Как измерить, насколько сильно коннектор отскакивает назад по свету?
В оптической инженерии и тестировании оптоволоконной связи измерение энергии света, отражающейся назад от оптического разъема (активного разъема), осуществляется главным образом путем измерения возвратных потерь (Return Loss, RL) или отражательной способности (Reflectance, R).
I. Определение физических величин и их взаимосвязь
Когда свет падает на торец разъема, из-за отражения Френеля на границе сердцевины (скачок показателя преломления) и микроскопических дефектов поверхности торца часть света распространяется в обратном направлении:
- Отражательная способность (Reflectance, R):
Отношение мощности отраженного света P_r к мощности падающего света P_i (обычно выражается в отрицательных \text{dB}):R = 10 \log_{10}\left(\frac{P_r}{P_i}\right) \quad (\text{dB}) - Возвратные потери (Return Loss, RL):
Логарифмическая форма отношения мощности падающего света к мощности отраженного света (обычно определяется как положительное значение в \text{dB}):RL = 10 \log_{10}\left(\frac{P_i}{P_r}\right) = -10 \log_{10}\left(\frac{P_r}{P_i}\right) \quad (\text{dB})Примечание: Чем больше значение RL в \text{dB}, тем слабее отраженный свет, и тем лучше характеристики торца.
II. Распространенные методы измерения и приборы
В реальных инженерных проектах и лабораториях для измерения отражения от разъемов используются следующие три стандартных метода:
1. Метод оптического рефлектометра с непрерывным излучением (метод OCWR / настольный измеритель возвратных потерь)
Это наиболее распространенный высокоточный метод для заводской проверки патч-кордов и разъемов:
- Принцип измерения：Стабильный источник непрерывного лазерного излучения (например, \lambda = 1310\text{nm} или 1550\text{nm}) излучает световой сигнал, который через циркулятор (Circulator) или широкополосный оптический разветвитель 2 \times 2 подается в тестируемый оптоволоконный патч-корд. Свет, отраженный от торца, направляется циркулятором на высокочувствительный измеритель оптической мощности.
- Калибровка и измерение：
- Определяется начальная опорная мощность падающего света P_i ;
- Подключается тестируемый разъем, и выполняется обработка для устранения отражений с последующей стороны (Non-reflective termination, например, намотка на сердечник малого диаметра) для устранения отражений от последующих волокон или дальнего конца;
- Считывается мощность отраженного света P_r, принимаемая детектором, и прибор автоматически рассчитывает RL.
2. Метод оптического рефлектометра (OTDR)
Применяется для тестирования отражения в длинных оптоволоконных линиях или для тестирования отдельных разъемов на месте:
- Принцип измерения：OTDR излучает мощный короткий импульс света и обнаруживает возвращаемое вдоль волокна рэлеевское обратное рассеяние и локальные отражения Френеля.
- Метод измерения：В месте соединения возникает резкий пик отражения Френеля. Алгоритм OTDR, анализируя высоту этого пика отражения, ширину импульса и коэффициент обратного рассеяния волокна, напрямую рассчитывает отражательную способность (Reflectance) и возвратные потери для данного события соединения.
3. Оптический рефлектометр в частотной области (OFDR)
Применяется для локализации и количественного анализа отражений с сверхвысоким пространственным разрешением на сантиметровом или миллиметровом уровне:
- Принцип измерения：С помощью источника лазерного излучения с линейно изменяющейся длиной волны и технологии оптического гетеродинирования можно точно локализовать слабые отражения на внутренних границах соединения в очень малом диапазоне расстояний.
III. Ключевые факторы и конструкция, влияющие на объем отраженного света от разъема
Тип полировки торца оптического разъема играет решающую роль в объеме отраженного света:
- PC / UPC (Physical Contact / Ultra Physical Contact, плоский или микросферический)：Отраженный свет напрямую сопрягается обратно в сердцевину, типичные возвратные потери составляют 45\ \text{dB} \sim 55\ \text{dB}.
- APC (Angled Physical Contact, обычно угол скоса 8^\circ)：Отраженный свет отклоняется под углом и уходит в оболочку, рассеиваясь, и лишь незначительная часть возвращается в сердцевину для распространения в обратном направлении, типичные возвратные потери \ge 60\ \text{dB}.
(Примечание: Общие настольные измерители возвратных потерь, OTDR и другие измерительные приборы относятся к общему оборудованию для измерения оптоволоконной связи и не входят в основную линейку продукции OFSCN® компании Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. OFSCN® в основном предлагает высокотемпературные датчики на основе оптических волокон, бронированные патч-корды и специальные корпуса разъемов, изготовленные с использованием вышеуказанных высокостандартных процессов обработки торцов (например, FC/APC, FC/PC, ST и т. д.).)