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白皮書：光纖環(huán)型通量循環(huán)法測試

簡介

多模光纖光源的環(huán)型通量 (EF) 發(fā)射一直受到標(biāo)準(zhǔn)委員會、設(shè)備供應(yīng)商和用戶的歡迎。TIA 工作小組 TR42.11 啟動了大型循環(huán)法測試，這吸引了許多有興趣的參與者以及許多 IEC 和 ISO 小組委員會成員。啟動的此次循環(huán)法測試旨在檢查用于 EF 測量設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。有人懷疑由于 EF 是受限發(fā)射，因此 EF 設(shè)備可能不具有可降低測量不確定性的精度。數(shù)年前在 IEC SC86B 標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)進(jìn)行了類似測試，數(shù)據(jù)顯示被測的某些模發(fā)射設(shè)備超出了 EF 模板。如果測試時對設(shè)備進(jìn)行了正確校準(zhǔn)，就不會出現(xiàn)這個問題。新循環(huán)法測試的目的在于測量 EF 測量設(shè)備的變化性，并幫助進(jìn)行此類型測試的人員樹立信心。循環(huán)法測試為期 19 個月。測試樣本經(jīng)過了代表北美、歐洲和日本公司的 14 名參與者的評定。研究中使用過了五種不同類型的近場發(fā)射測量設(shè)備。循環(huán)法使用的測試樣本是兩個 LED 雙波長光源。由于循環(huán)法的目的是測量 EF 設(shè)備之間的差異，因此這些測試樣本本身并不代表經(jīng)過校準(zhǔn)符合 EF 的發(fā)射。

測試協(xié)議

測試期間使用的 LED 光源是包含雙波長 850/1300 nm“組合器”的生產(chǎn)單元。兩種光源均可配合 50 ?m 或 62.5 ?m 光纖測試線使用。光纖測試線長度為 1 米，被永久固定在光源的隔板上。用于 50 μm 和用于 62.5 μm 的儀器如測試線般安裝在平臺上。測試期間只可操作一小段測試線。測試線上安裝了用作調(diào)諧模式過濾器的多個“空轉(zhuǎn)”。對模式過濾器進(jìn)行了“調(diào)諧”，以將 850 nm 設(shè)置在 EF 模板的目標(biāo)上。1300 nm 響應(yīng)保持在 EF 模板內(nèi)，但與其目標(biāo)之間存在偏差。EF 設(shè)備帶有獨立的用于 850 nm 和 1300 nm 的成像系統(tǒng)時會出現(xiàn)此情況。參與者收集了不同 EF 案例的數(shù)據(jù)：850/1300 nm 用于 50 ?m 布線，850/1300 nm 用于 62.5 ?m 布線。為了進(jìn)行簡化，并且由于對 50 ?m布線數(shù)據(jù)的更多關(guān)注，此份文件只顯示了該數(shù)據(jù)。要求各參與者進(jìn)行三次測量，但在最終分析時使用的是平均值。為便于控制，將光源返還至名為“參照測試臺”的原始地點，在此對其進(jìn)行重新檢查、更換電池等操作。在將光源交付給參與者之前收集數(shù)據(jù)，參與者完成測量并返還光源。北美和歐洲各設(shè)有一個EF 參照測試臺。在各參照測試臺處進(jìn)行的測量被用于建立基線。

目的

此次循環(huán)法測試的目標(biāo)包含多個部分如前所述，主要原因是評估 EF 測試設(shè)備之間的差異。第二目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)測量的異常和異常值，以確定根源。第三目標(biāo)是獲得 EF 測試的信心，因此將測試儀器用于現(xiàn)場時，我們可以感受到對網(wǎng)絡(luò)衰減測量的信心。第四目標(biāo)是進(jìn)行所有參與者測量數(shù)據(jù)平均值的不確定性分析，并為測量指定設(shè)置不確定性。

數(shù)據(jù)解釋

為了降低不明確性并排除循環(huán)法測試的樣本變化性，我們對測試結(jié)果進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。換言之，參與者的測試是相對于將樣本交付給參與者之前進(jìn)行的基線測試進(jìn)行的?；€測試用于以 EF 模板量級為界限建立新的 EF 目標(biāo)。100% 和 -100% 界限表示 EF 上限和下限之間的范圍，不是真實值。

EFLΔ 和 EFUΔ 表示相對于 EF 目標(biāo)（現(xiàn)已被基線測試代替）的 EF 模板量級?；€ #5 是向參與者發(fā)送樣本之前進(jìn)行的測試。測試 #5 是實際的參與者測試。后測試 #5 是參與者 #5 返還樣本之后進(jìn)行的測試。在此示例中，參與者 #5 保持在 EF 模板內(nèi)。更多詳情參見圖 1。

圖 1 – 對比前后基線測試的測試結(jié)果

長期偏移

在循環(huán)法測試之初觀察到了樣本的偏移現(xiàn)象。由于在測試方法中采用了標(biāo)準(zhǔn)化測量，因偏移可能已影響到結(jié)果，因此未被包含在數(shù)據(jù)中。獨立測試表明測試線使用的 3 mm 護(hù)套出現(xiàn)收縮。經(jīng)過數(shù)周，這種收縮在溫度升高的恒溫槽中重現(xiàn)。收縮使得模式過濾量多于測試樣本首次設(shè)置的過濾量。圖 2 顯示了 9 個月的期限內(nèi) EF 響應(yīng)的變化。原始測試樣本被設(shè)置在位于兩個虛線中間的 EF 目標(biāo)上。如果不熟悉 EF 模板，圖 2 只顯示了 20 ?m 和 22 ?m 處的模板。此區(qū)域是對使用測試設(shè)備進(jìn)行的損耗測量影響最大的區(qū)域。

圖 2 – 9 個月的期限內(nèi)的樣本偏移

850 nm 50 μm 測試結(jié)果為了簡明起見，此份文件中并未顯示所有數(shù)據(jù)。由于 50 ?m 布線中的 850 nm 處是最重要的區(qū)域，圖 3 顯示了此區(qū)域的所有數(shù)據(jù)。所有 14測試都被合成在一個圖片中，以顯示平均值以及基于結(jié)果分布的一測回標(biāo)準(zhǔn)偏差帶。一測回標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，所有 EF 測量值在模板內(nèi)的置信系數(shù)均為 75%。在循環(huán)法測試期間，所有參與者均在 EF 模板內(nèi)。但是由于參與者之間的分布不同，因此標(biāo)準(zhǔn)偏差提高。在圖 4 中，顯示了平均值和二測回標(biāo)準(zhǔn)偏差。二測回標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，EF 結(jié)果保持在標(biāo)準(zhǔn)偏差限值內(nèi)的置信系數(shù)為 95%。注意在 20 ?m 控制點上，二測回標(biāo)準(zhǔn)偏差虛線稍稍超出了 EF 模板。這個數(shù)量表示，在布線衰減測量期間存在 1.8% 的不確定性。

圖 3 – 測試的平均值和一測回標(biāo)準(zhǔn)偏差

圖 4 – 測試的平均值和二測回標(biāo)準(zhǔn)偏差

摘要14 名參與者使用不同的 EF 測量設(shè)備對兩個 LED 光源進(jìn)行了測試。各參與者均在初始基線測試的短時間內(nèi)完成了測試。通過將基線設(shè)置為零對所有測試進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。在兩個地點使用了參照測試臺。觀察到較慢的 EF 響應(yīng)偏移，這歸因于溫度對 3 mm 護(hù)套的影響。所有參與者均在 EF 模板內(nèi)。平均 EF 結(jié)果在 EF 限值內(nèi)，但由于使用了兩個西格瑪值，測試分布未被嚴(yán)格分組。使用平均 EF 值和一測回標(biāo)準(zhǔn)偏差（75% 的置信系數(shù)），所有參與者均在 EF 模板內(nèi)。對于二測回標(biāo)準(zhǔn)偏差（95% 的置信系數(shù)），在一個控制點處存在另外 1.8% 的不確定性（20 ?m 用于 850 nm/50 μm）。

結(jié)論實際應(yīng)用中的 EF 測量可以具有一定的合理不確定性。并且即便使用二測回標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍和稍稍超出模板的結(jié)果，EF 也比模功率分布 (MPD)等原來的標(biāo)準(zhǔn)好很多。但是，人們肯定認(rèn)為不確定性主要取決于模板目標(biāo)是否符合 EF 標(biāo)準(zhǔn)。這使得他們會更加注重 850 nm 下 50 ?m 的布線方法。但此時，EF 標(biāo)準(zhǔn)不區(qū)分波長和光纖尺寸的規(guī)范和信息要求。EF 結(jié)果分布可能與校準(zhǔn)差異、用戶技巧和不同設(shè)備類型、IEC 61280-1-4 不合規(guī)性及其他因素相關(guān)。通過更好的校準(zhǔn)和跟蹤改善系統(tǒng)不確定性將使標(biāo)準(zhǔn)偏差得到改善（降低分布）。此時使用精準(zhǔn)工件校準(zhǔn)的 EF 設(shè)備無需依賴對國家標(biāo)準(zhǔn)實驗室的追溯。有關(guān)符合環(huán)型通量解決方案的更多信息 — 請訪問?http://www.faxy-tech.com/Products/DTX-EFM2.html