【电子行业标准(SJ)】 电视和声音信号电缆分配系统 光纤设备与部件测量方法

SJ/T10663—1995
本标准参考了EN50083-6—1992《声音和电视信号的电缆分配系统电工技术标准化委员会编制的。本标准从1996年1月1日起实施。本标准的附录A、附录B都是提示的附录。本标准由电子工业部标准化研究所归口。光纤部件》，该标准是由欧洲
本标准起草单位：电子工业部三所、上海市图像数据通信公司和电子工业部二十三所。本标准主要起草人：张万书、陈志葛、于志伟、张杏英、陈祥祺等。495
1范围
中华人民共和国电子行业标准
电视和声音信号电缆分配系统
光纤设备与部件测方法
Cabled distribution systems fortelevision and sound signals--Methods of measurement on fibre opticequipments and components
本标准规定了光纤设备与部件的定义和测量方法。SJ/T10663—1995
本标准适用于光发送机、接收机、放大器、分配器、定向耦合器、隔离器、复用器、光纤连接器及固定接头。
2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB4728.1085电气图用图形符号电信：传输GB65108630MHz~1GHz声音和电视信号的电缆分配系统3定义
本标准采用下列定义，其他定义应符合GB6510中有关规定。3.1设备与部件
3.1.1光发送机optical transmitter一种将电信号转换成光信号的设备。它由光源（例如激光器）及其有关部件组成，同样也包括位于同轴输人和光输出连接器之间的所有部件。3. 1.2 光接收机 optical receivei一种将光信号转换成电信号的单元。它由检波器（例如PIN二极管）及其有关部件组成，同样也包括位于光输入和同轴输出连接器之间的所有部件。3.1.3光放大器optical amplifier一种不用再生调制信号而直接放大光信号的设备。它由非振荡型激光器及其有关部件组成，同样也包括位于光输入和光输出连接器之间的所有部件。3.1.4光隔离optical isolater
一种非可逆的光网络，它仅能向一个方向传送光功率。3.1.5光纤固定接头optical fibresplice一种两根光纤端的永久地（固定）连接。3.2性能特性
中华人民共和国电子工业部1995-08-18批准496
1996-01-01实施
SJ/T10663—1995
3.2.1频率范围和平坦度frequency range and flatness频率范围和平坦度两者都是描述一个器件的频率响应的专门术语。频率响应定义为幅度对频率的响应V(f)与在某一指定参考频率f, 时的幅度值的对数比，用dB表示。(f)
A(f)=20lg v()
这里V(f)是在频率f时的输出信号电压，而V(f.)是在频率f,时的输出电压。频率范围定义为频率响应达到某个指定限额时的最低和最高频率。平坦度则定义为在频率范围之内最大和最小响应值之差。3.2.2消光比extinction ratio
已调制光发送机的高光功率值更与低光功率值Φ之比称为消光比e：中h
此定义主要用于数字系统。
3.2.3光调制度optical modulation index光调制度(m)定义为：
h-也,
中和，分别为强度调制光信号的最高和最低瞬时光功率。此定义主要用于模拟系统。
3.2.4噪声系数noise figure
噪声系数定义为一个器件的输人端载噪比除以输出端载噪比。3.2.5相对强度噪声relative intensity noise相对强度噪声定义为输出光功率强度波动的均方值与输出光功率强度平均值的平方之比。此定义描述一个光源的光功率波动。3.2.6等效噪声功率noiseequivalent power(NEP）（2）
没有任何输人信号，在任何器件的输出端仍能观察到噪声，此噪声可想象为由无噪声器件被一个虚拟的输人功率驱动而产生，这个输人功率即称为NEP。3.2.7等效输人噪声电流equivalent input noise current如同3.2.6条中一样，一个器件的输出端噪声可以想象作一个无噪声器件由-一个虚拟的输入噪声电流驱动而产生，这个噪声电流即称为等效输人噪声电流。3.2.8比特误码率(BER）bit error rate(Bit)比特误码率是用于数字传输系统的一个术语，它定义为系统输出端错误的比特数除以接收的比特总数。
3.2.9响应度responsivity
光电二极管的响应度定义为输出电流与输人光功率之比。ra=(静态响应度)
（动态响应度）
为实用的目的，可以假设静态和动态的响应度是相等的。3.2.10光接收机的电压响应度voltage responsivity of an optical receiver光接收机的电压响应度（r)定义为它输出电压变化与输人光功率变化之比。r=
3.2.11色散chromatic dispersiondu
（5）
（6）
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光脉冲在光纤中传播的速度与其波长有关。色散定义为单位长度光纤中波长变化引起的群传输时间的变化的负值。
3.2.12波长wavelength
在真空中光的波长入由下式给出：(7）
式中：c—光在真空中的速度；
f——光频率。
虽然在像光纤这样的介质材料中波长小于在真空中的波长，但对光来说只用真空波长。3.2.13嘱嗽chirp
由于强度调制的副效应，激光二极管的光频率要变化，这种附加的频率调制称为嘀啾。嘀嗽效应实际上扩展了激光器的谱宽，常常引起色散的增加。3.2.14偏振polarisation
垂直于光波传播方向的电场的矢量方位称为偏振。4测量方法
4.1通用测量要求
对于能确保同样精度的任何等效测量方法也可采用，当有争议时，应以本标准规定的方法为准在本章所叙述的所有测量方法中，需满足下列要求。4.1.1测量条件
除非另有规定，所有测量应在下列条件下进行：a）环境或参考点温度应是25土5C；b）相对湿度应在40%~～~70%范围之内；c）必须注意保证后向反射不影响测量精度。4.1.2图形符号
本标准中光纤设备与部件的图形符号采用GB4728.10的规定。4.2输出光功率
4. 2. 1 目的
本测量方法之目的是要测量由测试光纤远端发出的平均光功率，而测试光纤的近端则耦合到待测光发送机的光输出端口上。测试光纤和耦合方法按制造厂家规定，光输出功率用dBmW表示。4.2.2测量设备
4.2.2.1一台量程适合于预期光功率的光功率计，光功率计的检测系统应具有充分大的面积来收集光纤来的辐射。其光谱灵敏度应与光源兼容，推荐最低精度为士10%。4.2.2.2一段连接光源到功率计的测试光纤。如果光纤没有消除包层模涂层的话，需要一个包层模消除器。
一台信号发生器
4.2.3测量要求
4.2.3.1应该用215-1的伪随机码序列(PRBS)在指定的消光比下调制数字光发送机，其传号密度为0.5，按规定的脉冲重复频率和脉冲宽度。如果模拟光发送机，则应该至少用一个调制载波在指定的光调制度下进行调制。
4.2.3.2用适当的包层模消除技术将包层模从光纤中消除掉。4.2.4测量步骤
4.2.4.1电源电压和所有输人控制信号都设置在规定值。498
4.2.4.2按图1所示连接设备。
信号发生器
SJ/T 10663-1995
光发送机
包层模
消除赞bZxz.net
图1输出光功率的量
光功率计
4.2.4.3被测部件的光输出应通过测试光纤，按指定的耦合方法连接到检测器（光功率计）上。4.2.4.4用光功率计测量并记录输出光功率。4.2.4.5在测量过程中所有的输入控制信号应保持在规定值。4.2.5潜在的误差源
4.2.5.1光功率计的精度不够，例如其暗电流不是足够小。4.2.5.2测试光纤和所指定的耦合方法所产生的衰减。4.3损耗、隔离度、方向性和耦合比4.3.1目的
本测量方法之目的是要测量：
光纤、光连接器、光复用器和光隔离器的损耗；光耦合器的方向性，
光隔离器、光复用器和光耦合器的隔离度。4.3.2测量设备
见4.2.2。
4.3.3测量要求
4.3.3.1按产品标准的规定测试部件4.3.3.2使用适合于规定波长范围的光源来测量光耦合器、光复用器和光隔离器。4.3.4测量步骤
见4.2.4。
4.4反射损耗
4.4.1目的
本测量方法之目的是测量一个光部件的反射损耗。反射损耗定义为人射光功率Pi和反射光功率Pback之比，用分贝来表示。
4.4.2测量设备
4.4.2.1-个熔接式的光纤耦合器，其方向性要高于被测的反射损耗。4.4.2.2--台连续的激光源。
4.4.2.3一台动态范围大于被测反射损耗的光功率计。4.4.2.4几段连接光部件用的光纤。4.4.2.5二个后向反射真正地优于被反射损耗20dB的光终端。4.4.2.6一个切割得良好的光纤端，它能提供14.5dB的反射损耗。4.4.3测量要求
连接激光源到耦合器的光纤长度必须大于光源的相干长度。4.4.4测量步骤
4.4.4.1电源电压和所有输入控制信号均应设置在规定值。4.4.4.2按图2连接设备。
激光源
光功率计
SJ/T 10663—1995
光耦合器
图2光反射损耗的测量
4..4.4.3在测量过程中所有的输入控制信号均应保持在规定值。光纤端
被测器件
4.4.4.4将具有14.5dB反射损耗的切割良好的光纤端连接到耦合器的A端口并记下功率计的读数P1。
4.4.4.5测量不需要的反射：将第二个终端连接到耦合器的A端口，并记下功率计的读数P2。4.4.4.6将被测部件连接到耦合器的A端口，并记下功率计的读数Pa。如果被测部件有一个以上端口，则其他端口必须用低后向反射的终端来端接。4.4.4.7部件的反射损耗（a,)按下式计算：；P,-P2
a,=14. 5+10lg P,二P
4.4.5潜在误差源
.（8)
4.4.5.1在A端口的连接反射损耗至少要和被测部件的反射损耗一样高，否则测量的动态范围会受到影响。
4.4.5.2如果终端口的阻抗匹配所产生的反射不是远小于被测部件的反射的话，测量精度也会受到影响。
4.4.5.3光源的不稳定性。
4.4.5.4光功率计的不精确性。
4.5光放大器的饱和输出功率
4.5.1目的
本测量方法之目的是测量从指定的测试光纤的远端所发出的饱和平均光功率，测试光纤的近端则耦合到一台光放大器的光输出端口。饱和输出光功率以mW或dBmW来表示。4.5.2测量设备
4.5.2.1一台适合于被测光放大器波长的光源，其输出光功率用以驱动光放大器。4.5.2.2一台校正过的光可变衰减器，用以调节馈人光放大器的光功率。4.5.2.3三段连接设备用的光纤。4.5.2.4一台适合预期光功率范围的光功率计或光谱分析仪。光功率计检测系统应具有足够大的面积来收集所有来自光纤的光辐射，其光谱灵敏度应与光源兼容，推荐最低精度为士10%。4.5.2.5如果光纤不具有包层模消除涂层的话，则需要一个包层模消除器。4.5.2.6如果被测光放大器不包含光隔离器的话，还需要一个光隔离器和一段连接光纤。500
4.5.3测量要求
SJ/T 10663-1995
用适当的包层模消除技术将包层模从光纤中消除掉。4.5.4测量步骤
4.5.4.1电源电压和所有输入控制信号应设置在规定值。4.5.4.2按图3所示连接设备。
如果不包含在
光放大馨中的话
光发送机
可变光雍减器
光隔离器
光放大器
图3饱和输出光功率的测量
光功率计
或光谱仪
4.5.4.3被测部件的光输出应按规定的耦合方法连接到光检测器（光功率计）上。4.5.4.4从低的功率输人开始，用适当的步进量减少可变衰减器的衰耗值，使输人光功率逐步增大。在此过程中，用光功率计测量输出功率并记录下来。4.5.4.5图4为典型的测量结果，在低的输入功率时输出功率线性增加，在高的功率输人时其增益下降，当输出功率比外推的线性值下降3dB时达到饱和输出功率。Pout
图4饱和输出光功率
4.5.4.6在测量过程中所有的输入控制信号应保持在规定的值。4.5.5潜在的误差源
4.5.5.1光纤和光连接器的衰减。4.5.5.2光功率计和交衰减器的不精确性。4.5.5.3光源的幅度和波长的不稳定性。4.6偏振稳定度
4.6.1目的
本测量方法之目的是要测量在规定的条件下偏振变化对损耗和增益的影响。当输人的偏振方向从0°～~360°变化时部件的输出幅度的最大和最小值之比即为偏振稳定度，用分贝（dB)来表示。4.6.2测量设备
4.6.2.1一台适合于被测器件波长的光源。其发射光的偏振方向必须保持恒定。4.6.2.2台能够改变测试信号偏振方向360°的偏振控制器。4.6.2.3台量程适合于被测器件输出的预期光功率的光功率计。光功率计的检测系统应具有充分大的面积以收集来自光纤的光辐射。其光谱灵敏度应与光辐射源兼容。推荐最低精度为士10%。4.6.2.4几根连接光器件的光纤，光纤应充分短、直、不受压并且没有双折射以保证偏振方向不因连接光纤而变化。
4.6.2.5如果光纤没有包层模消除涂层的话，需要--个包层模消除器。4.6.3步骤测量
4.6.3.1电源电压和所有输人控制信号均应设置在规定值。501
按图5所示连接设备。
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缩嵌控制器
图5偏振稳定度的测量
4.6.3.3在测量过程中所有输人控制信号应保持在规定值。光纤
光功率计
4.6.3.4馈人被测器件的光的偏振方向应改变360（在光放大器的情况下不小于1s）。在输出端记下最小值（Pmin）和最大值的功率（Pmax）。偏振稳定度PS按下式计算：
PS=10 lg P
4.6.4潜在的误差源
4.6.4.1光功率计和偏振控制器的不精确性。4.6.4.2光源幅度和波长的不稳定性。4.7中心波长
4.7.1目的
（9）
本测量方法之目的是测量已调制的光发送机频谱的中心波长，中心波长以纳米（nm)表示。一个光源的中心波长定义为第一次达到或超过最大幅度的一半的那两个波长的平均值。4.7.2测量设备
4.7.2.1一台适合于被测光发送机波长范围的光谱分析仪。4. 7.2. 2
一段连接光源和光谱分析仪的光纤。4.7.2.3一台调制光源的测试信号发生器。4.7.3测量要求
4.7.3.1应该用2151的伪随机码序列（PRBS）在指定的消光比之下调制数字光发送机，其传号密度为0.5，按规定的脉冲重复频率和脉冲宽度。如果是模拟光发送机，则应该至少用一个调制载波在指定的光调制度下进行调制。
4.7.4测量步骤
4.7.4.1按图6所示连接设备。
信号发生器
光发送机
光中心波长的测量
4.7.4.2用光谱分析仪测量最高功率谱线的功率电平。SA
光谨分析仪
4.7.4.3把光谱分析仪设置在短的波长，然后逐步调整到较长的波长，当第一次达到或超过最大幅度半时的波长，记为入。
4.7.4.4把光谱分析仪设置在长的波长，然后逐步调整到较短的波长，当第一次达到或超过最大幅度一半时的波长，记为^2。
4.7.4.5中心波长按下式计算：
4.7.4.6在测量过程中，所有输人控制信号应保持在规定值。4.7.5潜在的误差源
（10）
4.7.5.1光谱分析仪精度。
SJ/T 10663-1995
4.7.5.2光源的模式分配噪声和不稳定性，这可以通过平均适当次数的测量结果来避免。4.7.5.3如果光谱分析仪的输人不是光纤时，使用带角度端面的连接器可能导致错误的波长读数。4.7.5.4如前4.1.2中所述，发送机和光谱分析仪之间的反射对结果影响显著。4.7.5.5器件温度的不稳定性。
4.8调制光谱宽度
4.8.1目的
本测试方法的目的是测量光发送机调制后的光谱宽度△^，光谱宽度应以纳米（nm)表示。光源的光谱宽度^入定义为：那些第一次达到或超过最大幅度一半的光波长的差值。下面描述的方法不适用于光谱宽度非常窄的光源（单模激光器），或测量已调制的光源调嗽（见4.9）。4.8.2测量设备
4.8.2.1--台适合于被测光发送机波长范围的光谱分析仪。4.8.2.2一段连接光源和光谱分析仪的光纤。4.8.2.3一台调制光源的测试信号发生器。4.8.3测量要求
4.8.3.1应该用215一1的伪随机码序列（PRBS)，在规定的消光比之下调制数字光发送机，其传号密度为0.5，按规定的脉冲重复频率和脉冲宽度。如果是模拟光发送机，则应该至少用-一个调制载波在指定的光调制度下进行调制。
4.8.4测量步骤
4.8.4.1按图7所示连接设备。
信号发生器
光发送机
图 7调制频谱宽度的测量
4.8.4.2用光谱分析仪测量最高功率谱的功率值。SA
光谱分析仪
4.8.4.3把光谱分析仪设置在短的波长，然后逐步调整到较长的波长，当第一次达到或超过最大幅度一半时的波长，记为。
4.8.4.4把光谱分析仪设置在长的波长，然后逐步调整到较短的波长，当第一次达到或超过最大幅度一半时的波长，记为。
4.8.4.5光谱宽度(△入)由下式计算：=A
4.8.4.6在测量过程中，所有输人控制信号应保持在规定值。4.8.5潜在误差源
4.8.5.1光谱分析仪精度
4.8.5.2光源的模式分配噪声和不稳定性，可以通过平均适当次数的测量结果来避免，（11）
4.8.5.3如果光谱分析仪的输人不是光纤时，使用带有角度端面的连接器可能导致错误的波长读数。4.8.5.4如4.1.1c所述，光发送机和光谱分析仪之间的反射对结果影响显著。4.9单模激光器的谱线宽度和瞅
4.9.1目的
本测量方法之目的是测量单模激光器的谱线宽度和调嗽。谱线宽度和响瞰以（MHz）表示。4.9.2测量设备
4.9.2.1用一个占空比为50%的脉冲选通信号发生器，使激光器在一段时间（t）内工作在不调制状态，在另一段相等的时间内为调制状态，信号发生器产生的信号的波形和幅度应适合于被测的激光器。信号503
频率应低于被测激光器的谱线宽度。SJ/T 10663-
4.9.2.2一台带光学延迟线的马赫-曾德尔（Mach-Zehnder)光干涉仪，能与带有偏振控制器的个臂产生一个时延差。
4.9.2.3台1dB带宽大于被激光器光输出信号预期频偏的光接收机。4.9.2.4一台带宽大于被测激光器光输出信号预期频偏的电频谱分析仪。4.9.2.5°连接光设备的光纤。
4.9.2.6如果光发送机内没有光隔离器的话，还需要一台光隔离器以防止反射光扰乱激光器谱线形状。
4.9.3测量要求
4.9.3.1时延z(等于信号发生器的开门时间t)应是激光器相干时间的3～5倍，相干时间是谱线宽度的2元倍的倒数。
4.9.4测量步骤
4.9.4.1按图8所示连接设备。
MAch-Zehnder 干涉仪
光发送机
信号发生器
（若发送机内
没有的话）
耦合器
偏握控制器
精合器
光接收机频谱分析仪
图8单模激光器谱线宽度和调嗽的测量4.9.4.2测量谱线宽度时，应关闭信号发生器。4.9.4.3测量调啾时，信号发生器开和关应如4.9.2.1所述设置。4.9.4.4偏振控制器应调整到使频谱分析仪上显示的振幅最大。4.9.4.5从频谱分析仪显示的频谱的最低频率开始，应找出一3dB滚降点。在这一点的频率读数代表了激光器的谱线宽度，峰-蜂值偏差将是这个频率的两倍。4.9.5潜在的误差源
4.9.5.1这谱线宽度测量技术反对具有劳伦兹（Lorentzian)谱线形状的激光器才完全正确。4.9.5.2不对称的频谱将导致错误的结果。4.9.5.3频谱分析仪精度。
4.10消光比
4.10.1目的
本测量方法之目的是测量在规定条件下数字光发送机的消光比。4.10.2测量设备
4. 10. 2. 2
一台脉冲波形发生器。
一台适合测试脉冲频率范围的带直流耦合输人的示波器。4.10.2.3
一个1dB带宽远大于被测发送机比特率的PIN光电二极管。4.10.2.4-—个可提供电压低于PIN光电二极管击穿电压的直流电源。一个电容和电感都很小的电阻器。4. 10. 2.5
个低损耗电容器。
4. 10. 2. 7
一段连接光源和PIN光电二极管的光纤。注：可以用一台已校准的直流合光接收机代替PIN光电二极管、电阻和电源。4.10.3测量要求
SJ/T 10663—1995
4.10.3.1测试信号发生器应产生个传号密度为0.5（除非另有规定），按规定的脉冲重复频率、脉宽和电平的2151伪随机比特时序(PRBS)。4.10.4测量步骤
4.10.4.1电源电压和所有输入控制信号设置在规定值。4.10.4.2加人规定的输人信号，按图9所示连接设备。偏压
信号发生器
光发送机
二极管R
图９消光比的测量
4.10.4.3在测量过程中，所有输入控制信号应保持在规定值。示波器
4.10.4.4示波器上显示的信号幅度与光功率的调制强度成正比，记下相对于零的最低电平U和最高电平Uh。
4.10.4.5消光比e由下式计算：
4.10.5潜在误差源
4.10.5.1示波器精度。
4.10.5.2PIN光电二极管的频率响应和暗电流。4.10.5.3在光输人电平很高时，PIN光电二极管的偏置工作点漂移。4.11光调制度
4.11.1目的
本测量方法之目的是测量在规定条件下的光发送机的单个光功率调制度（每一频道的调制度），这一方法不适合测量由多频道信号调制的光源的总调制度。4.11.2测量设备
一台已知输人阻抗的选频电压表或频谱分析仪。个1dB带宽远大于被测光发送机带宽的PIN光电二极管。一台可提供电压低于PIN光电二极管击穿电压的直流电源。一台直流电流表。
一个满足测试要求的射频扼流圈，一个满足测试频率要求的终端电阻（502或750），是在有高输人阻抗的选频电压表或频谱4.11.2.6
分析仪时使用。
4. 11.2. 7
一个在测试频率段内阻抗远远低于终端电阻（502或7502)的低损耗电容。一段连接光源和PIN光电二极管的光纤。4. 11. 2. 8
注：如果一台已校准的光接收机探测器直流可测的话，可用它来代替PIN光电二极管，射频扼流圈，电阻和电容。4.71.3测量步骤
4.11.3.1电源电压和所有输入控制信号设置在规定值。4.11.3.2提供规定的输人信号，按图10所示连接设备。505
借号发生器
SJ/T 10663--1995
射频拖流围
光发送机
光电二极管工
光调制度的测量
选频电压表
（频谱分析仪）
4.11.3.3选频电压表或频谱分析仪应调节在测量单个调制度的频道的频率上。4.11.3.4记下直流电流表和选频电压表或频谱分析仪的读数，光调制度m由下式计算：m
直流电流表读数；
式中I
选频电压表或频谱分析仪读数；V2U
-电阻器阻抗或选频电压表或频谱分析仪的输人阻抗。4.11.4潜在误差源
设备下列的性能将会损伤测量的精度。比较精确的方法见4.21条。4.11.4.1直流电流表精度。
4.11.4.2选频电压表（频谱分析仪)精度。4.11.4.3PIN光电二极管的频率响应。4.11.4.4PIN光电二极管静态和动态响应之间如有差别，则必须用校正系统来计算调制度。4.12光接收机的电压响应度
4.12.1目的
本测量方法之目的是测量光接收机在规定条件下的电压响应度。其增益用(V/W)表示。4.12.2测量设备
4. 12. 2. 1
4. 12.2. 3
一台合适的射频信号发生器。
（13）
一台已知微分效率的光发送机，其光输出功率与被测光接收机的输入功率范围相适应。一段连接光发送机至光接收机的光纤。4.12.2.4台射频电压表。
4.12.3测量要求
4.12.3.1保证全部的光输出功率耦合至光接收机。4.12.3.2光接收机如有自动增益控制(AGC)应关掉，增益设置最大。4.12.4测量步骤
电源电压和所有输人控制信号设置在规定值。按图11所示连接设备。
4. 12.4.2
光发送机
光接收机
电压表
信号发生赛
图11光接收机电压响应度的测量4.12.4.3信号发生器的幅度必须调整到需要的光调制度的要求。4.12.4.4在所需的频率点处测量射频电压。4.12.4.5电压响应度r用下式计算：rv=/2U/mP
(14）
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