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光学指标之回波损耗测试

2020-09-25 16:39:49 山东万硕光电设备有限公司 阅读

什么是回波损耗?

回波损耗,简称回损RL(Return Loss),用返回的光波来定义发射光波的损耗;回损=10lg(入射光/反射光)(RL单位:dB)

Why 光器件要测回损?

回答这个问题前,先讲清楚光器件的光路,然后大家就能理解了;如下,为发射光器件TOSA,Pin两端给电流,fiber端出光的光功率测试;

图片1 (2).png

将TOSA的结构细化:

图片2.png

housing/barrel/receptacle是什么?

大家就理解成”全部是配件,用途是固定Chip和光纤同轴”就行了;把激光光路画出来(红色):Chip发出激光,经lens汇聚,耦合进光纤测出功率值;

图片3.png

进一步解剖TOSA:

图片4.png


激光从Chip中发出,每经过一个界面(如lens表面、fiber端面)均会产生不同程度的反射光;反射光累积到一定程度就会影响Chip的性能,危害整个光通信系统;我们总是期待最低的反射值,所以要对反射光进行监测;

怎么测呢?

Chip是密封在TO-56管体内部的,没法直接测反射光;那么就采取间接测量的方法:光路反方向,从右侧fiber端进入一束光,测反射回来的光,10*Log(入射光/反射光)即为回损;因光的可逆性,定性评估光器件内部反射情况;回损具体怎么测呢?

我们选择用1:2分路器测:

图片5.png

搭建回损测试架构:

以下,光功率计切换到dBm档位;

1.光源发光,光功率计接收,测得PL

图片6.png图片17.png

2. 光源发光,从A路进,B路出,测得PB

图片7.png图片18.png

3. 光源发光,从B路进,C路出,测得PB-C

图片8.png

4.光源发光,从A路进,经B路返回,C路出,测得Pc;

图片9.jpg

回损RL=PB-Pc-PB-C+PL

此公式的由来,无非是将光从各个方向进入光纤中的杂散光等干扰光补偿清除掉,仅得出经TOSA反射的光的值;搜集测试数据,进行分析,剔除粗大误差,最后得出回损测量值;做了这么多工作,终于测出回损了,看似很赞,对不对?

遗憾地告诉大家:这种测量方式意义不大,测试过程复杂,稍有一个不小心,某环节光纤端面脏了,测试结果将会有10dB以上的误差引入,导致前功尽弃;

如下,为回损测试最后一个测试步骤的细化图:

图片10.png


测试时,引入的误差源:

1.光纤端面脏了;

2.每次光纤的对接,同心度不同、倾斜角度不同;

3.连接器没拧紧;

4.光源稳定性影响;

5.线性误差,如测试过程将测量档位由0.1dB切换到0.01dB;

6.光纤的移动及机械拉伸改变光在光纤中的偏振态;

为什么测回损要考虑这么多细小的误差源呢?因为回损测量的精度太高了;比如,RL=20dB,什么概念呢?20dB=10*Log(射光/射光);则10*Log(射光/射光)=-20dB;得出,射光/射光=1%;TOSA发光1mW的话,反射光=1mW*1%=0.01mW;可以看出,反射光的量级是很小的,所以对误差源是非常敏感的;所以,想要测回损,还是选用专业的回损测试仪吧:连接一根光纤就能测了,原理跟上述步骤类似,不同的是,误差源等因素被集成到仪器内部滤波、补偿掉了;

回损仪实物:

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回损仪测试原理图:

图片12.png

测试只需两步:

1.校准,用3D符合协议的标准光纤,在直径3~5mm的绕纤棒上,缠绕5圈(将光从光纤中滤除)进行清零,然后松开缠绕的光纤,此时回损仪若显示的回损值为14.9dB,则校准OK(对空气校准法);

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光纤缠绕滤光的原理:

1,利用光纤的弯曲损耗特性,使得入射角<全反射角,光从光纤中折射出去;

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2,将待测光器件连接校准后的回损仪,即可测出回损值;


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