我剛剛在大學裡進行了一項實驗,研究了光纜的衰減與光纜長度和類型的關係。
該實驗是在LED光源和另一端連接了功率計的情況下進行的。
將波長設置為1300nm,結果如下:
單模(1米)= -36.14 dBm
單模(10米)= -36.12dBm
多模(1米)= -35.94dBm
多模(10米)= -18.48dBm
任何人都可以向我解釋為什麼隨著電纜長度的增加,接收功率會變高,以及為什麼多模光纖電纜的接收功率比單模電纜還要高?
我剛剛在大學裡進行了一項實驗,研究了光纜的衰減與光纜長度和類型的關係。
該實驗是在LED光源和另一端連接了功率計的情況下進行的。
將波長設置為1300nm,結果如下:
單模(1米)= -36.14 dBm
單模(10米)= -36.12dBm
多模(1米)= -35.94dBm
多模(10米)= -18.48dBm
任何人都可以向我解釋為什麼隨著電纜長度的增加,接收功率會變高,以及為什麼多模光纖電纜的接收功率比單模電纜還要高?
這是測量科學家必須進入完全懷疑和調查模式的地方。
第一件事。纖維作為一種被動材料,是有損耗的。它吸收能量。因此,到達一段光纖末端的功率將小於所發射的功率。期。沒有參數。我們不會在這裡過分團結。
那是什麼引起您的觀察?
S單模,1m -36.14dBm,10m -36.12dBm
您的測量重複性如何?斷開並重建連接,然後再次測量幾次(最小3次,但5或10次更好)。只有這樣,您才能看到0.02dBm是重要的物理效果還是幸運的巧合。
分別為20m和30m。 0dB +/- 0.1dB是10m光纖的合理吸收水平嗎?我不知道,這就是您要測量的。您可以放心,以dB為單位的光纖損耗對於更長的長度將是累加的(對於單模,如果有多個模傳播,則總功率可能不正確,但對於每種模而言,它仍然正確。 >),因此(一旦您處於單模運行狀態),您應該能夠繪製光纖長度與dB損耗的線性關係圖。請記住,兩點組成的統計圖非常差。
最後,我使用了“到達終點”和“發動的力量”這兩個詞。光纖中的功率不一定與測試設備中的功率相同。接口將產生不確定性,它們會斷電。功率損耗取決於軸向對準,間隙,光纖端面的表面光潔度(因此要做好多少準備)。測量結果表明,短光纖比直接進入接收器的光損耗要低,因為這與光耦合效率有關。
在我上面要求您進行的重複性測量之外,這不僅是相同組件的多次重複組裝(正在測量您的可變性),而且還對名義上相同的不同樣本進行了重複組裝(可變性系統以及您提供的工具和方法是否可以重複使用)。因此,請製作3個或更多1m光纖樣本並進行比較。
S單模1m 36.14dBm,多模1m 35.94dBm
再次確定特徵性的可重複性,然後再得出關於0.2dB的測量差異是否顯著的結論。
單模和多模光纖可能具有不同的光學孔徑,因此具有不同的耦合損耗,而與它們的傳輸損耗完全無關。準備一些“零長度”纖維,或在設備允許的範圍內將其接近零,然後進行測量。並分別為10m,20m,30m繪製圖。 然後您可以開始說它們之間存在顯著差異。
多模1m -35.94,10m -18.48dBm
不。考慮到上面的其他度量,出了點問題。您將咖啡灑到了設備上,或者有人在轉身時調整了一些東西以笑。再次測量。
所以您認為進行測量和得出結論很容易?否。根據實驗可重複性測試您發現的任何差異。一次改變一個因素。考慮所有可能的因素並對其進行控制。請記住,如果存在差異,那麼在您重複進行測量時,差異將持續存在。如果您一次只看到某件事,那是效果,是您,還是您沒有想到的事情?
其他答案表明您的實驗可能出了一些問題。讓我告訴您如何正確進行光纖衰減測量。
標準技術稱為削減測量。
這意味著您設置的源可以餵入一長段光纖(例如10 m)。然後,您可以將光纖的輸出定向到大面積檢測器(足夠大以捕獲基本上所有從光纖出射的光)或積分球(這實際上是捕獲的最佳方法)所有輸出光)。測量光輸出。
現在,在不干擾光與光纖耦合的情況下,將光纖切回較短的長度(在您的情況下為1 m)。像以前一樣捕獲輸出光,然後測量輸出功率。
使用此技術的原因是,發射效率通常變化很大,尤其是在台式測量中。您只需將光纖與光源的位置對準幾分之一度或幾微米的位置,即可輕鬆地增加或減少3或6 dB(對於單模光纖,甚至更多)。儘管您沒有描述斷開或重新連接源的方式或時間,但這可能是實驗中的一個錯誤源。
另一個值得關注的問題是包層模式。這是耦合到包層中的光,可能會傳播幾米,但與所需模式下的光相比,衰減會更高。為避免測量包層模式的影響,最好使用更長的光纖長度進行測量。例如,以100 m的光纖開始,然後將其切回90 m以進行衰減測量。
Edit:另一期。如果要測量這麼短的長度,則需要確保光源非常穩定。大概首先在幾個小時內每秒測量一次光源,以確保其輸出功率的變化不超過您期望的光纖衰減的一小部分。
Neil_UK的答案很明顯,即您的測量結果已損壞。:-(
第一個也是最明顯的問題是長度選擇為1m和30m:這兩個長度都在邊緣效應範圍內,即光纖末端連接的質量將主導任何實際的衰減損耗。
尤其是,高質量的1300 nm單模光纖可以非常接近理論上的最小損耗,這是每公里dB的一小部分,這就是跨大西洋電纜如何僅需幾個放大器就可以工作的方式。
如果我們假設較便宜的光纖在0.1至1 dB / km的範圍內,則30m長度的損耗仍然可以忽略不計。請嘗試1-10公里!
您自己進行的單模測量將表明,插入/耦合損耗占主導地位,並且差異在誤差範圍內(dB測量的第4個有效數字不是很重要)。如果有人將1m單模光纖錯誤地標記為多模,那麼您的結果將在合理範圍內保持一致。
耦合到多模光纖通常效率更高-它只是一個更大的目標,具有更多的空間來使所有物體稍微錯位並仍然吸收大部分光。
您的實驗主要告訴您的是,使用單模光纖並非易事。
您使用哪種類型的光纖?單模還是多模?如果是多模,是62.5 um還是50um?
將信號插入錯誤尺寸的電纜中會立即造成損失。此外,您使用什麼連接器端接光纖?發射器和接收器是為單模式還是多模式設計的?
通常,多模波長使用850nm和1300nm,而單模使用1310nm和1500nm光學窗口。
我使用過的大多數高端光接收機的接收靈敏度往往約為-28,-30 dBm。您所測量的接收電平似乎是噪音。沒有連接到接收機時,接收機顯示什麼?
通常,光纖跳線的顏色也如下:黃色-9um的單模。橙色,多模為50um。灰色,為62.5 um。
另一方面,多模光纖的損耗通常為每公里1.5dB,單模光纖的損耗為每公里0.15dB。測量幾米的光纖不會告訴你很多。