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Fluke DTX-1800測(cè)試多模單模光纖光源的選擇？

發(fā)布日期：2014年12月16日   瀏覽次數(shù)：13次   編輯：深圳連訊

測(cè)試多模單模光纖光源的選擇？

在福祿克測(cè)試技術(shù)中，F(xiàn)luke DTX-1800測(cè)試光纖設(shè)備的是DTX-1800加上DTX-EFM2和DTX-SFM2，以前有DTX-EFM2和DTX-GFM2為什么單模光源沒(méi)什么變化，而多模光纖測(cè)試的型號(hào)一變?cè)僮兡?，都是由于今天的光纖測(cè)試需求引起的，具體細(xì)節(jié)是怎樣的呢？我們來(lái)看下面這篇文章。

單模光纖接口的高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用 Fabry-Perot (FP) ?激光光源。用于 LAN ?網(wǎng)絡(luò)中的 FP ?激光波長(zhǎng)通常為 1310 nm ?或者 1550 nm ?。使用相似的激光光源來(lái)測(cè)量單模光纖的損耗。因?yàn)橛糜跍y(cè)量連接損耗的光源與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用光源的特性相匹配，所以所測(cè)損耗與傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)信號(hào)的損耗十分接近。?多模光纖則更加復(fù)雜一些。設(shè)計(jì)用于多模光纖的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備既可以使用 LED ?也可以使用激光光源。10/100 Mb ?以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中多數(shù)使用 LED ?光源。使用激光光源的速度更高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以支持 1 ?或 10 Gigabit ?網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。多模光纖所使用的通常是 VCSEL ?型激光器。VCSEL ?激光光源發(fā)出波長(zhǎng) 850 nm 的光束；能提供很高的數(shù)據(jù)傳輸速率；由于價(jià)格比 FP?激光器便宜很多，所以在成本上具有優(yōu)勢(shì)。?850 nm LED ?和 ?850 nm VCSEL ?發(fā)出的光是不同的。用技術(shù)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，這兩種光源的發(fā)光形態(tài)不同。 LED ?在多模纖芯的整個(gè)截面發(fā)光相對(duì)均勻。相反， VCSEL ?光源發(fā)出的光束狹窄，它發(fā)出的光集中在纖芯的中心，離開(kāi)中心后迅速減弱；到接近包層分界面的地方則基本消失。兩種不同的發(fā)光形態(tài)導(dǎo)致?lián)p耗測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)差異。?使用 LED ?測(cè)量的損耗大于使用 VCSEL ?測(cè)量的損耗。為了說(shuō)明這個(gè)差異，我們分別用 LED ?和 VCSEL ?光源來(lái)測(cè)試一段 200 ?米長(zhǎng) 62.5 ?μm ?的多模光纖。見(jiàn)圖 1。在 850 nm ?波長(zhǎng)值上，使用 LED ?與使用 VCSEL ?測(cè)量的連接損耗相差0.20?dB ?。在光纖損耗比較緊張的鏈路中，這種差異可能導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不合格(Fail)。

光纖鏈路的認(rèn)證 –普通（或默認(rèn)）光源規(guī)格與特定光源規(guī)格

TIA ?和 ISO ?標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，光纖鏈路的認(rèn)證應(yīng)該包括：在兩個(gè)常用波長(zhǎng)上對(duì)每根光纖的損耗進(jìn)行測(cè)量，并且確認(rèn)連接中的兩根光纖的極性。（水平布線 – 最大長(zhǎng)度 100 m – 只需要在一種波長(zhǎng)上進(jìn)行測(cè)試。）?TIA-568-B.1 ?標(biāo)準(zhǔn)參考了 TIA ?526-14 ?標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了已安裝的多模光纖鏈路的光功率損耗測(cè)試，OFSTP-14 ?標(biāo)準(zhǔn)的附件A ?則在新版本中定義了光源的光耦合效率CPR( Coupled Power Ratio)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了光耦合率的測(cè)量方法，把光源分為五類：一類(過(guò)填充)到五類(弱填充)。

一般來(lái)講，fluke DTX-1800和DSX-5000中， LED ?光源是1 類光源，而 FP ?激光是典型的5 類光源。 TIA-526-14 ?標(biāo)準(zhǔn)中的 Section 3 ?討論的就是這些光源。尤其在 3.1.3 ?節(jié)描述道：?“測(cè)試模塊中光源應(yīng)當(dāng)與附件A ?中定義的1-5 ?類光源中的某個(gè)類型的特性能夠匹配，如果在一份參考文件中沒(méi)有另外指定，則應(yīng)該使用1 類光源，并且要按照 Section 7.1.3 ?在測(cè)試報(bào)告中注明。一類光源測(cè)試得出的是損耗的最大值和最保守值?！?工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中光纖傳輸信號(hào)的一般自然狀態(tài)，他們?cè)诎惭b的鏈路中不作任何假定。正如上面提到的。那樣，LED ?光源(CPR ?一類)在多模光纖中的信號(hào)損失是較大的，因此除非特別需求和指定，結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)都建議使用LED光源來(lái)認(rèn)證測(cè)試多模光纖鏈路，這種測(cè)試提供了最差的鏈路測(cè)試結(jié)果。

表1：多模光纖鏈路認(rèn)證的光源選擇

然而，網(wǎng)絡(luò)擁有者希望知道光纖鏈路到底能不能支持一些特定應(yīng)用。比如，如果安裝的鏈路將用于支持千兆以太網(wǎng)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)工程師會(huì)要求當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器、服務(wù)器等）開(kāi)啟的時(shí)候，使用與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)際使用相同的光源來(lái)評(píng)估光纖的損耗性能，在這種情況下，工程師可能會(huì)選擇用VCSEL ?或者FP ?激光光源來(lái)做測(cè)試，由于測(cè)試光源與該應(yīng)用所使用光源類型完全匹配，所以測(cè)試的損耗結(jié)果最接近實(shí)際值。

當(dāng)對(duì)已經(jīng)安裝的多模光纖鏈路進(jìn)行測(cè)試看是否能支持升級(jí)到千兆以太網(wǎng)應(yīng)用時(shí)，用VCSEL ?或者FP ?激光光源測(cè)試的結(jié)果則是更合適的。?總之，標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)建議的是使用通用的測(cè)試方案，但是對(duì)于布線系統(tǒng)的部署來(lái)說(shuō)，如果這個(gè)信息與部署相關(guān)而且是已知的，網(wǎng)絡(luò)擁有者或咨詢公司可以在部署光纖系統(tǒng)時(shí)指定使用其它相關(guān)的光源。通用光源就是指CPR ?一類光源(LED ?光源)。?上述討論的關(guān)鍵在于，如果您需要使用非LED ?光源，那么需要在工作文檔中指明。（見(jiàn)表1）。

 

光纖傳輸?shù)幕驹?/h4>

激光VS. LED ?光源

激光發(fā)出的是能量非常高、集中（窄）的光束，而 LED ?發(fā)射出的光束能級(jí)較低，光束更分散。而且激光的脈沖頻率比 LED ?高很多，這是高速網(wǎng)絡(luò)需要使用激光的主要原因之一。在單模連接中，使用的是傳統(tǒng)的 Fabry-Perot ?激光器; ?新型VCSEL（垂直腔體表面發(fā)光）激光器則使用在基于多模光纖的短波長(zhǎng)千兆以太網(wǎng)絡(luò)中。

多模 VS. ?單模光纖

多模光纖與單模光纖在物理上的主要不同之處是光纖的纖芯尺寸。纖芯是傳輸光信號(hào)的中心玻璃導(dǎo)體。多模光纖有兩種纖芯尺寸，50.0 ?μm ?和 62.5 ?μm，而單模光纖只有 9 ?μm ?的纖芯尺寸。多模光纖允許光線在其纖芯以多路徑（或者模式）方式傳輸，而單模光纖，正如它的名字所表達(dá)出的，僅允許光線通過(guò)單一路徑傳輸。見(jiàn)圖2。決定部署多模光纖而不是單模光纖并不是基于光纖自身的成本，而是基于光電子學(xué)成本（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本），以及基于連接帶寬的要求和傳輸連接的長(zhǎng)度。單模光纖與激光光源相結(jié)合，要比多模光纖所能傳輸?shù)木嚯x更長(zhǎng)，傳送的帶寬更高。

多模光纖VS. ?激光優(yōu)化的多模光纖

激光優(yōu)化的多模光纖用于支持使用850 ?納米VCSEL ?光源的千兆以太網(wǎng)光纖鏈路中，以便達(dá)到局域網(wǎng)應(yīng)用(如校園網(wǎng)和建筑物內(nèi)的骨干光纖)的合理距離。與傳統(tǒng)的多模光纖相比，激光優(yōu)化的多模光纖直徑和衰減特性是一樣的，但擁有不同的折射率剖面分布。與傳統(tǒng)的多模光纖相比，使用類似激光的光源(VCSEL)加上這種光纖核心的傳輸特性使其可以傳輸更高的帶寬并支持更長(zhǎng)距離。

圖2：?jiǎn)文９饫w

高階模與低階模

光線能夠沿著許多可能路徑在多模光纖中傳輸，這些路徑具有不同的損耗特性。限制在光纖纖芯的中心的路徑或者模式稱為“低階?！保切┙咏w芯/包層分界面?zhèn)鬏數(shù)穆窂交蚰Ｊ椒Q為“高階?！?。當(dāng)測(cè)量多模光纖損耗的時(shí)候，這種區(qū)分很重要。由于光纖的彎曲，高階模更容易損耗。當(dāng)彎曲過(guò)緊時(shí)，高階模完全損失掉，而許多低階模繼續(xù)沿光纖傳播。由于纖芯在連接點(diǎn)處不重合，高階模也會(huì)首先被衰減。在使用 LED ?光源時(shí)，為了提高多模光纖損耗測(cè)量的可重復(fù)性和一致性，標(biāo)準(zhǔn)建議圍繞被稱作“心軸”的圓柱體包裹與光源相連接的測(cè)試光纜。在測(cè)試信號(hào)到達(dá) ?被測(cè)試鏈路之前，這些在光纜內(nèi)部的緊密包層或彎曲分離出高階模。如果心軸包層應(yīng)用于 LED ?光源跳線，測(cè)試中的光纖被測(cè)損耗將會(huì)降低。例如，當(dāng)測(cè)試如表2 所述的連接時(shí)，我們觀察到，使用心軸包層與不使用心軸包層，被測(cè)損耗有0.15 dB ?的差異。

表2 – ?使用心軸的情況下?lián)p耗結(jié)果的差異

因?yàn)镕luke DTX-1800單模光源，激光發(fā)出的是集中的光束，在多模光纖中，激光的發(fā)光形態(tài)幾乎不產(chǎn)生高階模。回憶一下 LED ?發(fā)出的圓錐形光分散到光纖的發(fā)光截面上，因此產(chǎn)生許多高階模。由 VCSEL ?發(fā)出的光類似激光的發(fā)光形態(tài)，發(fā)出狹窄集中的光束。這限制了纖芯中光的散射，提高了多模光纖的帶寬。而且，有激光或者 VCSEL ?時(shí)并沒(méi)有使用心軸，因?yàn)槠涓唠A模很少甚至沒(méi)有。若使用心軸的話，反倒會(huì)產(chǎn)生高階模。

應(yīng)用系統(tǒng)要求

應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)格中總是參照端到端連接，它在 TIA ?或者 ISO ?標(biāo)準(zhǔn)中定義成“信道(Channel)”。如果是分段安裝或是測(cè)試布線系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)的專業(yè)操作要求必須注意遵守總的信道限制。表3 在下面列出了許多應(yīng)用系統(tǒng)的最大建議長(zhǎng)度和最大連接損耗。很顯然，高性能的 Gigabit ?要求是最苛刻的?；诠饫w的帶寬等級(jí)，光纖長(zhǎng)度受到了限制；而且可允許的信道損耗明顯低于使用早期網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的信道損耗。?在千兆以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中指定的損耗限制接近 TIA ?或 ISO ?標(biāo)準(zhǔn)中指定的損耗限制，而早期網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)在更嚴(yán)格的TIA ?和 ISO ?規(guī)格之上顯示出一個(gè)明顯的差量或凈空。最新的規(guī)格基于以下性能：人們期望規(guī)格來(lái)自于不用考慮應(yīng)用系統(tǒng)的專業(yè)安裝布線系統(tǒng)。只要應(yīng)用系統(tǒng)不提出比 TIA ?或 ISO ?規(guī)格更高的性能要求，布線基礎(chǔ)架構(gòu)將不妨礙網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。

表3 – ?基于光纖介質(zhì)和光源的應(yīng)用系統(tǒng)要求

觀察千兆以太網(wǎng)應(yīng)用的最嚴(yán)格規(guī)范，其數(shù)值非常接近 TIA ?或 ISO ?的規(guī)范值，這可能引發(fā)測(cè)試多模光纖是否需要采用VCSEL 或 FP ?激光光源的爭(zhēng)議。比如，用戶要求安裝部署激光優(yōu)化光纖以支持未來(lái)的 1G-10G ?的以太網(wǎng)應(yīng)用，但起初安裝的是100M 的以太網(wǎng)設(shè)備。此時(shí)若使用VCSEL ?或FP ?激光光源做測(cè)試，那么您將知道這不能獲得該條鏈路在最差情況下的損耗值。最初部署的100M ?以太網(wǎng)應(yīng)用，由于相對(duì)于TIA ?或ISO ?標(biāo)準(zhǔn)有很大的余量，不會(huì)受到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的任何影響。也許更重要的是在安裝鏈路時(shí)就要確保其能在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)適當(dāng)?shù)刂С智д滓蕴W(wǎng)技術(shù)，使得鏈路長(zhǎng)度和損耗值都符合規(guī)范的要求。

參考閱讀：如何通過(guò)環(huán)形通量提高多模測(cè)試準(zhǔn)確性：http://qqmmqq.cn/archives/ef-2.html

本文關(guān)鍵字: dtx-1800, 單模光源, 多模光源
原創(chuàng)標(biāo)題：Fluke DTX-1800測(cè)試多模單模光纖光源的選擇？
原文鏈接：http://qqmmqq.cn/archives/fiber-source.html
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