光纤通信技术是近年来发展*为迅猛的通信技术，是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中高速信息网的主要传输工具。由于光纤的传光性能*其*良，因此光纤通信方式现己成为光通信的主流。在现存及设计的光纤通信系统中，我们必须对其进行测量以确定现存及设计的光纤通信系统是否能够达到系统要求。光纤通信的测量应包括光纤本身的测量和光纤通信系统的测量。

*、光纤参数的测量

１．单模光纤模场直径的测量
       从理论上讲单模光纤中只有基模传输，基模场强在光纤横截面的存在与光纤的结构有关，而模场直径就是衡量光纤模截面上*定场强范围的物理量。对于均匀单模光纤，基模场强在光纤横截面上近似为高斯分布，通常将纤芯中场强分布曲线*大值１?ｅ处所对应的宽度定义为模场直径。简单说来它是描述光纤中光功率沿光纤半径的分布状态，或者说是描述光纤所传输的光能的集中程度的参量。因此测量单模光纤模场直径的核心就是要测出这种分布。测量单模光纤模场直径的方法有：横向位移法和传输功率法。
下面简单介绍*下传输功率法：
       取*段２米长的被测光纤，将端面处理后放入测量系统中，测量系统主要由光源和角度可以转动的光电检测器构成。光纤的输入端应与光源对准。另外为了保证只测主模而没有高次模，在系统中加了*只滤模器，*简单的办法是将光纤打*个直径６０ｍｍ的小圆圈。当光源所发的光通过被测光纤，在光纤末端得到远场辐射图，用检测器沿*坐标作测量，即可测得输出光功率与扫描角度间的关系。然后，按模场直径的定义公式输入Ｐ和θ值，由计算机按计算程序算出模场直径。

２．光纤损耗的测量
       光纤损耗是光纤的*个重要传输参数。光纤有衰减，光纤中光功率随指数的规律减小的。但是，对于单模光纤或近似稳态的模式分布的多模光纤衰减系数ａ是*个与位置无关的常数。若设Ｐ（Ｚ１）为Ｚ＝Ｚ１处的光功率，即输入光功率。若设Ｐ（Ｚ２）为Ｚ２处的光功率，即这段光纤的输出功率。
       因此，只要知道了光纤长度Ｚ２－Ｚ１和Ｚ２、Ｚ１处的光功率Ｐ（Ｚ１）、Ｐ（Ｚ２），就可算出这段光纤的衰减系数ａ。测量光纤的损耗有很多种办法，下面只介绍其中的两种办法。
ａ．截断法
       截断法是*种测量精度*好的办法，但是其缺点是要截断光纤。取*条被测的长光纤接入测量系统中。然后，保持光源的输入状态不变，在被测量光纤靠近输入端处将光纤截断，测量光功率Ｐ（Ｚ１）。这个测量过程等于测了１－２两点间这段光纤的输入光功率Ｐ（Ｚ１）和输出光功率Ｐ（Ｚ２），又知道“１”、“２”点间的距离Ｚ２－２ｌ，即可算出这段光纤的平均衰减系数。
       在测量方框图中斩波器是*种能周期断续光束的器件。例如是*个有径向开缝的转盘。它将直流光信号变为交变光信号，作为参考光信号送到锁相放大器中，与通过了被测光纤的光信号锁定，以克服直流漂移和暗电流等影响，以确保测量精度。
ｂ．背向散射法
       用背向散射法测量光纤损耗的原理与雷达探测目标的原理相似。在被测光纤的输入端射入*个强的光脉冲，这个光窄脉冲在光纤内传输时，由于光纤内部的不均匀性将产生散射（当然遇到光纤的接头及断点将产生更强烈的反射）。这种散射光有*部分将沿光纤返回向输入端传输，这种连续不断向输入端传输散射光称为背向散射光。从物理概念上看，这种背向散射光就将光纤上各点的“信息”送回了输入端。靠近输入端的光波传输损耗少，故散射回来的信号就强，离输入端远的地方光波传输损耗大，散射回来的信号就弱。人们就用这种带有光纤各点“信息”的背向散射对光纤的损耗等进行测量。这个测量仪器称为光时域反射仪，简写成ＯＴＤＲ。
       光时域反射仪的工作原理是：**用脉冲发生器调制*个光源使光源产生窄脉冲光波，经光学系统耦入光纤。光波在光纤中传输时出现散射，散射光沿光纤返回，途中经过光纤定向耦合器输入光电检测器，经光电检测器变为电信号，再经放大及信号处理送入显示器。其中对信号处理的原因是，背向散射光非常微弱，淹没在*片噪声中，因此，要用取样积分器积分，在*定时间间隔对微弱的散射信号取样并求和。在这过程中，由于噪声是随机的，在求和时抵消掉了，从而将散射信号取了出来。用ＯＴＤＲ除了可以测量光纤的损耗以外，还可以观察光纤沿线的损耗情况，以及某损耗突然变化点的装置，光纤接头的插入损耗等。
       ＯＴＤＲ还有*个工程上的重大用处，能够方便地找出光纤的断点。现在用ＯＴＤＲ测量光纤损耗是*常用的*种方法。*点是测量非破坏性，功能多，使用方便。但是，在使用时始终有*段盲区。另外用ＯＴＤＲ从光纤两端测出的衰减值有差别，通常取平均值。

３．光纤色散与宽带的测量
       光纤的色散特性是影响光纤通信传输容量和中继距离的*个重要因素。在数据信号通信中，如色散大，光脉冲展宽就严重，在接收端就可能因脉冲展宽而出现相邻脉冲的重叠，从而出现误码。为了避免出现这种情况，只好使码元间隔加大，或使传输距离缩短。显然这就使得传输容量降低，中继局距离变短，这是人们所不希望的。在模拟传输中，同样由于色散大，不同频率的模拟光信号频谱不相同，在接收端就会使模拟信号出现严重失真。同样为了避免出现这种情况，只好使传输模拟带宽下降，或传输距离缩短，这是人们所不希望的。
       为此，高码率、宽带宽模拟信号的光纤通信系统中对光纤的色散就要认真考虑。如同前面所述，因为光纤色散造成光脉冲的波形展宽，这是从时域观点分析的情况，若是从频域角度来看，光纤有色散就表示光纤是有*定传输带宽的。因此脉冲展宽和带宽是从不同角度描述光纤传输特性的两个紧密联系的参量。
       从测量方法上与此对应也有两种方法。*种是从时域角度来测量光脉冲的展宽；另*种是从频域角度来测量光纤的基带宽度。

二、光纤通信系统的测量

１．光发射机发送光功率的测量
       因为在实际的光纤通信系统中，光发射机的输出光功率是在有信号调制的情况下，光源输出的功率，故在测量光发射机发送光功率时，就用信号对光源进行强度调制。

２．光源消光比的测量
       在数据光传输系统中，*部性能*异的光端机的发射机盘在传数字信号过程中，发“０”码时，应无光功率输出。但是，实际的光发射机由于光源器件本身的问题，以及直流偏置，致使发“０”码时也有微弱的光输出，由理论分析可见，这种情况将使接收机的灵敏度下降，描述光发射机上述这种性能的指标，就是消光比ＥＸＴ。

３．光接收机灵敏度的测量
       当测模拟传送系统的光接收机灵敏度时，我们可以知道信号发生器为模拟的测试信号发生器，检测器为模拟视频信号测试仪。在光接收机端，逐渐加大光衰减器的衰减量，（即表示输入光接收机的输入信号逐渐减少），这时由信号测试仪测出的信号指标变劣，直到它有*个指标迅速下降到规定的指标以下时，例如甲*指标（即表示此时接收机的信号输出已经达不到指标要求的临界状态），这时将光功率计接到光衰减器的输出端，由此测到的光功率Ｐｍｉｎ即是接收机的灵敏度。
当测数据传输系统的光接收机灵敏度时，我们可以知道信号发生器为码型发生器，检测器为误码检测器，测试方法雷同，只是误码检测仪读出的是误码率。

４．光接收动态范围的测量
       光接收机的动态范围Ｄ＝１０ｌｇ?Ｐｍａｘ?Ｐｍｉｎ?。在数据传输系统中，式中Ｐｍａｘ指满足误码率指标下，接收机的*大输入光功率，Ｐｍｉｎ即为接收机的灵敏度。因而，测量光接收机的动态范围时，只要测出在*定误码率指标下，接收机的Ｐｍａｘ和Ｐｍｉｎ值并代入式中即可算出动态范围。

５．数据光纤通信系统测量中的眼图
       *种用直观方法来判断光纤接收机码间干扰的办法，就是用眼图来进行分析。将这种随机的数字输出信号接入示波器，如果将示波器的扫描周期调整到上述脉冲序列周期Ｔ的整数倍上，显然示波器将被同步，屏幕上的图形将稳定下来。
由于示波器水平扫描每３Ｔ就扫描*次，因此?这个随机脉冲序列中每个三码元段将重叠在*起。又因荧光屏的余辉，使得屏幕上所呈现的图形不是*次扫描产生的三个码元段，而是若干段重叠在*起。
       从眼图形成过程可以想象，如果无码间干扰和噪声，则该眼图像人的眼睛*样完全张开，而且图形清晰；当有码间干扰存在时，图中的“眼睛”不能完全张开，而且图形不清楚。如既有码间干扰又有噪声，则眼睛张开更小，图形更不清晰。