Serge-André Denis，產品經理Michel Leblanc，高級技術顧問
隨著近來光學寬帶網絡（例如 BPON 和 GPON）部署的快速發展，對特定光學元件的需求量劇增。人們期望這些元件價格便宜，同時又保持最佳的質量和性能。不過，元件不同，價格不等，它們的成本有時可能主要取決於製造期間對它們執行的測試。當然，元件供應商並不想把成本轉移給他們的客戶，因此他們需要找到高效且經濟的方法測試並驗證關鍵的參數，比如插入損耗 (IL)、反射係數和偏振相關損耗 (PDL)。對於具有高纖數的元件（例如 1XN 分光器），反射係數測試是效率低下的主要原因，因為有些技術必需大量的處理。本文概述並比較了兩種反射係數測量方法：傳統的光學連續波反射儀 (OCWR) 技術和免纏繞新技術。
光學連續波反射儀
OCWR 技術測量方法為：首先向被測設備 (DUT) 發送連續波 (CW) 光學信號，然後使用功率計在返迴路徑中測量反射的總 CW 功率。 圖 1 顯示了 OCWR 測量裝置的框圖。
圖 1. 使用 OCWR 裝置測量連接器反射係數。
測量過程包括兩個步驟。第一步是執行歸零參考，以確定到達功率計的背景功率級別，因為此功率受以下幾個因素的影響：
OCWR 內 3-dB 耦合器的方向性
OCWR 輸出埠的反射係數
主測試跳線 (MTJ) 中的背向散射
執行完歸零後，可立即測試 DUT。但要切記，當使用 OCWR 測量方法時，為確保獲得正確的結果，兩個步驟中均需要纏繞繞棒（見圖 2）。因此這種技術需要人為介入，纏繞繞棒通常需要將光纖（DUT 之後的光纖）繞小直徑工具纏繞約 10 圈而成。
圖 2. 使用 OCWR 採用兩步驟測量 ORL。
測量象 1XN 平面光波電路 (PLC) 分光器這樣光纖數巨大的元件時，這些操作會非常耗時。例如，為了從 1X32 分光器埠對其進行測試，必須同時應用進行 32 次纏繞（分光器的每個輸出埠各一次；見圖3）。當然，如果將一根帶狀光纖連接到分光器的輸出，則可以對此帶狀光纖代進行繞棒。不過，由於帶狀光纖硬而脆，因此在其上面纏繞線棒是一種危險的做法，建議不要對任何類型塗覆層/護套的帶狀光纖進行此類操作。
儘管 OCWR 技術在測量光纖跳線時是一種簡單且好用的方法，但是，在處理諸如 FTTx 系統中使用的大型分光器（可能有 32 個或甚至 64 個埠）時，非常不實用。
圖 3. 對 1XN PLC 分光器進行 OCWR 測量的過程。
而且，OCWR 技術不能直接測量離散的反射係數；它測量的是光回損 (ORL)，這其中包括離散反射係數和光纖背向散射。當必須展示非常高的連接器性能（-70 dB 到 -75 dB）時，光纖背向散射對被測量結果的影響非常大，因為 3 m 長的光纖段在 1310 nm 的波長上可產生約 -64 dB 的 ORL。
免纏繞反射係數的測量方法
幾年前，EXFO 開發了免纏繞反射係數測量技術用來測量光纜跳線的 IL 和反射係數。這種方法基於光時域反射技術 (OTDR)，只需單鍵操作，可高效且準確的測量反射係數和 IL，且具有非常好的重複性（見圖 4）。目前，IQS-12001B 系統已大規模應用在全世界許多領先的光纜跳線生產廠家。
圖 4. 連接器 IL 和反射係數的免纏繞測量。 由於能夠根據時域解析所有的反射事件，所以無需纏繞。
目前，為了能夠支持對諸如 1XN PLC 分光器等器件的測量能力，我們對該系統進行了特別的改進。基於 OTDR 的免纏繞技術顯著簡化了對高光纖數器件的測試。IQS-12001B 能夠區分連接器和分光器之間的不同反射峰值，這使得用戶可通過簡單且高效的測試過程測量 DUT。免纏繞反射係數測量方法顯著減少了測量的總時間，並使集成光口關進行自動化測量成為可能，因為無需纏繞，所有不需要手動操作（見圖 5）。
圖 5 對 PLC 分光器的 IL 和反射係數測量的免纏繞測量裝置。IQS-12001B 使用此配置在不同波長上測量每個連接器的反射係數以及分光器本身的反射係數。該系統也可測量每個分光器埠的 IL，使用光口關可進一步提高效率，同時會使手動連接和操作降到最少。
IQS-12001B 可非常準確的測量低至 -75 dB 的反射係數，且具有非常好的可重複性。使用 IQS-12001B，可一步（每個方向上）測量 PLC 分光器。在如圖 5 中所示的這種配置中，簡單的過程允許用戶單獨測量輸入連接器和分光器的反射係數以及它們的 IL（見圖 6）。如果使用 OCWR 技術執行相同的測量，則每個方向上需要執行三個步驟以及多個纏繞繞棒操作（1xN 心軸）。
圖 6. 通過簡單的一步驟測量過程，準確測量連接器和 PLC 分光器的反射係數及其插入損耗 (IL)。
下表總結了免纏繞測量相比 OCWR 方法的優勢：
IQS-12001B 免纏繞技術 OCWR 技術
免纏繞，測試過程簡單。 需要大量的纏繞和複雜的測試過程。
一步即可完成反射係數和 IL 測量 當必須對給定器件同時執行反射係數和 IL 測量時，
需要額外的處理
測量過程的複雜性與分光器埠的數量無關。 測量過程的複雜性隨著分光器埠數量的增加而加大。
可用於採用帶狀光纖連接的器件 難於（即使可以）測量採用帶狀光纖連接的器件
對於任何給定的器件或光纜組件長度， 如果光纜或器件長度超過 1 m，則 ORL 測量通常限制
都可測量低至 -75 dB 的反射係數 在約 -72 dB。
可靠的測量和高生產能力對操作員技能 準確性和吞吐量對操作員技能的依賴性很大
的依賴不大。
結論
光纜跳線和器件行業中存在的競爭要求新的方法以提高生產率，同時確保質量。
EXFO 的方法允許用戶測試並驗證光學器件（例如 PLC 分光器）的插入損耗和反射係數測試，而無需費力的手動操作。此方法對於自動化高纖數器件（例如新的寬帶系統部署中所需的器件）的測試至關重要。現在，可以同時支持四個以上的波長對 1x32 PLC 分光器的 IL 和反射係數進行測試。