引言：復(fù)雜光系統(tǒng)帶來的測量挑戰(zhàn)

在現(xiàn)代光通信與傳感系統(tǒng)中，光學(xué)器件的集成度日益提高，導(dǎo)致系統(tǒng)插損顯著增大。同時，應(yīng)用波長也從傳統(tǒng)的1310nm和1550nm，擴(kuò)展至850nm、980nm、1064nm等特殊波段。這些變化對光鏈路參數(shù)的精確測量提出了更高要求。尤其是在不拆卸器件的情況下，如何利用常規(guī)通信波段的OFDR設(shè)備，對高插損、非工作波段的器件進(jìn)行精確長度測量，已成為行業(yè)內(nèi)的一個關(guān)鍵技術(shù)難題。

OFDR技術(shù)原理

光頻域反射技術(shù)原理是基于反射式的相干檢測技術(shù)，其基本測試原理示意圖如下所示：

信號光自O(shè)FDR設(shè)備的輸出端口發(fā)出，經(jīng)待測光鏈路傳輸后，會實(shí)時產(chǎn)生后向反射光信號。該信號主要源于光纖中固有的瑞利散射效應(yīng)——一種普遍存在且強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定的物理現(xiàn)象。此類后向散射光被設(shè)備接收并解調(diào)后，最終形成測試曲線。其基本原理與OTDR類似，均屬反射式光強(qiáng)度檢測技術(shù)；二者的主要區(qū)別在于信號調(diào)制與距離解調(diào)方式：OTDR采用脈沖光，通過時延信息解析距離，探測距離在數(shù)十公里級，空間分辨率在米級；而OFDR使用掃頻光源，通過快速傅里葉變換將頻率域信息映射為距離域結(jié)果，探測距離在百米級，空間分辨率在十微米級，非常適合器件級和短鏈路的精密診斷。

實(shí)現(xiàn)精確長度測量的三個關(guān)鍵前提

①待測點(diǎn)必須位于設(shè)備的測量范圍（通常為百米量級）之內(nèi)

②待測點(diǎn)需有高于噪聲水平的反射信號（如連接器端面反射峰）

③信號在到達(dá)待測點(diǎn)之前的累積損耗不能過高，否則返回信號將過于微弱

實(shí)測案例：850nm偏振控制器的長度測量

在光器件研發(fā)與生產(chǎn)過程中，客戶常常會遇到一些“棘手"的測量難題。近期，我們協(xié)助客戶，成功解決了其850nm波段三環(huán)偏振控制器在不通電、不拆解情況下的精確長度測量問題。下面將詳細(xì)解析這一典型案例，并展示我司OCI高分辨率光學(xué)鏈路診斷儀在應(yīng)對高插損、波段失配等挑戰(zhàn)時的強(qiáng)大能力。

首先使用實(shí)驗(yàn)室的1550nm波段OCI設(shè)備進(jìn)行直接測量。結(jié)果如下圖1所示：OFDR曲線噪聲臺階衰落明顯，光鏈路中存在大插入損耗，末端APC連接頭反射信號太弱導(dǎo)致設(shè)備無法檢測到（反射峰）。圖2所示，使用功率計(jì)對偏振控制器進(jìn)行損耗測量：功率計(jì)顯示插入損耗大于50dB。

圖1                         圖2

隨后，我們切換至1310nm波段的OCI設(shè)備（見圖3），及使用功率計(jì)進(jìn)行損耗測試（見圖4），發(fā)現(xiàn)雖然損耗依然存在，但相比1550nm波段已有改善。這為我們提供了一個關(guān)鍵的突破口：1310nm可能是更合適的測量窗口。

圖3                         圖4

因此，我們在偏振控制器末端接入一段FC/APC轉(zhuǎn)FC/UPC的跳線。UPC端面的高反射率（理論值-14.8dB）能產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的反射信號作為“標(biāo)記點(diǎn)"。

使用1310nm波段OCI再次測量（見圖5），結(jié)果顯示：一個清晰的反射峰出現(xiàn)在曲線中。OCI軟件自動標(biāo)定該事件點(diǎn)距離輸入端為3.0927米。減去跳線本身的長度（1.07米），我們最終得到了偏振控制器的精確長度：2.0227米，成功解決客戶難題。然而這種間接測量長度方法經(jīng)常用于波段不匹配、鏈路損耗大等情況。

圖5

運(yùn)用同樣的測試方式，使用1550nm波段的OCI設(shè)備進(jìn)行測量，從圖6可以看到1550nm波段光在850nm的樣品中衰減過大，導(dǎo)致即使增加了待測點(diǎn)位置的反射強(qiáng)度，經(jīng)過待測鏈路后仍然不足以被設(shè)備檢測到，進(jìn)而無法標(biāo)定長度。

圖6

案例總結(jié)

這個案例生動地表明，復(fù)雜的測量挑戰(zhàn)往往需要“設(shè)備性能"與“應(yīng)用方案"的結(jié)合。

無論是波段不匹配還是光鏈路插入損耗過大，其核心原因仍然是光損耗。在測量此類樣品時，我們可以增加待測點(diǎn)位置的反射強(qiáng)度（如加PC頭、反射鏡或鍍增反膜等），也可減小樣品損耗?？偠灾枰?/span>提高從待測點(diǎn)位置回來并進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的光信號強(qiáng)度，使之高于噪聲水平，此時才能通過反射峰標(biāo)定待測位置，并計(jì)算鏈路精確長度。

OCI高分辨光學(xué)鏈路診斷儀不僅是工具，更是您解決復(fù)雜光測量問題的合作伙伴。