GB T 15972.42-2008 光纤试验方法规范.第42部分 传输特性和光学特性的测量方法和试验程序.波长色散.pdf

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1、lCS 3318010M 33 a园中华人民共和国国家标准GBT 1 5972422008部分代替GBT 159724 1998光纤试验方法规范第42部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序波长色散Specifications for optical fibre test methods-Part 42：Measurement methods and test procedures for transmissionand optical characteristics-Chromatic dispersion(IEC 60793142：2001，Optical fibres-Part 1-

2、42：Measurement methodsand test procedures-Chromatic dispersion，MOD)2008-0331发布 20081 1-01实施车瞀髁鬻瓣警襻瞥翼发布中国国家标准化管理委员会“”1GBT 15972422008目 次前言1范围2规范性引用文件3测量方法概述一4试验装置5试样和试样制备6程序7计算8结果附录A(规范性附录) 方法A 相移法测量的特定要求 附录B(规范性附录)方法B 时域群时延谱法测量的特定要求附录c(规范性附录) 方法C一微分相移法测量的特定要求附录D(规范性附录) 方法D干涉法测量的特定要求223345926刖 吾GBT 1

3、 5972422008GBT 15972光纤试验方法规范由若干部分组成，其预期结构及对应的国际标准和将代替的国家标准为：第10部分第19部分：测量方法和试验程序总则(对应IEC 60793110至IEC 60793119；代替GBT 1597211998)；第20部分第29部分：尺寸参数的测量方法和试验程序(对应IEC 60793120至IEC 60793129；代替GBT 159722 1998)；第30部分第39部分：机械性能的测量方法和试验程序(对应IEC 60793130至IEC 60793139；代替GBT 1 59723 1998)；第40部分第49部分：传输特性和光学特性的测量方

4、法和试验程序(对应IEC 60793一t一40至IEC 60793149；代替GBT 159724-1 998)；第50部分第59部分：环境性能的测量方法和试验程序(对应IEC 60793一l一50至IEC 60793159；代替GBT 159725 1 998)。其中GBT i59724由以下部分组成：第40部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序衰减；第4l部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序带宽；第42部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序波长色散；第43部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序数值孔径；第44部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序截止波长；第

5、45部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序模场直径；第46部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序透光率变化；第47部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序宏弯损耗；第48部分；传输特性和光学特性的测量方法和试验程序一偏振模色散；第49部分；传输特性和光学特性的测量方法和试验程序一 微分模时延。本部分为GBT 15972的第42部分。本部分修改采用国际电工技术委员会标准IEC 60793142；2001光纤第142部分：测量方法和试验程序波长色散。本部分与IEC 60793142：2001主要差异如下：一一按照我国标准的编排格式和表述要求，对一些内容安排做了调整，删除了IEC版本

6、的第4章，将其内容和第1章某些内容放在本部分第3章；将IEC版本的第9章和第10章合并作为本部分第8章；一 将IEC 60793142；2001的A15中“reference signal”译作“基准信号”；一-将附录A、附录B和附录C的插图中标注的“calibration fiber”与文中对应的“reference fiber”统一起来，统称为“参考光纤”；纠正了IEC 60793142：2001的D14中的错误，将“也可用IEC 60793131的其他方法”改为“也可用GBT 15972的本部分中的其他方法，如方法A、方法B和方法C对参考光纤进行校准”。本部分代替GBT 159724-1

7、998光纤总规范 第4部分：传输特性和光学特性试验方法第8章。本部分与GBT 1 597241998第8章相比主要变化如下：TGBT 15972422008原正文中对每一种试验方法的详细描述分别用附录的形式给出(见附录A、附录B、附录C和附录D)；将“脉冲时延法”改为“时域群时延谱法”(1998年版的83；本版的附录B)；详细规定了方法D的具体试验方法和要求(见附录D)；将图文中的“校准光纤”和“参考光纤”统一称为“参考光纤”(1998年版的83图15、图1 6、图19、图20；本版的图A1、图A2、图C1、图c2)；将“参考信号”改为“基准信号”(1998年版的8214；本版的A15)。本部

8、分的附录A、附录B、附录C和附录D为规范性附录。本部分由中国通信标准化协会提出并归口。本部分起草单位：武汉邮电科学研究院。本部分主要起草人：程淑玲、陈永诗、刘泽恒、吴金良。本部分为第一次修订，它与GBT 159724其他部分一起代替GBT 159724 1998。GBT 1 5972422008光纤试验方法规范第42部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序波长色散1范围GBT 15972的本部分规定了光纤波长色散的试验方法，确立了对试验装置、注人条件、程序、计算方法和结果的统一要求。本部分适用于对AI类多模光纤和B类单模光纤波长色散的测量和成品光纤光缆的商业性检验。2规范性引用文件下列文件

9、中的条款通过GBT 15972的本部分的；i用而成为本部分的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注Fi期的-3l用文件，其最新版本适用于本部分。GBT 1597210一2008 光纤试验方法规范 第10部分：测量方法和试验程序总则(IEC 607931 1：2002，0ptieal fibres Part l一1：Measurement methods and test procedures Generaland guidance，MOD)GBT 1 5972412

10、008光纤试验方法规范第41部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序 带宽(IEC 60793 1 41：2001，Optical fibres Part l一41：Measurement methods and test proeedures Bandwidth。MOD)3测量方法概述31测量方法波长色散的测量有以下四种方法：-方法A：相移法；方法B：时域群时延谱法；方法C：微分相移法；方法D：干涉法。在上述四种测量方法中，方法A、方法B和方法C适用于A1类渐变型折射率分布的多模光纤和所有的B类单模光纤在指定波长范围的色散测量，方法D适用于B类单模光纤在1 000 nm1 700 nm波

11、长的色散测量。上述方法适用于实验室、工厂和光缆工作现场的色散测量，测量波长范围可按要求改变。上述方法对测量环境温度的要求应符合GBT 1 597210 2008的规定。这些方法适用于1 km以上长度的光纤或光缆的测量，在测量精度或重复性满足要求的情况下，也可测量长度较短的光纤。方法D更适合于短段光纤的测量(1 m至10 m)。32方法A相移法相移法适用于在规定的波长范围内测定B类单模光纤以及Al类多模光纤的色散特性。相移法是测量不同波长正弦调制信号的相位移变化，将其转换后得到光波在光纤中传播的相对时延，用指定的拟合公式由相对时延谱拟合导出光纤的波长色散特性。相移法可用典型的激光器光源或1GBT

12、 1 5972422008经过分光的LED作光源。相移法是测量所有B类单模光纤色散的基准试验方法，可用于解决对试验结果所持异议。38方法B时域群时延谱法时域群时延谱法适用于在规定的波长范围内测定B类单模光纤以及A1类多模光纤的色散特性。时域群时延谱法直接测量已知长度的光纤在不同波长脉冲信号下的群时延，用指定的拟合公式由相对时延谱拟合导出光纤的波长色散特性。时域群时延谱法可用光纤喇曼激光器或使用一组激光器作光源。时域群时延谱法是测量A1类多模光纤色散的基准试验方法，可用于解决对试验结果所持异议。34方法Cm微分相移法微分相移法适用于在规定的波长范围内测定B类单模光纤以及A1类多模光纤的色散特性。

13、微分相移法是将光源经调制的光耦合进被试光纤，将光纤输出的第一个波长光的相位与输出的第二个波长光的相位进行比较，由微分相移、波长间隔和光纤长度确定这两个波长间隔内的平均波长色散系数。本方法假定这两个测量波长的平均波长的波长色散系数等于这两个测量波长间隔内的平均波长色散系数。通过对色散数据曲线拟合可获得诸如零色散波长。和零色散斜率S。这两个参数。微分相移法也可用于解决对色散试验结果所持异议。35方法Dm干涉法干涉法适用于在1 000 nm1 700 nm波长范围内测定1m10m短段B类单模光纤的色散特性。在本测量方法中，用马赫一詹德(Mach-Zehnder)干涉仪测量试验样品和参考光路的与波长相

14、关的时延谱，参考光路可以是一个空气光路或一个已知群时延谱的单模光纤。这一方法是以假定光纤纵向是均匀的为前提，用数米长的光纤的试验结果外推到长光纤的色散，但这一假定不是在每一种情况下都适用。4试验装置41 要求以下各条为对色散四种测量方法测量装置的共同要求，对每一种方法的特定要求分别在附录A、附录B、附录C和附录D中给出。42注入光学系统应采用合适器件将信号源输出耦合到被试光纤或参考光纤，使每一信号的物理光程在测量期间保持恒定。合适器件可包括多通道单模光开关或活动光连接器。A1类多模光纤的注入条件应按GBT 15972412008中方法A的规定。43高次模滤模器(单模)当测量单模光纤时，应在感兴

15、趣的波长范围内滤除高阶模，应采用诸如半径足够小的单个光纤圈作为滤模器将截止波长移至感兴趣的最短波长以下。44输入定位装置应提供合适的方式对光纤输入端同光源的耦合位置进行精密调节，如。，一z方向微调架，或机械耦合器件如连接器、真空吸盘、三棒接头等等。测量期间，光纤的位置应保持稳定。45输出定位装置应提供一种合适的方式使得试样的输出光功率能耦合进探测系统中。耦合时可选用光学透镜或用机械连接器同探测器尾纤相连。5试样和试样制备51试样长度对于方法A、方法B和方法c，试样可以是光纤或光缆，其长度应足以达到足够的相位测量精度，典型的最小长度是1 km，对于方法D，典型的试样长度是1 m10 rn。2GB

16、T 1597242200852试样端面试样的输入端面和输出端面应平整、光滑，与光纤轴应有很好的垂直度。53参考光纤参考光纤类型应与试样光纤相同，以便对光源和装置其他部分产生的色散延迟进行补偿。参考光纤长度应短于或等于被试光纤长度的0。2。注；在测量过程中，试样的温度应保持恒定，即根据测量持续时间长短温度变化稳定在011之间。6程序方法A、方法B、方法c和方法D分别见附录A、附录B、附录C和附录D中的试验程序。所有的方法均要求对参考光纤进行测量，参考光纤的数据可预先存储以方便试样测量。当更换仪器的光源、接收光纤或电子元件时，应重新测量参考光纤。7计算71总则附录A、附录B、附录c和附录D分别给出

17、了每一种测量方法的相对时延的计算方法。本章以下部分用来描述用于所有测量方法中对单位长度光纤群时延曲线r()的拟合方法。以下列出了拟合公式中所用符号和符号的意义：卜一波长，单位为纳米(nm)；rod一单位长度光纤群时延谱，单位为皮秒每千米(pskm)；D()色散系数，单位为皮秒每纳米千米(ps(nmkin)；。 零色散波长，单位为纳米(nm)；r(h) 零色散波长处的最小相对时延，单位为皮秒每千米(pskm)；s。零色散波长处的色散斜率，单位为皮秒每平方纳米千米(ps(nm2km)；s()色散斜率，单位为皮秒每平方纳米千米(ps(nm2km)。注：r()和D()均可直接测定或用测量结果对指定函数

18、进行拟合得到。例如，当指定了拟舍函数对，只要拟舍结果同实际瓤4置结果的均方根偏差的总和为最小，等式右边中所有拟合系数的值也就被确定，该表达式就可用来确定其他变量的值。拟合函数中的a、b,c、d或e均为拟合系数。72 A1类多模光纤和B1类单模光纤以下各式均应用于A1类多模光纤和B1类单模光纤的1 310 nm窗口。单位长度光纤群时延曲线r()的拟合函数为：r()=a+颤2+d (1)或者等效采用下式来拟合：m，一“+iSo(-一譬)2将r()对波长微分得到波长色散系数，由等式(1)和(2)可得：D()一2(颤一d1)或：o“，=睾(aFao)零色散波长为：a。=(4 (5)3GBT 15972

19、422008零色散波长处的色散斜率为：S。一S(。)一8b73 B2类光纤以下各式均应用于B2类单模光纤。单位长度光纤群时延曲线r()的拟合函数为：m)一r0+(iSo)(g-2由式(7)可得波长色散系数：D()一(一。)S。 (8)注1：在1 500 nm1 600 nm波长范围内tf(A)和D()的拟合公式是足够精确的，但这些公式并不意味着可用于1 310 nm波段。注2：另一方面t波长色散系数可直接测量，例如采用微分相移法。在这种情况下，应采用直线直接对波长色散系数拟台来确定k和S。74 B3类光纤以下各式均应用于B3类单模光纤。单位长度光纤群时延由线r()可用下列五项拟合公式拟合：r“

20、)一a+b；t 2+cA“+出+d。 (9)注：在1 200 nmI 600 nm波长范围，系数e很小，因此可采用下列简化的四项拟合式：r()一口+越2+d_2+出 (10)由式(9)可得波长色散系数：Dn)一2衄一2c2-3+4d,34e2一(11)对于简化的四项拟合式：D()一26,一2d_3+4出3 (12)注：在1 200 nm1 600 nm波长范围内，这些公式是足够精确的。75 B4类光纤对于这类光纤，要求得到在某一指定波长范围内色散系数的最大值和最小值，用方法A和方法B测量的拟合方法尚在研究中，方法c可用来直接得到所需要的色散值。8结果81测量结果报告应包括下列内容：试样识别号；

21、一计算结果所用等式；试样长度；r被测光纤类型；按产品规范要求，报告产品的零色散波长、零色散斜率和指定波长或波长范围的色散系数一试验日期和操作人员。82报告中也可包括下列内容：一所用测量方法(方法A、方法B、方法C或方法D)；光源类型和所用测量波长；一一调制器频率；信号检测器和信号检测电子系统说明；计算技术细节；一试验装置最近校准日期。4A1装置附录A(规范性附录)方法A相移法测量的特定要求GBT 1 5972422008A11光源依据测量波长范围，可采用多只激光器(见图A1)、波长可调激光器、发光二极管(LED)(见图A2)或其他宽带光源(如光纤喇曼激光器)。在测量期间，光源位置、强度和波长应

22、保持稳定。图A1 相移法试验装置(多只激光器)试样或参考光纤图A2相移法试验装置(LED)计算机GBT 15972422008根据光源类型和试验装置，可以采用光开关、单色仪、色散器件、滤光器、光耦合器或可调谐激光器构成波长选择器。波长选择器可放在被试光纤的输入端或输出端。采用三波长光源系统(其波长范围覆盖零色散波长k)测量B1类光纤时，光源中心波长偏差或不稳定性淑将对测量。产生3孤的最大误差。零色散斜率So的最大误差与趴出(从为光源波长间隔)成正比，当淑出一130时，S。的最大误差约为0012 ps(nm”km)。采用平均波长接近被测试样预期零色散波长如的光源和或采用多于三个波长的光源可获得较

23、小误差。通常采用一个温度受控的、输出功率稳定的单纵模激光器就足够了。现场试验装置的参考链路可能需要一只附加激光器(见A15)。A12谱宽光源的FWHM谱宽应小于或等于10 nm。A13调制器调制器应用正弦波(或梯形波，或方波)对光源进行幅度调制，产生一个具有单一主付里叶分量的波形。调制频率稳定度至少应为10_8量级。测量相移时，应防止n360。(n是整数)的不确定性。为此应采用诸如跟踪360。相位变化的方法或选择足够低的调制频率将相对相移限制在360。之内。对于B1类光纤，将相移限制在360。之内的最高调制频率，协。(MHz)应按下式确定： 丘。一弩(卜薯)2_(Aj一薯)2卜c，式中：L 预

24、期的试样最大长度，单位为千米(kin)；s。 预期的零色散斜率，单位为皮秒每平方纳米千米(ps(nm2km)；A。 预期的零色散波长，单位为纳米(nm)；、测量中采用的使厶；最低的一对波长，单位为纳米(nm)。另外，为保证试验装置有足够的测量精度，光源调制频率必须足够高。对于B1类光纤和光源波长间隔为出的三波长系统，最低调制频率fm。(MHz)应按下式确定：，一坐丕!17”L(卧)2 (A2)式中：试验设备总的相位不稳定度，单位为度(。)；L对试样预期的最短长度，单位为千米(km)；出光源波长间隔平均值，单位为纳米(nm)。例如：当酗一o1。，L一10 km，卧=32 nm时，要求光源最低调制

25、频率大约为100 MHz。注1：用不同的波长间隔和相位不稳定度对72中的式(2)进行k和So的重复性测量，得到上述(A2)式。注2：选用平均波长接近于预期试样零色散波长如的光源，和或选用三个以上波长系统的光源，可使误差小于上述最大误差。A14信号检测器和信号检测电子系统应将一个在测量波长范围内灵敏的光检测器和一个相位计一起使用。为提高检测系统的灵敏度，可采用一个放大器。一个典型的系统可能包括光电二极管、场效应晶体管放大器和矢量电压表。检测器放大器相位计系统应只对调制信号的主付里叶分量响应，在接收光功率范围内应引入恒定的信号相移。接收功率范围可由可变衰减器控制。6GBT 1 5972422008

26、A15基准信号为测量信号源的相位，应给相位计提供与调制信号的主付里叶分量频率相同的基准信号。基准信号相位应与调制信号同步，一般从调制信号中分离出来。下面给出基准信号的实例(见图A1和图A2)：a) 当信号源和检测器在同地场合时，例如在实验室或校准期间，信号发生器和相位计的参考端口之间可采用电连接。b) 当信号源和检测器在同地场合时，也可采用分光器(分光器插在试样之前)和检测器。c)对于光缆现场试验(信号源和检测器异地)，可采用一条光学链路。该光学链路一般包括与含被测试样的光学链路相类似的调制光源、光纤和检测器。d)现场试验(信号源和检测器异地)用的基准信号也可用波分复用在被试光纤上传送。A2程

27、序A21校准将参考光纤(见53)插入试验装置，并建立基准信号(见A15)。测量和记录试样在每个波长上信号相对于基准信号的输入相位。(A)。注：如设备有较好的长期相位稳定性，可不要求对每次测量进行校准。如果在每个波长下调制信号的相位都可调节，那么在校准测量时应调整全部波长下的调制信号的相位，使得输人相位。(，)-0。A22试样测量将被试光纤插入试验装置，并建立基准信号。测量和记录试样在每个波长上信号相对于基准信号的输出相位。()。注：在进行试样测量和校准测量时，应调节检测器接收的光功率电平使信号检测器和信号检测电子系统中与光功率大小有关的相移减少到最低限度。A3计算A31 在每个波长上测得的输入

28、相位都应从该波长上的输出相位中减去。单位长度光纤群时延r(，)为：1 n6。(A-)一t()一姒A)3i；谠。(A3)式中：。()测得的试样输出相位，单位为度(。)；。(A)测得的试样输入相位，单位为度(。)，光源调制频率，单位为兆赫兹(MHz)；L扣除参考光纤长度后被测试样长度，单位为千米(km)。A32用A31中得到的时延数据，用第7章中的拟合计算方法计算光纤色散或产品规范中要求的其他参数。图A3是典型的时延曲线r(Z。)和色散曲线D()。A33为了准确计算零色散波长Ao，所用光源的波长应覆盖零色散波长或者至少应在零色散波长两侧100 nrfl左右内各有一个光源。GBT 159724220

29、088相对时延ns，km+2。Si_I图A3典型的时延和色散曲线B1装置附录B(规范性附录)方法B时域群时延谱法测量的特定要求GBT 1 5972422008B11光源B111光纤喇曼激光器可采用光纤喇曼激光器系统，该系统是用同步锁模和Q开关的掺钕钇铝石榴石激光器(Nd：YAG激光器)泵浦一段合适长度(约200 m)的单模光纤，用光栅单色仪这类器件进行滤光。它能产生短持续时问的光脉冲，其半幅全时宽度(FDHM)应小于400 ps。光脉冲应有足够的强度、足够的空间稳定性和时问稳定性。采用光纤喇曼激光器的试验装置如图B1所示。光纤喇曼激光嚣i砸稹石_弄芙丽 一?计算机图B1 时域群时延谱法试验装置

30、(光纤喇曼激光器)B112多只激光器组可采用不同波长的多只注入式激光器，激光器组的持续时问应足够短(FDHM宽度小于400 ps)，在测量期间，应保持强度稳定并可稳定触发。采用多个激光器组的试验装置如图Bz所示。B113波长可调激光器可采用一个或多个强度稳定的波长可调激光器(例如外腔激光器)，它能产生短脉宽(FDHM小于400 ps)。在测量期间，应能保持波长稳定和稳定的触发。B114谱宽光源的FWHM谱宽应小于或等于10 rim。9GBT 15972422008计算IL图B2时域群时延谱法试验装置(多个激光器组)B12信号检测器应采用一种在所使用波长范围内灵敏的高速光检测器(冲击响应的FDH

31、M小于400 ps)，如锗雪崩光电二极管。在接收光强范围内检测器的线性度应在10以内。限制线性度的主要目的是不压缩脉冲峰，从而不影响脉冲峰时间位置的确定。可采用一个宽带放大器提高检测器灵敏度，以满足速率和线性的要求。光衰减器可用来保持恒定的信号幅度。B13信号检测电子系统应采用一种测量和或显示装置，一般为高频取样示波器，它能够在经过校准的时间刻度上显示光脉冲的相对到达时间。B14延迟器件为补偿试样和参考试样之间的传输延迟差，应提供一种如数字延迟发生器这样的延迟器件。它既可触发光源，也可由光源来触发它，并能给检测电子系统(取样示波器)提供一个延迟的触发信号。延迟器件应在测量期间提供稳定的延迟时间

32、，其抖动和漂移的均方根应小于50 pskm。B2程序B21参考试样的测量a)将参考光纤接入试验装置，并将光源波长调到第一个测量波长。调节延迟发生器，以便在已知的、经过校准的示波器的时间刻度上显示出输入脉冲。b)脉冲位置由其波峰或形中心位置确定。将第一个测量波长作为基准波长，记录该基准波长的脉冲相对于已校准的准标(例如显示标线)的时间位置。c) 将光源调至下一个测量波长，不改变延迟发生器。记录该波长脉冲和基准波长脉冲之间的时间差()。在所要求的各波长，上重复本程序。注：采用本方法，延迟器件精度并不重要。如果不能用不同波长脉冲的大时延差进行测量为了获得预期结果，就必须使用已知精度的延迟发生器或类似

33、器件在每一个波长上记录示波器上延迟时间和脉冲位置。B22试样测量a)将试样放入试验装置，并将光源波长调到第一个测量波长，调节延迟发生器，以便在已知的、经1 0GBT 15972422008过校准的示波器的时间刻度上显示出输入脉冲。b) 重复B21中b)的步骤，记录该基准波长脉冲的时间位置。c)将光源调到下一个测量波长，不改变延迟发生器，记录该波长脉冲和基准波长脉冲之间的时间差ro。()。在所要求的各波长上重复本程序。如果不能用这种方法进行测量，则应按B21中的注所说明的情况进行处理。d) 从每个波长的输出脉冲时间差中减去在该波长上测得的输入脉冲时间差。B3计算B31单位长度的群时延为： 。()

34、一生坠三】盟(B1)L式中：rout()输出脉冲时间差，单位为皮秒(ps)r。() 输入脉冲时间差，单位为皮秒(ps)；L扣除参考光纤长度后的被测试样长度，单位为千米(kin)。B32用B31中得到的时延数据，用第7章中的拟合计算方法计算光纤色散或产品规范中要求的其他参数。图A3是典型的时延曲线r(A，)和色散曲线D(A)。B33为了准确计算零色散波长k，所用光源的波长应覆盖零色散波长，或者至少应在零色散波长两侧100 nm左右内各有一个光源。GBT 15972422008C1装置附录C(规范性附录)方法c微分相移法测量的特定要求C11光源C111多只激光器每次测量要求有两个波长的激光器(见图

35、C1)。测量期间，在偏置电流和调制频率下及激光器所处的环境温度内，每个光源的中心波长和调制输出相位都应保持稳定。可采用具有温控的输出功率稳定的单纵模或多纵模激光器。对于现场试验装置，可能需要一只附加激光器用于参考链路(见C14)。计算机 信号扯理图C1 微分相移法试验装置(多只激光器)c112经滤光的发光二极管应采用一只或多只LED(见图C2)。一般应通过单色仪等装置对输出光谱进行滤光，以获得FWHM为1 nm5 nm的谱线。试样或参考光纤GBT 15972422008计算机 信号处理圈c2搬分相移法试验装置(LED)c12调制器调制器应用正弦波(或梯形波，或方波)对光源进行幅度调制，产生一个

36、具有单一主付里叶分量的波形。调制频率稳定度一般要求00110 。每个光源的相位调制可加以调节，以便对试验装置进行校准。测量微分相位时，应防止nx 360。(n是整数)的不确定性。对较长试样和或大的色散系数，这个问题可通过诸如降低调制频率的方法来解决。对于Bl类光纤，将微分相移限制在360。之内的最高调制频率，。；(Hz)应接下式确定：，410”?(：一蠢)。一 S。L从式中：L试样长度，单位为千米(km)；s。预期的零色散斜率，单位为皮秒每平方纳米千米(ps(nm2km)；。预期的零色散波长，单位为纳米(nm)；。使，m。最小的光源波长，单位为纳米(nm)；出一微分相位测量点间的波长间隔，单位

37、为纳米(nm)。另外，为保证试验装置有足够的测量精度，光源调制频率必须足够高。微分相位测量点间的波长闻隔A通常为2 nm20 nm。C13信号检测器和信号检测电子系统应将一个在测量波长范围内灵敏的光检测器和一个相位计一起使用。为提高检测系统灵敏度可采用一个放大器。一个典型的系统可包括光电二极管、场效应晶体管放大器和相敏检测器。检测器一放大器一相位计系统应只对调制信号的主付里叶分量响应，在接收的光功率范围内应引入恒定的信号相移。信号处理单元将记录一对测量波长上相位计的微分输出，并向计算机数据采集系统提供表示这两个波长间的微分相位输出信号。在这两个波长上，波长选择和相对相位的测量应足够快，使得被试

38、光纤的长度漂移对测量结果的影响可以忽略。信号处理单元的三个实例如下：图Ci和图C2给出了第一个实例。信号处理单元先记录一个测量波长上的相位，然后再记录另一个测量波长上的相位。由这两个波长的微分相位和试样长度确定平均波长的波长色散。图C2中标有“信号处理”的单元可由计算机实现其功能。图C3给出了第二个实例。相位计参考信号本身即】3GBT 15972422008是通过光纤的一对波长中的一个。图c4给出了第三个实例。用几百赫兹的频率在两波长之间交替切换光，采用相位计检测微分相位输出。相位计产生与波长调制同步的交流信号，其幅度与两个测量波长之间的微分相位成正比。然后该信号用锁相放大器解调，产生代表微分

39、相位的直流信号。平均波长的波长色散由该微分相位和试样长度确定。为控制接收的光功率，可采用诸如光衰减器之类的器件。计算机图c3微分相移法试验装置(用双波长测量微分相位)试样或参考光纤图C4微分相移法试验装置(用双调制测量微分相位)C14基准信号应给相位计提供与调制信号的主付里叶分量频率相同的基准信号，以测量信号相对于基准信号的微分相位。基准信号必须与调制信号同步，一般是从调制信号中分出。基准信号的实例如下(见图C1)：a)信号源和检测器在同地时，例如在实验室或校准期问，信号发生器和相位计的参考端口之间可采用电连接。14GBT 1597242-2008b) 信号源和检测器在同地时，也可采用分光器(

40、分光器插在试样之前)和检测器。c)对于光缆现场试验(信号源和检测器异地)，可采用一条光学链路。该光学链路一般包括与含被测试样的光学链路相类似的调制光源、光纤和检测器。C2程序C21试样测量将被测试样放人试验装置并建立基准信号。分相位()。C22校准将参考光纤放人试验装置并建立基准信号。分相位酣(，)。测量并记录平均波长为丸的一对相邻波长铆?的微测量并记录平均波长为的一对相邻波长A翩?的微注：在进行试样测量和校准测量时，应调节检测器接收的光功率电平，使信号检测器和信号检测电子系统中与光功率大小有关的相移减少到最低限度。C3计算C31 每一波长的色散系数计算如下：每一波长处的波长色散系数D(。)由

41、下式给出： 。n卜掣訾2式中：3i波长铆A?的平均值，单位为纳米(nm)；俎 一波长“和差值，单位为纳米(ttm)；酗(A) 被测试样的微分相位，单位为度(。)；鲥7(，)相位校准光纤的微分相位，单位为度(。)；，调制频率，单位为赫兹(Hz)；L扣除相位校准光纤长度后的被测试样长度，单位为千米(kin)。C32在每一波长得到的波长色散系数直接作为被测光纤波长色散系数的最终结果，无须进一步的数据处理或计算。C33用C31中所得到的波长色散系数的结果，并用第7章中的计算方法计算光纤的零色散波长扎和零色散斜率so。GBT 1 5972422008附录D(规范性附录)方法D-干涉法测量的特定要求D1装

42、置图D1和图D2分别是以参考光纤和以空气光路为参考的干涉法波长色散测量系统的装置图实例。图D1 干涉法试验装置光纤作参考图D2 干涉法试验装置空气光路作参考D11 光源可选用光纤喇曼激光器、白光源或LED作光源。在测量期间，光源位置、强度和波长应保持稳定。由于使用了锁向放大技术，光源可使用低频(50 Hz500 Hz)i周制，可用斩波器调制光信号。16GBT 1 5972422008D12波长选择器在测量群时延时，可以根据光源类型和试验装置采用诸如单色仪、光干涉滤波器或其他波长选择器选择波长。波长选择器可放在被试光纤的输入端或输出端。应限制波长选择器输出波长的谱线宽度，以保证色散的测量精度。谱

43、线宽度通常为2 nm10 llrn。D13信号检测器应采用一种在所使用波长范围内灵敏的光检测器，如必要，可采用放大器提高信号接收灵敏度。为了记录干涉图形，可以使用锁相放大器。D14参考光路参考光路包括一个线性定位器件和一个参考光纤或光时延基线。注：由于使用空气光路作光时延基线时不产生色散t因而很容易测量被测光纤的色散。当使用光纤作参考时可以用以空气光路作光时延基线的试验方法校准参考光纤，也可用GBT 15972的本部分中的其他方法如方法A、方法B和方法C对参考光纤进行校准。D141线性定位器参考光路中应使用线性定位器平衡干涉仪的两个光路的物理光程。线性定位器应该有足够的精确度、均匀性和作线性运

44、动时的稳定性，长度变化范围为20 mm100 mm，精度为2“m。D142参考光纤使用长度与被试光纤长度相近的光纤作参考，应该预知在测量的波长范围内参考光纤的群时延，这些值将被用于被试光纤群时延的计算。注：不要去掉已校准过的参考光纤去掉参考光纤会影响测量精度。D143光时延基线应该预知光时延基线在测量波长范围内的群时延值，这些值将被用于被试光纤群时延的计算。D15数据处理为分析干涉图形，应使用计算机和合适的应用软件。D2程序将被测试样放人试验装置并选择适当的波长，移动线性定位器，找出并记录干涉图形最大时的位置X1。选择下一个波长z，移动线性定位器，找出并记录干涉图形最大时的位置z。重复进行这一

45、步骤，选择适当数量的波长，并记录相应的干涉图形最大时的位置z，得到图D3的时延数据。D3计算D31单位长度群时延参考光路和试验光路的群时延差Atm(，)为：At。(A)一鱼；立 式中：c真空中的光速，单位为千米每纳秒(kmns)。已知参考光路的群时延谱，(A)，则试验样品的群时延At。(，)为fF(，)一。(。)+At。，() 单位长度光纤群时延r(X)为： 半一)“。)mk(米千勾位单度纤光泼被中式卜GBT 15972422008D32用D31中得到的时延数据，用第7章中的拟合计算方法计算光纤波长色散和产品规范中要求的其他参数。图D3是测量得到的时延曲线r()和计算得到的波长色散曲线D(A)。I谴蛀担心F-FEF波长nm、垦q椭捌蟹煞图D3时延数据实例