CN113193908B - 一种两端互异的光纤跳线时延的测量方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种两端互异的光纤跳线时延的测量方法和装置，矢量网络分析仪的射频信号输出口经射频同轴线缆与电光转换器相连，电光转换器把转换的光信号经掺铒光纤放大器进行放大后，经光纤进入光纤环形器的第一端口。光纤环形器的第二端口把菲涅尔反射的光送入光纤环形器的第三端口，再经过光纤进入到光电转换器。光电转换器把光信号转换为电信号，再经过射频同轴线缆送入矢量网络分析仪。矢量网络分析仪分析其中的群延时，即可测试得到相应的延时。本发明提供了一种解决两端互异的光纤跳线的时延的解决方案，且测量精度能够达到ps量级。

Description

一种两端互异的光纤跳线时延的测量方法和装置
技术领域
本发明涉及光纤跳线时延测量技术领域，具体涉及一种两端互异的光纤跳线时延的测量方法和装置。
背景技术
光射频网络或光子微波网络对光纤跳线的延时具有很高的精度要求。目前常规的光纤跳线延时测试方法是用矢量网络分析仪+光电光转换+被测试光纤的方式进行测试。但这种测试方法的局限在于光纤跳线需要两端是相同的连接头，若是连接头不可对接配合使用，比如一端是MT/PC，而另一端是FC/PC，则这根光纤跳线便无法采用常规的测试方法来测试。
发明内容
本发明所要解决的是现有光纤跳线延时测试方法不能测试两端互异的光纤跳线的问题，提供一种两端互异的光纤跳线时延的测量方法和装置。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种两端互异的光纤跳线时延的测量装置，包括矢量网络分析仪、电光转换器、掺铒光纤放大器、光纤环形器和光电转换器；矢量网络分析仪的输出端通过射频同轴电缆与电光转换器的输入端连接，电光转换器的输出端通过光纤与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端通过光纤连接光纤环形器的第一端口，光纤环形器的第三端口通过光纤与光电转换器的输入端连接，光电转换器的输出端通过射频同轴电缆与矢量网络分析仪的输入端连接，被测光纤跳线的其中一端与光纤环形器的第二端口活动连接。
上述方案中，被测光纤跳线通过光纤连接器活动连接在光纤环形器的第二端口上。
利用上述测量装置所实现的一种两端互异的光纤跳线时延的测量方法，包括步骤如下：
步骤1、将被测光纤跳线与光纤环形器的第二端口断开；
步骤2、矢量网络分析仪发出射频信号；电光转换器将射频信号转换为光信号；该光信号先经过掺铒光纤放大器放大后送至光纤环形器的第一端口；放大后的光信号直接从光纤环形器的第二端口反射到光纤环形器的第三端口，得到基准光信号；基准光信号从光纤环形器的第三端口输出至电光转换器；电光转换器将基准光信号转换为基准电信号后送至矢量网络分析仪；矢量网络分析仪根据返回的基准电信号分析链路群延时，并记录中心频率点所对应的群延时，记为第一阶段群延时t1；
步骤3、将被测光纤跳线连接到光纤环形器的第二端口上；
步骤4、矢量网络分析仪发出射频信号；电光转换器将射频信号转换为光信号；该光信号先经过掺铒光纤放大器放大后送至光纤环形器的第一端口；放大后的光信号先从光纤环形器的第二端口进入被测光纤跳线，再经过被测光纤跳线的反射后返回光纤环形器的第二端口，后从光纤环形器的第二端口到达光纤环形器的第三端口，得到测试光信号；测试光信号从光纤环形器的第三端口输出至电光转换器；电光转换器将测试光信号转换为测试电信号后送至矢量网络分析仪；矢量网络分析仪根据返回的测试电信号分析链路群延时，并记录中心频率点所对应的群延时，记为第二阶段群延时t2；
步骤5、矢量网络分析仪根据步骤2所得到的第一阶段群延时t1和步骤4所得到的第二阶段群延时t2计算被测光纤跳线的延时t，其中t＝(t2-t1)/2。
上述步骤2和步骤4中，矢量网络分析仪的测试模式均设为群延时模式。
与现有技术相比，本发明提供了一种解决两端互异的光纤跳线的时延的解决方案，且测量精度能够达到ps量级；此外，由于两端互异的光纤跳线的类型很多，包括FC/PC-MT/PC，FC/PC-MPO/PC等目前使用最密集的跳线头，因此能够为MT光纤跳线应用在微波光子领域的应用提供测试方案。
附图说明
图1为一种两端互异的光纤跳线时延的测量装置在第一测试阶段的示意图。
图2为一种两端互异的光纤跳线时延的测量装置在第二测试阶段的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本发明进一步详细说明。
一种两端互异的光纤跳线时延的测量装置，如图1和2所示，包括矢量网络分析仪、电光转换器、掺铒光纤放大器、光纤环形器和光电转换器。矢量网络分析仪的输出端通过射频同轴电缆与电光转换器的输入端连接，电光转换器的输出端通过光纤与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端通过光纤连接光纤环形器的第一端口，光纤环形器的第三端口通过光纤与光电转换器的输入端连接，光电转换器的输出端通过射频同轴电缆与矢量网络分析仪的输入端连接，被测光纤跳线的其中一端与光纤环形器的第二端口活动连接。
矢量网络分析仪的射频信号输出口经射频同轴线缆与电光转换器相连，电光转换器把转换的光信号经掺铒光纤放大器进行放大后，经光纤进入光纤环形器的第一端口。光纤环形器的第二端口把菲涅尔反射的光送入光纤环形器的第三端口，再经过光纤进入到光电转换器。光电转换器把光信号转换为电信号，再经过射频同轴线缆送入矢量网络分析仪。矢量网络分析仪分析其中的群延时，即可测试得到相应的延时。
在本实施例中，矢量网络分析仪为微波领域通用测试仪器，测试频率≥2GHz。电光转换器，转换速率≥2GHz，输出光波长为1530～1565nm，输出功率≥0dBm，输出光接口为FC/APC或其他同等连接头，其电口为SMA或其他同等接口。掺铒光纤放大器的工作波长为1530nm～1565nm，输入功率范围：-10dBm～+5dBm，输出功率范围：≥17dBm，典型增益为17dB@0dBm，输入输出光接口为FC/APC或其他同等连接头。光纤环形器为三端口的光纤环形器，工作波长：1550±20nm，第一和第三端口光接口为FC/APC或其他同等连接头，第二端口为FC/PC或其他平头连接器，不限封装。光电转换器的转换速率≥2GHz，工作波长为1260～1600nm，最大输入功率≥5dBm，输入光接口为FC/APC或其他同等连接头，其电口为SMA或同等接口。被测光纤跳线，其一端为FC/PC或与光纤环形器的第二端口对应的平台连接器，另一端为MT/PC(或者MPO/PC或者JYS/PC等平头)。
当被测光纤跳线与光纤环形器的第二端口的接口类型不匹配时，还可以通过在被测光纤跳线与光纤环形器的第二端口之间设置一个光纤连接器，该光纤连接器的一端与被测光纤跳线的任意一端的端口的接口类型相匹配，另一端与光纤环形器的第二端口的接口类型相匹配。通过增设光纤连接器，能够让本测量装置适用于更多接口类型的两端互异的被测光纤跳线。
本测试装置的工作原理是利用菲涅尔反射的机理而设计，其所实现的一种两端互异的光纤跳线时延的测量方法，包括步骤如下：
第一测试阶段(如图1)：把被测光纤跳线先取下进行测试，得到第一阶段群延时t1。具体地：
将被测光纤跳线与光纤环形器的第二端口断开。此时：将矢量网络分析仪的测试模式设为群延时模式，链路为S21，频率范围为1GHz～2GHz，矢量网络分析仪发出射频信号。电光转换器将射频信号转换为光信号，电光转换器把转换的光信号的功率一般为0dBm。该光信号先经过掺铒光纤放大器放大后送至光纤环形器的第一端口，掺铒光纤放大器的增益需≥17dBm@0dBm，把输出功率放大到17dBm。放大后的光信号直接从光纤环形器的第二端口反射到光纤环形器的第三端口，得到基准光信号(光功率大概为3dBm)。基准光信号从光纤环形器的第三端口输出至电光转换器。电光转换器将基准光信号转换为基准电信号后送至矢量网络分析仪。矢量网络分析仪根据返回的基准电信号分析链路群延时，并记录中心频率点1.5GHz的所对应的群延时，记为第一阶段群延时t1。
第二测试阶段(如图2)：把被测光纤跳线接入到光纤环形器第二端口进行测试，得到第二阶段群延时t2。具体地：
将被测光纤跳线连接到光纤环形器的第二端口上。此时：将矢量网络分析仪的测试模式设为群延时模式，链路为S21，频率范围为1GHz～2GHz，矢量网络分析仪发出射频信号。电光转换器将射频信号转换为光信号，电光转换器把转换的光信号的功率一般为0dBm。该光信号先经过掺铒光纤放大器放大后送至光纤环形器的第一端口，掺铒光纤放大器的增益需≥17dBm@0dBm，把输出功率放大到17dBm。放大后的光信号先从光纤环形器的第二端口进入被测光纤跳线，再经过被测光纤跳线的反射后返回光纤环形器的第二端口，后从光纤环形器的第二端口到达光纤环形器的第三端口，得到测试光信号(光功率大概为3dBm)。测试光信号从光纤环形器的第三端口输出至电光转换器。电光转换器将测试光信号转换为测试电信号后送至矢量网络分析仪。矢量网络分析仪根据返回的测试电信号分析链路群延时，并记录中心频率点1.5GHz的所对应的群延时，记为第二阶段群延时t2。
被测光纤跳线的延时计算阶段：矢量网络分析仪利用第一阶段群延时t1和第二阶段群延时t2即可得到被测光纤跳线的延时t，即t＝(t2-t1)/2，这样两端互异的光纤跳线的延时被成功测出。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种两端互异的光纤跳线时延的测量装置，其特征是，包括矢量网络分析仪、电光转换器、掺铒光纤放大器、光纤环形器和光电转换器；矢量网络分析仪的输出端通过射频同轴电缆与电光转换器的输入端连接，电光转换器的输出端通过光纤与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端通过光纤连接光纤环形器的第一端口，光纤环形器的第三端口通过光纤与光电转换器的输入端连接，光电转换器的输出端通过射频同轴电缆与矢量网络分析仪的输入端连接，被测光纤跳线的其中一端与光纤环形器的第二端口活动连接；被测光纤跳线通过光纤连接器活动连接在光纤环形器的第二端口上；
该测量装置的测量方法包括步骤如下：
步骤1、将被测光纤跳线与光纤环形器的第二端口断开；
步骤2、矢量网络分析仪发出射频信号；电光转换器将射频信号转换为光信号；该光信号先经过掺铒光纤放大器放大后送至光纤环形器的第一端口；放大后的光信号直接从光纤环形器的第二端口反射到光纤环形器的第三端口，得到基准光信号；基准光信号从光纤环形器的第三端口输出至光电转换器；光电转换器将基准光信号转换为基准电信号后送至矢量网络分析仪；矢量网络分析仪根据返回的基准电信号分析链路群延时，并记录中心频率点所对应的群延时，记为第一阶段群延时t1；
步骤3、将被测光纤跳线连接到光纤环形器的第二端口上；
步骤4、矢量网络分析仪发出射频信号；电光转换器将射频信号转换为光信号；该光信号先经过掺铒光纤放大器放大后送至光纤环形器的第一端口；放大后的光信号先从光纤环形器的第二端口进入被测光纤跳线，再经过被测光纤跳线的反射后返回光纤环形器的第二端口，后从光纤环形器的第二端口到达光纤环形器的第三端口，得到测试光信号；测试光信号从光纤环形器的第三端口输出至光电转换器；光电转换器将测试光信号转换为测试电信号后送至矢量网络分析仪；矢量网络分析仪根据返回的测试电信号分析链路群延时，并记录中心频率点所对应的群延时，记为第二阶段群延时t2；
步骤5、矢量网络分析仪根据步骤2所得到的第一阶段群延时t1和步骤4所得到的第二阶段群延时t2计算被测光纤跳线的延时t，其中t=（t2-t1）/2。
2.根据权利要求1所述的一种两端互异的光纤跳线时延的测量装置，其特征是，步骤2和步骤4中，矢量网络分析仪的测试模式均设为群延时模式。
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