GB T 15972.49-2008 光纤试验方法规范.第49部分 传输特性和光学特性的测量方法和试验程序.微分模时延.pdf

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1、lCS 3318010M 33 雷亘中华人民共和国国家标准GBT 15972492008光纤试验方法规范第49部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序 微分模时延Specifications for optical fibre test methods-Part 49：Measurement methods and test procedures for transmissionand optical characteristics-Differential mode delay(IEC 60793149：2003，Optical fibres-Part 1-49：Measurement

2、methodsand test procedures-Differential mode delay，MOD)200803-3 1发布 2008-1101实施宰瞀鹘鬻瓣訾矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪1”目 次CBT 1597249-2008前言”1范围12规范性引用文件13术语、缩略语和定义14试验方法概述25试验装置26试样和试样制备37测量程序38计算和说明59结果-5附录A(规范性附录)光源谱宽限值6附录B(资料性附录)测量讨论8前 言CBT 1597249-2008GBT 159724光纤试验方法规范出若干部分组成，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1

3、9部分：测量方法和试验程序总则(对应IEC 60793110至IEC 60793-119；代替GBT 159721一i998)I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 60793129I代替GBT 1597221998)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 607931-30至IEC 607931-39I代替GBT 159723-1998)；第40部分第49部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序(对应IEC 60793140至IEC 60793149；代替GBT 1597241998)第50部分第59部分：环境性

4、能的测量方法和试验程序(对应IEC 60793-I一50至IEC 60793159 I代替GBT 1597251 998)。其中GBT 159724x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一一衰减；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一数值孔径；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渡长第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

5、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微分模时延。本部分为GBT 15972的第49部分。本部分修改采用国际电工技术委员会标准IEC 60793-1-49：2003光纤第149部分：测量方法和试验程序微分模时延。本部分与IEC 607931-49：2003主要差异如下：按照我国标准的编排播式和表述要求，对一些内容安排做了调整，增加了“第4章试验方法概述”，将IEC版本的第1章某些内容放在本部分第4章；将IEC版本的第8章和第9章合并作为本部分第9章删除了附录A，附录号重编。本部分

6、的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本部分由中华人民共和国信息产业部提出。本部分由中国通信标准化协会归口。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。本部分为首次发布。maBT 15972492008光纤试验方法规范第49部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序微分模时延1范围GBT 15972的本部分规定了光纤微分模时延的试验方法，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A1类渐变折射率多模光纤微分模时延的测量和成品光纤光缆的商业性检验。本部分确定的试验方法一般应用于生产工厂和研究院所，但不适合在野外操作。注：吉比特

7、以太网系统是以激光器作光源，当此系统使用A1类多横光纤作为传输介质时，应以微分模时延的测量结果评价在这种应用条件下多横光纤的带竟性能2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 15972的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，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。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GBT 15972222008光纤试验方法规范第22部分；尺寸参数测量方法和试验程序长度(IEC 60793122：2001，Optical fibres-Part 1-22：M

8、easurement methods and test procedures Lengthmeasurement。MOD)GBT 15972422008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(IEC 60793142：2001，Optical fibresPart 142：Measurement methods and testprocedures-Chromatic dispersion，MOD)3术语、缩略语和定义31径向扫描位置内限inner limitR，尾纤在被试光纤端面上径向扫描时，径向偏移位置的内极限。32径向扫描位置外限outer limit

9、Router尾纤在被试光纤端面上径向扫描时，径向偏移位置的外极限。33微分模时延differential mode delayDMD对所有径向偏移位置。在位置内限外限之间(包括内限外限)，光纤中激励的最快模式和最慢模式之间的光脉冲时延差。1GBT 159724920084试验方法概述渐变折射率多模光纤微分模时延是表征这种光纤模式结构的一个参数，该参数可用于评价使用激光器光源时多模光纤的带宽性能。本试验方法中，激光器光源通过一根单模扫描尾纤出射光来激励被试多模光纤。尾纤在被试光纤端面上扫描时，可确定在所规定的径向扫描位置光脉冲时延值，光纤中最快模式和最慢模式之间的光脉冲时延差也即可确定。由用户指

10、定这一径向偏移位置的内外限，以得到所期望的模式结构限制。5试验装置51光源使用一将短脉宽，窄谱线的脉冲注入到扫描尾纤中的光源。用于微分模时延测量的光脉冲宽度需足够窄，允许的最大脉宽(25的幅值全宽)取决于被测试样DMD值的大小及试样长度。例如，如果一段长度为500 m被测试样的单位长度DMD限值为020 psm，则待测量的DMD为100 ps，需使用的脉冲宽度摄大为110 ps；对于同样单位长度DMD限值而长度为10 000 m试样，待测量的DMD为2 000 ps，需使用的脉冲宽度最大为2 200 ps。脉宽的大小还依赖于光源谱宽，71中给出了对脉宽限制的详细说明。应用窄谱光源。或用光滤波器

11、在光源端或检测器端压窄光谱，使得因谱线宽度产生的色散(波长色散)带来的脉冲展宽在附录A的限制范围内。光源的中心波长应在标称波长的士10 lltn内。锁模蓝宝石激光器是一种能满足上述要求的光源。52稳定性定位被测试样输入端和输出端的组件应有良好的稳定性和可重复性，使其满足532和541中的要求。53注入光学系统531扫描尾纤光源和试样之间的扫描尾纤在测量波长应为单模传输，扫描尾纤在测量波长(单位为“m)处的模场直径应为(87A一239)pm士05 Fm。由该等式得到的模场直径，在850 nm和1 310 nm分别为5“1Ti和9“m，这相应于商用单模光纤的指标。532输入端定位系统可用一透镜组自

12、由空间光学系统使扫描尾纤输出的光斑成像到被测试样的端面上，使用这种光注入方式时，应小心确保能充分地激励起像单模扫描尾纤上的输出光束直接同被测试样耦合时同样的模式。例如，自由空间光注入系统不应使光斑产生晕映效应，应该保证从扫描尾纤投射到被测试样上探测光斑尺寸大小以及波阵面的相干性。扫描尾纤的输出光束应垂直于试样端面，其倾斜角应小于1。；扫描尾纤输出光斑在试样端面上扫描时的位置精度应优于土o5 pm。扫描尾纤输出光斑的对中重复性应在土1 Fm内。采用试样直接同测量系统耦合时，扫描尾纤的光输出端同被测试样端面的间距应不大于10“m。533离次模滤模器应确保扫描尾纤为单模输出，可将该尾纤在直径为25

13、mill的搅模器上绕3圈以滤除高次模。534包层模剥除器应采取一定措施消除被测试样中的包层模，通常光纤涂覆层已具有这种功能，如果没有这种功能时则应在被测试样的两端使用包层模剥除器，如果用一轻物将光纤夹持在包层模剥除器中，应注意避免这些部位上光纤产生微弯。2GBT 1597249200854输出光学系统541光检测系统使用与测量波长匹配的光检测系统，检测系统应将被测光纤所有的传导模耦合进入检测器光敏面上，以使检测灵敏度与模式基本无关。检测器连同信号前置放大器在接收光功率范围内应为线性响应(在士5范围内)。如果用光衰减器控制检测器上的光强，衰减器应没有明显的模式相关性。另外，检测系统的瞬时响应不应

14、有明显的模式相关性。有关模式相关性的试验在7144中有详细说明。除此之外，只要在测量过程中稳定(即TPuLsE(r)应满足7142和7143中士5的要求)，检测系统的瞬时响应可以是径向偏置量的函数。应限制检测系统的瞬时扰动，扰动的最大正向尖峰或负尖峰幅度应小于被测参考光信号峰值幅度的5。检测系统的时间抖动和噪声的综合影响应足够小，对于固定注入的测量系统，光时延连续测量时的波动应小于被测DMD值的5。对多个光脉冲进行波形平均可以减小时间抖动和噪声的影响。如果使用平均功能，则测量过程中所有波形都应使用同样的平均次数。在测量过程中，系统应始终保持在该稳定状态。542信号记录系统应用合适的仪器记录并显

15、示光信号波形，例如已校准了扫描时间的高速取样示波器。记录系统应能对检测到的多个脉冲进行平均处理。543延时设备用一种延时设备，例如数字时延发生器，提供在适当的时间触发检测电路的功能。延时设备应能触发光源或被光源触发，延时设备可以内置或外置在记录系统上。55数据处理设备本试验方法一般要求用计算机存储数据并进行结果运算。6试样和试样制备61试样试验样品应为梯度型折射率分布的A1类多模光纤。62试样端面试样的光输入端和输出端的端面应平整。63试样长度用合适的精确方法如GBT 15972222008中的方法测量光纤长度。64试样放置测量光纤时应以一种适当的方式支撑试样，使微弯影响最小。65试样定位被测

16、试样的输入端应与光注入系统的光输出端对准，被测试样的输出端应与光检测系统对准。7测量程序71 系统调节和系统响应测量711输出光耦合可用以下三种方法将扫描尾纤输出的光束耦合到光检测器中：方法一：将扫描尾纤直接同检测器连接；方法二：用一段短的(小于10m)与被测光纤相同类型的光纤连接光注入系统和光检测系统；3CBT 15972492008方法三：用一个透镜系统直接将扫描尾纤输出光束耦合到检测器中。712光脉冲幅度调节调节光脉冲的幅度使之与在测量过程中被测光纤所期望的最小峰值幅度匹配。通常当径向偏置量最大时，被测光纤的峰值幅度最小。713光脉冲信号捕捉调节光检测系统的时间刻度使之与从试样取数据时的

17、时闯刻度匹配，确保能捕捉到完整的光脉冲(见721)。714 ATrtn,st测定7141测量光脉冲波形，确定在峰值幅度的25处的时间宽度，此值称为TpuLsr，将用于DMD的结果计算，可以在连续的时间间隔内用线性插入法计算ATpuLsE以提高精度。7142丁PuLsE测量重复性应在被测DMD值的5以内。743如果使用711中的方法二或方法三的藕合方式。同使用方法一的耦合方式时TPuLsE结果的差异不能大于5。7144为验证检测系统的模式相关性，可准备一小段与被测光纤同类型的光纤样品，测量每一个径向偏置处的ATpuLSE值，这些结果应在被测DMD值的5以内。715 ATRvm的计算用附录A中的方

18、法根据TpuLsE、光源谱宽和光纤色散计算TREF。72检测系统调节721光脉冲波形采集光从扫描尾纤注入到被测光纤中，调节检测系统的时间刻度和触发时延。得到探测光斑在每一个径向偏置处的完整的光脉冲波形，波形中包括了所有主峰和幅值大于或等于主峰幅值1的拖尾峰。应以同样的时延和时间刻度采集完所有的数据。722纤芯定位找出被测光纤纤芯的中心，一种方法是用探测光斑在被测光纤端面上扫描，当探测光斑在任意一个“z”轴上扫描时，可以找出纤芯在该“z”轴上的两个边缘，光斑在一系列“。”轴上扫描时，可以找出纤芯在一系列“z”轴上的边缘，将这些边缘定作总接收光功率达到最大值的15时的预值位置，将光斑移向7C轴中心

19、，然后，将探测光斑在垂直的“，”轴方向扫描，找出纤芯边缘并将光斑移向“，”轴中心，必要的话，进行重复调节，直到符合要求为止当探测光斑充分对中时，DMD在“z”轴和“y”轴的正负方向上的值将是对称的。73试样测量731光斑扫描步进探测光斑以不大于2 tzm的步进从RINNER向ROUTER移动扫描，测量径向偏置R上的响应，在产品规范中将指定RINNER和ROUTER的范围。步进大小依据所指定的R1NNER和ROUTER的不同而不同，要求小于2 vm。例如：如果指定RINNER一0、ROUTER=17 vtm时，则扫描过程中光斑至少移动10次，即无论按(o，2，16，1 7)vm或(o，1，15，

20、17)gin的扫描移动方式都满足最低的步进要求，另外，可以用(o，1，2，16，17)pm的移动方式，即光斑移动18次。732信号测量和结果记录在每一个径向偏置R处测量光脉冲的波形，波形上主峰的边界和拖尾峰的边界均在波形最大幅度的25的基准面上，确定边界上的时间位置(见附录B)，在连续的时间间隔内用线性插入法确定主峰边界位置和拖尾峰边界位置以提高计算精度。记录每一个径向偏置位移上的主峰和拖尾峰边界上的时间。GBT 159724920088计算和说明81微分模时延811确定TEASE从73的记录结果中，找出RINNER和ROUTER之间所有的输出光脉冲中最短主峰边界时间记为TEAST。812确定

21、豇L0w从73记录结果中找出RINNER和ROUTER之间所有的输出光脉冲中最长拖尾峰边界时间，记为sLow。813计算DMD8131方法一(见附录A)用715中丁k值计算DMD=DMD=(TSLOWTFAST)一ATREF。用该式得到DMD测量结果的最小有效值是09(nEF)，其原因在附录B测量实例中进行了讨论。因而，当用以上等式计算的DMD小于09(TR口)时，结果均报告为“1 400 nm的波长范围，对NA=020的常规多模光纤，so=0101 ps(nmkm)；。；1 310 Nnl。GBT 15972492008附录B(资料性附录)测量讨论本试验程序主要集中在激励条件如图B。1所示的

22、某一周定范围内，最快模式和最慢模式之间的时延差。7FgT 毛Lnw、卅 A 卅 卜-一 八，nnsE17 *注：主峰边界和拖尾边界上的时间(最大幅值的25)用“+”标识。每一根曲线分别代表不同位置上蠢威的轨迹曲线，插图表示TpuLsE。圈B1理想的DMD测量图形从单模扫描尾纤中输出的光斑投射到被测光纤端面上时，在任意一个给定的偏移位置上，总能同时激励起几个不同的模群，使输出波形呈现出复杂的时问相关性，波形上通常会出现多个峰，并且无法确保能清晰地分离出单个的模群。对于一个给定的波形，主峰的边界和拖尾峰的边界均选择在接近波形最大幅度的25的基准面上。确定25的基准面的理由是：在指定的径向偏置位移处

23、，总有某一个模群的激励占主导地位，所有被激励的模群相互叠加，总的幅度超过单个模群的幅度，但是，即使所有的模式均有同样的时延，在25的基准面上也都能确保被主要激励的那个模群从同时激励的所有横群中分离出来。丁sLow和TFAST的差值大于DMD，差别大小取决于光脉冲的时间宽度、检测器带宽的限制、因光源谱宽和被测光纤色散所引起的模式展宽等因素。ATPuLSE包含了光脉冲时间宽度和检测器带宽限制的影响，在小的ATPULsE和假定光源谱宽为高斯形状的前提条件下，被测光纤输出波形中每个模式最大幅度的25的基准面上的时间宽度为：。h。一41n2娃D(A)L (B1)式中：8光源的rrfls谱宽，单位为纳米(

24、nm)D()色散，单位为皮秒每纳米千米(ps(nmkm)；L样品长度，单位为千米(km)。4瓶i疆从计算DMD时使用了最大幅度的25的界限，并且用光源的rrll$宽度定义光源特性时转换而来。被测光纤输出端每一个模式的25幅值全宽为：GBT 75972492008ATREF一(砩uI皿+f：l|rD。)12(B2)则DMD为：DMD一(TsLowTFAST)一TREF (B3)注意，TPuLS：由光脉冲宽度和检测器带宽决定，是一定值，而,xta,值随样品长度而改变。为了限制光源谱宽舨引入色散的影响，应根据被测DMD大小、试样长度和TpULSE大小确定所使用光源的谱宽。详情已在附录A中阐明。由于确定DMD大小时包括了比较在不同径向偏置位移处不同的测量波形之间的时间延迟差异，测量过程中的时间抖动、检测脉冲光的时间宽度均对测量结果存在潜在影响，为确保测量误差小于10，DMD溅量结果的最小有效值为09(Tk口)，这主要是由于系统总的时闯抖动所限制。在建立本测量方法的过程中，用检测到的光脉冲对系统响应去卷积也可作为计算TFST和TsLow的方法，可是，由于与DMD最小值对应的TFAST和TsLow的相对大小可以直接测量，因而，用一种极其复杂的去卷积的方法来得到TFAST和Tsrow的绝对大小并无太大优势，在DMD不小于09(ATREr)时简单地减去丁kEF的算法所产生的误差不超过1。