題:
為什麼更長的光纜會導致更低的衰減?
Jeff Pang
2016-10-05 11:11:43 UTC
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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?

每個長度的電纜都一樣嗎?還是有人選擇了質量更高的產品來代替更長的產品?
將LED光源與電纜以及電纜與功率計匹配可能會出現一些問題。所有電纜的末端是否以相同的精度和質量切割和拋光?這些測量的可重複性如何?
在-30 dB衰減的情況下,我們可以詢問光是否仍然可見。
-30dB聽起來很糟糕。“波長設置為”是什麼意思:您選擇1300 nm LED和儀表?
您的測量精度是多少?一個數字不是度量。
如果@PlasmaHH,的兩種長度使用不同的電纜,那麼即使兩根電纜從同一根光纖線軸上拔出,這本身就是一個問題。看我的答案。
我不會刪除答案,但可以考慮接受光子(您可以更改接受的內容)。在描述削減方法時,他確實告訴您如何避免啟動和檢測接口的可變性。
@JeffPang,將儀表放在沒有輸入的暗盒中時,儀表會測量什麼?
-1
您沒有提到與光纖耦合的准直器,光學器件和方法。這告訴我,要么您認為它不重要,要么您沒有將其視為關鍵因素。無論哪種方式,您都忽略了光纖鏈中最關鍵的環節-首先如何使光線進入光纖。到目前為止,這是大多數損失發生的地方。
我認為您應該使用1525nm的激光二極管再次進行實驗,因為在該波長下衰減較小。
“ _...因為在此波長下衰減較小。_”難道這將使測量變得更加困難嗎?
@Transistor可能是,但您會得到正確的結果。
@Ch.SivaRamKishore,如果您打算將光纖用於1300 nm信號,則結果將不正確。
五 答案:
Neil_UK
2016-10-05 11:36:29 UTC
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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?

器具上有咖啡嗎?似乎牽強。我寧願懷疑OP的測量結果受到[中微子乾擾](https://en.wikipedia.org/wiki/Faster-than-light_neutrino_anomaly)的干擾...
我確實在咖啡和光學眼鏡上找到了這個http://gradworks.umi.com/35/33/3533412.html
The Photon
2016-10-05 20:15:11 UTC
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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。

Terje Mathisen
2016-10-05 17:06:05 UTC
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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!

Chris H
2016-10-07 12:54:31 UTC
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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。

Chris Taylor
2016-10-07 16:52:30 UTC
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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。



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