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第1章 光通信系统测试基础1

1.1 光通信概论1

1.1.1 概述1

1.1.2 光通信系统分类1

1.1.3 光通信系统的基本组成2

1.2 光纤通信中的测量量值2

1.2.1 概述2

1.2.2 相关量纲单位基础3

1.2.3 dBm与mW3

1.2.4 dB与dBm4

1.2.5 dB与％5

1.3 光通信系统中的测量参数5

1.3.1 平均波长（Mean Wavelength）6

1.3.2 中心波长（Center Wavelength）6

1.3.3 峰值波长（Peak Wavelength）6

1.3.4 峰值密度Peak Density（lnm）6

1.3.5 Sigma（σ）谱宽6

1.3.6 3dB谱宽6

1.3.7 半功率点谱宽FWHM（Full Width Half Max）7

1.3.8 边模抑制比SMSR（Side Mode Suppression Ratio）7

1.3.9 光信噪比（OSNR）7

1.3.10 回波损耗（Return Loss）7

1.3.11 事件盲区长度（Event Dead Zone Length）7

1.3.12 衰减盲区长度（Attenuation Dead Zone Length）7

1.3.13 光纤损耗（Optical Fiber Attenuation）7

1.3.14 偏振模色散7

1.3.15 色散8

1.3.16 光纤传输特性和光学特性参数8

1.3.17 光纤几何尺寸参数9

1.3.18 比特率（Bit rate）9

1.3.19 差错（Error）9

1.3.20 误比特率BER（Bit Error Rate）9

1.3.21 抖动（Jitter）10

1.3.22 输出抖动（Output jitter）10

1.3.23 抖动转移函数（Jitter transfer function）10

1.3.24 输入转移容限（Jitter tolerance）10

1.3.25 漂移（Wander）10

1.3.26 消光比EX（Extinction ratio）10

1.4 光通信测试项目和仪表配置10

1.4.1 基础光波测试10

1.4.2 光无源器件测试项目及仪表的配置12

1.4.3 高速光通信系统测试项目及仪表配置13

第2章 光功率计17

2.1 光功率计的基本概述17

2.1.1 光功率的定义17

2.1.2 光功率的常用单位17

2.2 光功率计的用途和分类18

2.2.1 光功率计的用途18

2.2.2 光功率计的分类18

2.3 光功率计的原理和指标20

2.3.1 光功率计的原理与构成20

2.3.2 光功率计的性能指标22

2.3.3 几种典型商用光功率计介绍26

2.4 光功率计在光通信系统测试中的典型应用27

2.4.1 在光发射端机测试中的应用27

2.4.2 在光接收端机测试中的应用27

2.4.3 光纤、光缆的衰减量测试28

2.5 光功率计用于其他通信仪表和器件的测量28

2.5.1 光衰减器的测量28

2.5.2 稳定光源的测量28

2.5.3 光有源器件的测量29

2.5.4 光无源器件的测量29

2.6 光功率计的计量校准30

2.6.1 光功率标准30

2.6.2 光功率计的计量检定30

第3章 光源33

3.1 光源的发光原理33

3.1.1 概述33

3.1.2 半导体发光二极管（LED）光源33

3.1.3 激光光源33

3.1.4 半导体（LD）激光光源36

3.1.5 垂直腔半导体激光器36

3.1.6 面发射和边发射37

3.2 光源的类型38

3.2.1 多模光源39

3.2.2 单模光源41

3.2.3 宽谱光源42

3.2.4 多纵模光源44

3.2.5 单纵模光源45

3.2.6 可调谐激光光源47

3.2.7 可见光源48

3.2.8 激光放大器49

3.2.9 偏振稳定光源50

3.3 光源的典型指标53

3.3.1 光源的中心波长53

3.3.2 光源的发光功率56

3.3.3 光源的功率稳定度56

3.3.4 光源的光谱宽度57

3.4 典型光源介绍57

3.4.1 JDSU的OLS-657

3.4.2 Agilent的86100系列57

3.4.3 EXFO的FLS-220058

3.5 光源的使用注意事项及使用技巧59

3.5.1 稳定的光功率59

3.5.2 稳定的光波长60

3.5.3 端口的清洁和保养60

3.6 光源的应用实例60

3.6.1 多模光纤损耗测试的光源选择60

3.6.2 宽带光源测试光器件工作带宽61

3.6.3 偏振相关损耗62

3.6.4 光源的简单调制64

第4章 光衰减器67

4.1 光衰减器的原理67

4.1.1 概述67

4.1.2 固定式光衰减器67

4.1.3 光可变衰减器（Variable Optical Attenuator,VOA）69

4.2 光衰减器的典型指标73

4.2.1 插入损耗73

4.2.2 衰减值的准确度74

4.2.3 衰减值的重复性74

4.2.4 偏振相关损耗74

4.2.5 回波损耗75

4.3 典型光衰减器介绍75

4.3.1 Anritsu的MN95D75

4.3.2 JDSU的OLA-5576

4.3.3 EXFO的FVA-60B76

4.3.4 Agilent的8157xA76

4.4 光衰减器的使用注意事项及使用技巧77

4.5 光衰减器的测试实例79

4.5.1 应用光衰减器测量光功率计线性度79

4.5.2 应用光衰减器测量光源对反射的灵敏度79

第5章 光谱分析仪81

5.1 光谱分析仪原理81

5.1.1 概述81

5.1.2 光谱分析仪基本结构框图82

5.1.3 Fabry-Perot干涉型光谱分析仪82

5.1.4 迈克尔逊干涉型光谱分析仪83

5.1.5 衍射光栅型光谱分析仪83

5.2 光谱分析仪典型指标85

5.2.1 波长范围85

5.2.2 分辨率带宽（RBW）85

5.2.3 动态范围87

5.2.4 波长准确度87

5.2.5 功率准确度87

5.2.6 灵敏度87

5.2.7 偏振相关性88

5.3 典型光谱分析仪介绍88

5.3.1 Agilent 8614xB系列光谱分析仪88

5.3.2 安立（Anritsu）公司MS9740A光谱分析仪89

5.3.3 EXFO公司光谱分析仪系列90

5.3.4 JDSU公司光谱分析仪系列93

5.4 光谱分析仪使用注意事项及使用技巧93

5.4.1 使用94

5.4.2 保养和清洁94

5.4.3 预热和自动对准（AUTO-ALIGN）94

5.4.4 波长校准和功率校准94

5.4.5 选择合适的分辨力带宽（RBW）95

5.4.6 完成一次常规测试的步骤和参数设置96

5.5 使用光谱分析仪的典型测试实例96

5.5.1 光源测试96

5.5.2 光无源器件测试100

5.5.3 光放大器（EDFA）测试104

5.5.4 DWDM系统测试107

第6章 光波长计111

6.1 光波长计原理111

6.1.1 光波长的定义111

6.1.2 光波长测试方法111

6.1.3 光波长计测量原理112

6.2 光波长计的主要指标113

6.3 典型光波长计介绍113

6.3.1 安捷伦多波长计系列114

6.3.2 EXFO公司WA-7600 ＆ WA-7100多波长计115

6.4 多波长计使用注意事项117

6.5 光波长计的使用及典型应用118

6.5.1 DWDM系统安装和维护测试要求118

6.5.2 DWDM系统结构和测试点118

6.5.3 86120B/C操作说明119

6.5.4 86120B/C在DWDM系统中的典型应用122

6.6 光谱分析仪和多波长计的性能比较123

第7章 光时域反射计125

7.1 光时域反射计原理125

7.1.1 概述125

7.1.2 有关的基本物理概念125

7.1.3 光时域反射计的原理和框图127

7.2 光时域反射计的典型技术指标129

7.2.1 距离特性129

7.2.2 衰耗特性130

7.2.3 盲区130

7.2.4 动态范围131

7.3 典型光时域反射计介绍132

7.3.1 EXFO公司的OTDR132

7.3.2 JDSU公司的OTDR133

7.4 如何使用光时域反射计135

7.4.1 采样135

7.4.2 测量138

7.4.3 改善OTDR的功能142

7.4.4 安全注意事项144

第8章 光回波损耗测试仪145

8.1 光回波损耗测试仪原理145

8.1.1 光回波损耗的定义145

8.1.2 光回波损耗测试方法146

8.1.3 光回波损耗测试仪的自校准149

8.2 光回波损耗测试仪的典型指标151

8.2.1 光源发光功率151

8.2.2 光源稳定性152

8.2.3 光功率准确度152

8.2.4 光回波损耗准确度152

8.2.5 光回波损耗测试仪的使用技巧及注意事项152

8.3 典型光回波损耗测试仪介绍152

8.3.1 Agilent的816xx系列152

8.3.2 JDSU的RM3系列156

8.3.3 EXFO的IQS-12001B158

第9章 偏振模色散（PMD）测试仪161

9.1 偏振模色散测试仪原理161

9.1.1 偏振模色散测量的几种方法及原理161

9.1.2 偏振模色散（PMD）测试仪的原理172

9.2 偏振模色散测试仪的主要指标173

9.2.1 偏振模色散（PMD）173

9.2.2 偏振相关损耗（PDL）173

9.3 偏振模色散测试仪典型仪表介绍173

9.3.1 Agilent公司的偏振模色散（PMD）测试仪173

9.3.2 EXFO公司的偏振模色散（PMD）测试仪175

9.3.3 JDSU公司的偏振模色散（PMD）测试仪182

9.4 偏振模色散测试仪测试中应注意的问题182

9.4.1 测试模式的选择182

9.4.2 测试参数的设置183

9.4.3 偏振模色散（PMD）仿真器在测试中的使用183

9.4.4 测试曲线和测试结果的分析183

9.5 使用偏振模色散测试仪的典型测试实例184

9.5.1 在高速光传输系统中光纤、光缆偏振模色散（PMD）测试184

9.5.2 各种光器件的偏振相关损耗（PDL）测试186

第10章 色度色散（CD）测试仪189

10.1 色散测试仪原理189

10.1.1 概述189

10.1.2 色散（CD）测试仪的原理189

10.2 色散测试仪主要指标介绍190

10.2.1 零色散波长190

10.2.2 零色散斜率190

10.2.3 色散190

10.3 色散测试仪典型仪表介绍191

10.3.1 PerkinElmer Optoelectronics公司的色散测试仪191

10.3.2 Photon Kinetics Inc．公司的色散测试仪192

10.3.3 Agilent公司的色散测试仪192

10.3.4 JDSU公司的色散测试仪193

10.3.5 EXFO公司的色散测试仪194

10.4 色散测试仪测试中应注意的问题198

10.4.1 测试参数的设置198

10.4.2 测试前参考值测试的必要性198

10.4.3 色散分段测量的方法199

10.4.4 色散测试仪对光纤长度的测量199

10.5 典型使用案例200

10.5.1 单模光纤色散（CD）测试200

10.5.2 色散测试仪的其他应用——光纤折射率测试201

10.6 色散测试仪的计量校准202

10.6.1 光纤色散标准202

10.6.2 色散量值传递系统210

10.6.3 色散测试仪的计量校准210

第11章 光纤模场直径谱损耗测试仪213

11.1 模场直径谱损耗测试仪原理213

11.1.1 概述213

11.1.2 光纤模场直径谱损耗测试仪的原理218

11.2 模场直径谱损耗测试仪主要指标介绍218

11.2.1 模场直径218

11.2.2 截止波长218

11.2.3 谱衰减219

11.2.4 数值孔径219

11.3 模场直径谱损耗测试仪典型仪表介绍219

11.3.1 Photon Kinetics公司的光纤综合参数测试系统219

11.3.2 PE.fiberoptics公司的谱损耗截止波长模场直径有效面积测试系统221

11.4 模场直径谱损耗测试仪测试中应注意的问题225

11.4.1 使用模场直径标准光纤对仪表进行校准225

11.4.2 截止波长测试中造成测试结果差异的原因226

11.4.3 单模光纤和多模光纤衰减谱测试中应注意的问题226

11.5 典型使用案例227

11.5.1 单模光纤模场直径测试227

11.5.2 单模光纤截止波长测试228

11.5.3 单模光纤谱损耗测试229

第12章 光纤几何尺寸测试仪231

12.1 光纤几何尺寸测试仪原理231

12.1.1 概述231

12.1.2 光纤几何尺寸测试仪的原理232

12.2 光纤几何尺寸测试仪主要指标介绍232

12.2.1 包层直径232

12.2.2 包层不圆度233

12.2.3 纤芯直径233

12.2.4 纤芯不圆度233

12.2.5 芯／包层同心度误差233

12.3 光纤几何尺寸测试仪典型仪表介绍233

12.3.1 Photon Kinetics公司的光纤几何尺寸测试仪233

12.3.2 EXFO公司的光纤综合测试仪241

12.4 光纤几何尺寸测试仪测试中应注意的问题245

12.4.1 使用包层直径标准光纤对仪表进行校准245

12.4.2 使用折射率分布标准光纤对仪表进行校准246

12.4.3 对被测光纤端面的切割角度进行测量247

12.4.4 光纤单元制备时清洁的重要性247

12.5 典型使用案例248

12.5.1 单模光纤几何特性测试248

12.5.2 多模光纤折射率分布测试和数值孔径测试249

第13章 数字传输分析仪253

13.1 概述253

13.1.1 误码253

13.1.2 抖动256

13.1.3 漂移257

13.2 工作原理和技术指标258

13.2.1 工作原理258

13.2.2 技术指标和主要功能261

13.3 典型仪表介绍264

13.3.1 概况264

13.3.2 安捷伦科技（Agilent Technology）的产品265

13.3.3 安立（Anritsu）公司的产品266

13.3.4 捷迪讯（JDSU）公司的产品266

13.3.5 其他公司的数字传输分析仪268

13.4 数字传输分析仪的典型测试应用269

13.4.1 数字传输分析仪使用的一般性知识269

13.4.2 误码性能参数测试274

13.4.3 抖动性能参数测试279

13.4.4 漂移性能参数测试285

13.4.5 其他重要应用286

第14章 通信信号分析仪291

14.1 概述291

14.1.1 眼图分析法291

14.1.2 眼图及其模板292

14.1.3 参数定义293

14.2 工作原理和主要技术指标296

14.2.1 工作原理296

14.2.2 技术指标297

14.3 典型仪表介绍301

14.3.1 泰克公司的产品301

14.3.2 安捷伦公司的产品304

14.4 眼图测量与仪表使用305

14.4.1 使用前的准备工作305

14.4.2 仪表自检、预热与校准309

14.4.3 眼图测量的基本设置310

附录 清洁313