程切换时引发换挡误差，所以需要对跨阴抗电阻进行严格挑选，

光功率计线性通常在1%，引入误差为0.04dB。

2.5动态范围

光源和功率计必需提供足够动态范围以确保信噪比，采取我企业光源和高灵敏度光功率计技术，

去掉光路衰减，动态范围可达近80dB，因为光路本身噪声（光器件附加反射）影响，真正回波

损耗测试可达70dB左右。

2.6干涉影响：

当激光光源相干长度大于两倍光模块到被测端距离时，将会发生干涉现象，从被测端返射回来光

和从光源直接过来光因为含有恒定相位差而会在光功率探测端产生干涉，当振幅相同,偏振方向

一致时,干涉现象最显著。

关键处理方法是增加光器件隔离度或增加光模块到被测端距离以使光程差超出光源相干长

度,但需注意是：9m长光纤将产生60dB附加回波损耗(因后向散射),系统中我们选择光源相干

长度校小,此项影响可忽略。我们采取1m长跳线进行测试。

2.7附加反射影响

因为光模块中存在不期望存在反射等，降低了信噪比，必需选择高回波损耗光器件，软件计算中

将附加反射值作为零点值扣除，以尽可能减小附加反射影响。

3.系统设计

综合以上分析，G&H3000A型光插回损测试仪，其原理框图图2所表示：

图2回波损耗测试系统原理框图

光源发出光信号经光模块抵达被测器件，反射光引导至程控前置放大电路检测后送CPU处

理，并将结果显示出来。

测试端APC连接器一定要保持清洁，而且要尽可能降低插拔次数，以免损伤端面引发附加

反射增加。

G&H3000A型回损仪采取较高灵敏度光功率检测及激光光源稳定技术，最低测量功率可达

成-80dBm。

软件设计关键是完成回波损耗值计算（依据（4）式），并提供对应操作、显示界面。

（4）式中Pref和Pp经过按对应按键从测量值取得，并经过软件智能判定（以避免误操作）后

存放在非易失RAM保留，所以，不用每次开机全部去存贮校准和附加反射值，大大简化了操作

步骤，但需要注意是：在测量高回波损耗器件时（尤其当回损在60dB以上），需常常存贮附

加反射值，甚至每次测量前均需存贮，使用很灵活方便，仪表上同时显示被测件回波损耗和插入

损耗耗值。

4．结束语

以上介绍G&H3000A回波损耗测试仪基础方法和原理，分析了误差起源和降低误差方法。

经过测量标准件（已知回波损耗值器件）反射值和光模块内部附加反射值，然后经过软件计算方

法得出被测器件回波损耗值，操作简单方便，测量精度较高，含有较高性价比，达成技术指标以

下：
回波损耗测量范围：0~70dB；
测量不确定度：±0.5dB。

(转P36页)
(接P40页)

另外，对回波损耗测试过程要求较为严格，校准件、测试跳线本身回波损耗值和各端面清洁程度均会对测试结果造成重大影响，不洁端面引发误差可达10dB以上，所以，测试端面需常常清

洁，测试跳线也需定时进行更新（插拔引发端面磨损）。

同时，该仪表含有一般光功率计功效，内置双波长光源（1310/1550nm），，即能够作为一般光功率计使用，亦可作为高稳定度单/双波长光源使用，并可同时进行插入损耗及回波损耗测

试，使用灵活方便，性价比较高。

参考文献
1、ChristianHentschel fiber optics handbook of Hewlett-packardmarch 19 2、JDSPX Series backreflection and loss test set user抯manual,jdsco.1996 3、Hewlett-packardproduct catalog. 1996

上海光之虹光电通讯设备尹晓民