GB／T 15972.49-2021标准规范下载简介：

内容预览由机器从pdf转换为word，准确率92%以上，供参考

GB／T 15972.49-2021 光纤试验方法规范 第49部分：传输特性的测量方法和试验程序 微分模时延.pdf

光源可将短脉宽、窄谱宽的脉冲注入到扫描尾纤 用于微分模时延测量的光脉冲宽度需足够窄，允许的最大脉宽（25%的幅值全宽）取决于被测试 ID值的大小及试样长度。如长度为500m被测试样的长度归一化DMD限值为0.20ps/m时，其

GB/T15972.492021

光源和受试光纤之间的扫描尾纤在测量波长处应为单模传输。要求该光纤通常采用阶跃折射率 构设计，且模场直径（MFD）应满足公式（1）

MFD=(8.7入—2.39) ± 0.5 式中： 一光源波长，单位为微米（um）； MFD 一模场直径，单位为微米（μum）。 从公式(1)可得，在850nm处MFD为5μm，在1310nm处MFD为9μm，这相当于商用单模光 纤指标。 通过限制高次模传输来确保扫描尾纤的输出是单模的。典型的模式控制装置是将扫描尾纤卷绕到 指定直径的芯轴上，通常是将扫描尾纤卷绕在直径为25mm的芯轴上3圈

扫描尾纤或受试光纤样品应安装在扫描台上，扫描台能够实现将扫描尾纤在受试光纤的整个纤芯 直径范围内的和方向上进行扫描测试。扫描台和y方向电机应能够将扫描尾纤定位在所需位 置的0.5um的偏差范围内。通常，扫描台用于调节扫描尾纤和受试光纤样品的端面之间的间隙，或当 采用光学系统时，将扫描点图像聚焦到样品端面上。 扫描尾纤输出光束应与受试光纤样品端面垂直MT/T 1188-2020 综采工作面综合防尘技术规范，其倾斜角应小于1° 采用算法将扫描尾纤的输出光斑重复对中，对中重复性应在土1.0um范围内。有关端面对中参见 附录B。

6.5扫描尾纤与受试光纤的耦合

扫描尾纤与受试光纤样品的耦合可以采用直接耦合或者通过光学透镜组成像耦合。如果直接耦合 到受试光纤，扫描尾纤的输出端和受试光纤的端面之间的间隙应不大于10um；如通过一组透镜将扫描 尾纤输出的光斑成像到受试光纤的端面上，应在每一个扫描位置处均能充分激励模式，且激励的模式应 确保与单模扫描尾纤直接同受试光纤耦合时产生的模式相同

应采取一定播施消除受试光纤 此功能：当无此功能时，则应在 受试光纤的两端使用包层模剥除器，应注意避

使用与测量波长匹配的光检测系统。检测系统应将被测光纤所有的传导模耦合到探测器光敏

GB/T15972.492021

耦合到采样系统的电子器件。探测器、放大器及其他电子器件，其组合的非线性度不应超过预期信号幅 度的5%。需限制检测系统的瞬时扰动，扰动的最大正向尖峰或负尖峰幅度应小于被测参考信号峰值 幅度的5%。 检测系统可存在与模式相关的幅度响应。因为用每个脉冲的相对幅度来确定其前沿和后沿的位 置，DMD的确定几乎不依赖于该模式响应偏差。然而EMBc和OMBc（见GB/T15972.41中定义）的 确定依赖于与数据集中的所有脉冲相关的脉冲幅度，因此模式相关的探测器可能会导致使测量失真。 付录C给出了探测器模式测量的方法，这种方法通过扫描探测器的空间均匀性和计算耦合函数C（r） 来确定。在测量的半径范围内，

应用合适的仪器记录并显示光信号波形，如已校准扫描时间的高速采样示波器。记录系统应能对 险测到的多个脉冲进行平均处理。 使用时延设备，例如数字时延发生器，提供在适当的时间触发检测电子器件的功能。时延设备应能 融发光源或被光源触发，时延设备可以内置或外置在记录系统上。 采用平均来改善测量的信噪比（SNR)时，脉冲触发的抖动或漂移可能会影响测量结果。如存在显 者的高频抖动，对多个脉冲进行波形平均实际会加宽探测脉冲的宽度，并且抖动统计可能与所采用的时 正量相关；测量参考脉冲和扫描脉冲时的平均方案（如平均次数等）应保持一致，以使有效参考脉冲保持 响因素以确保得到良好的测量结果

本试验方法一般要求用计算机存储数据并进行结果运算

系统在时域和频域的稳定性对保证测量的有效性和可重复性至关重要。测量系统应定期调试，维 修和检查，以确保其按预期运行。两种测试都是通过将扫描尾纤的输出耦合到检测装置并调整信号电 平和时基来开始的。通常步骤如下： a）使用以下三种方法之一将脉冲直接耦合到检测设备中： 扫描尾纤可以直接耦合到检测装置； 扫描尾纤的输出可以通过在注人系统和探测系统之间的短长度光纤（与受试光纤相同类 型光纤，长度小于10m）进行耦合； 扫描尾纤的输出可通过透镜系统耦合到探测器， b 调整光脉冲的幅度以确保良好的SNR，且不会导致接收信号压缩 最小时间窗口用于从受试光纤的预期范围获取数据，调整检测系统的采样窗口以匹配最小时 间窗口。确保捕获整个脉冲且不违反奈奎斯特（Nyquist）极限。 这些特性用来测试系统的稳定性，以确保系统的测量适用性。每个特性应在一个时间间隔T内进 行，该间隔T应不短于在最大平均值下以1um间隔进行四象限测量所需的时间。在时间间隔T上， 获取若干参考脉冲波形，并计算中间结果，表征特定稳定性参数。在该时间间隔T上取得的波形数应

6.10.2脉冲瞬时稳定性

脉冲瞬时稳定性表征系统的时间限制和稳定性。在每个时间t，使用线性插值记录FWQM以提

GB/T15972.492021

式中： FWQM 在时间间隔T内FWQM的平均值； △FWQMstab 一时间稳定性参数，此指标应小于5%，才能满足时间稳定性要求。 102万法移宝幅动扭阳（m

6.10.3系统稳定频率极限（SSFL）

式光纤应为渐变型折射率分布的A1类多模光纤。

受试光纤样品的输入端和输出端的端面应平整。输人端面的质量至关重要，端面倾斜角 1.5°。

光纤长度应通过GB/T15972.22中的方法进行测量。样品长度的精度应为实际长度的土1%。 快争端，基准测试长度应由产品规范规定

样品放置应尽量避免张力和微弯的影响，如使用半径不小于为150mm的光纤盘，且光纤张力小于 g，应不引人半径小于40mm的宏弯。 试样的热稳定性应满足要求的测量精度要求。这一要求对高性能光纤的测试更为严格。光纤传输 寸间的热稳定系数约为0.035ps/（m·K）。如果样品在测量期间经历3K的温度变化，则误差 为0.1ps/m。

定位受试光纤样品的输入端，使其与扫描尾纤的输出端对齐，见6.3

GB/T15972.492021

定位受试光纤样品的输出端，使其与检测系统对齐，见8.2（精细对中是下面测量程序的一个步骤）。

8.1光纤耦合和系统设置

将扫描尾纤发出的光注入到受试光纤。调整检测系统的时间标尺和触发延时，使得所有相关径 多处的扫描脉冲完全包含在数字化窗口内（“包含”指幅度大于或等于峰值幅度的1%的所有前沿 召都在窗口内）。无需进一步调整时延和时间标尺，即可获得受试光纤的所有数据。参考脉冲采集 更用不同的时延量，但应使用相同的时间标尺。

8.2光纤光学中心的确定

确定受试光纤相对于扫描尾纤的光学中心。确定光纤光学中心的方法可参见附录

8.3.1半径和象限的选择

半径和象限的选择由两个因素决定：测量交 庵模半径包括在扫描的径向点中。对于DMD或EMBc，相邻半径之间的径向间距不可大于2um。基 准试验方法（见8.5）要求径向间距标称为1um。 测试时可以扫描一个或多个象限。基准试验方法要求扫描四个象限（十，一，十y和一y）。每个 象限的数据应合并以得到第9章所述的计算结果。 中心（0um)只需扫描一次（此位置与象限无关）。但是，如果扫描多次（如在轴上和y轴上各扫 描一次），可利用这些独立扫描检查测量偏差，如系统漂移或温度引起的光纤有效长度的变化。比较不 同象限中相同半径位置的波形有助于检测样品制备缺陷，如不良切割或宏弯，或光纤缺陷，如轮廓变形。

8.3.2扫描数据的采集

通过扫描尾纤端面上的探测点并收集相关的时域波形，测量并记录测试样本的响应u（q，r，t），在 选定的象限组g中，在所选的径向偏移位置r处，作为时间t的函数，可以通过平均来改善SNR

8.4 ATrus和 ATrr的

使用下所述三种方法之一将脉冲直接耦合到检测系统中： a）方法一：将扫描尾纤可以直接耦合到检测系统； b）方法二：用一段短的（小于10m)与被测光纤相同类型的光纤连接光注入系统和光检测系统； c）方法三：用一个透镜系统直接将扫描尾纤输出光束耦合到检测系统中。 测量光脉冲的波形，并将其记录为uref()。确定ure(>的时间宽度为峰值幅度的25%，并将其记录 为△TPULSE。应在连续时间点之间使用线性插值来计算△TPUL.SE以提高精度。 按照附录A中的方法计算△TREF。 获取参考脉冲时，确保采样系统的时间标尺与采集测试样品时使用的标尺相同

基准测试方法应以1um的间隔进行一个完整的四个象限扫描，样品长度由产品规范所规定

GB/T 15972.492021

9.2微分模时延（DMD）

从扫描装置的脉冲得到参考脉冲，可对参考脉冲进行反卷积。 反卷积采用公式（4）

u（q，r，t）一一在半径为r的象限q中取样的波形； uTef 参考波形； 厂 一滤波函数（如与△TPULSE具有相似宽度的高斯函数）。 用反卷积的方法计算时不应引人因测量中遇到的脉冲形状导致的显著偏差，尤其是由于选择高频 噪声滤波器f而引起的偏差。该过程实质上用输出滤波函数的时域表示替换参考脉冲，并且在反卷积 之后△TpULSE变为滤波函数的25%全宽。虽然通过这种方法可以实现脉宽的边际减小，但是该技术通 常仅被用来改善光源脉冲波形的其他特性，如出现尖峰或显著的不对称。需注意，探测器需要良好的线 性度。 反卷积不是必需的。当不使用反卷积时，u（q，r，t)u（g，r，t）

当测量多个象限时，应将每个象限的等效半径波形组合起来，产生平均波形，见公式（5）。

Z。u'(q,r,t) u'(r,t) N(r)

u'（q，r，t)一一在象限q中半径为r处的采样波形； N（r） 在半径r处脉冲波形的数量。 在Q上求和指通过对所有象限的每个波形q，逐点对时间t，在半径r处求和。 如果半径差的绝对值小于0.5um（注意半径始终为正数），则应将不同象限的波形视为同一半径位 置处的波形

GB/T15972.492021

公式（5)中N（r)的算法表明：对于任何半径r，可能对不同数量的波形进行平均。 当只扫描一个象限时，u（r，t）=u（g，r，t）。

9.2.4DMD的确定

产品规范要求针对给定的一组径向掩模确定DMD。这些掩模的细节超出了测量方法的范围，但通 常这些掩模指定通过在RINNER和RoUTER限定的脉冲来确定DMD。下面描述了确定一个掩模的DMD 程序。考虑多个掩模时，重复此过程， 从波形集u（r，t)中，确定每个波形的前沿和后沿的集合作为半径的函数： a）对于每个波形，定义边缘阈值E（r）为该半径波形幅度最大值的25%，见公式（6）。

小计算有效模式带宽（mi

minEMBc如何表征这些链路行为的背景信息参见附录E，有关权重函数推导的讨论，参见附录F。 以下计算涉及使用权重函数W（r），权重函数来源于激光源的近场环通量数据。对于给定的光纤， 用若干权重函数计算出若干EMBc值，其中最小值是光纤的minEMBc。 通常，光纤产品规范中提供的权重函数表是以1um间隔的标称半径来给定的。依赖于径向扫描 义的分辨率和光纤对中的结果，给定波形的测量半径位置可能与表中的标称半径略有不同（即15.2um 对应于表中15um）。使用权重表中最接近测量半径的标称半径所对应的权重值。 当扫描的间隔更大时（如以2um的间隔进行测量），则省略相关的权重值和求和项。 注：色散的影响在F.2中讨论

对于每个权重集合W.（r），其中i表示N个集合的第i个权重集合，利用光纤输出脉冲信息和加

GB/T 15972.492021

函数计算结果输出时间响应u：（t）)，见公式（14）

u; (t)=, W; (r)u'(r,t) ...................

W（r） 是与应用中使用的发射器相对应的DMD加权函数L有关计算W（r)的详细信息，见附 录C,有关特定发射器规范的W（r）值的示例，参见附录DI； u(r，t) 是在四个径向方向的每个径向偏移r处测量的样本输出脉冲，是时间t的函数。再减 去基线噪声之后，每个输出脉冲都是初始状态的（幅度未归一化）

9.3.3计算传递函数

据GB/T15972.41中描述的方法，从输出响应u；（t）反卷积参考时域响应urer（t）。从而得到光 率响应U（f），见公式（15）

式中： ;(t) 输出响应； u rer (t) 参考时域响应。 注：当傅立叶变换得到复数矩阵

式中： u;(t) 输出响应； urer(t) 参考时域响应。 注：当傅立叶变换得到复数矩阵时，公式(15)的比值也得到复数矩阵

以分贝为单位确定对数功率谱，见公式（16）

式中： U (f) U,(f)的复共轭

U"（f）U.(f)的复共轭

9.3.5计算EMBc和minEMBc

P,(f)=5X1g[U.(f)XU:(f)

对于每个权重集，计算一1.5dB带宽。从功率谱P，低于零频率值一1.5dB的最低频率确定。然后 使用高斯假设将EMBc外推到一3dB，将一1.5dB对应的最低频率乘以1.414得到EMBc。 通过查找所有权重集的最小的EMBc来确定minEMBc。 注：带宽可由传统的一3dB定义[传输函数H（f)达到50%或一3dB的第一个点]确定。然而，使用实际的光纤 和光源产生高度非高斯响应，此时测得的一3dB值跟与系统性能没有良好的相关性。一1.5dB度量标准解决 了波状传递函数的一些局限性及其对一3dB值的影响

如需要将DMD或EMBc的值归一化为单位长度，例如ps/m或MHz·km。如果归一化到单位 则应报告归一化公式。

10.1需要报告的信息

结果报告应报告下列内容： a) 试验名称； 样品编号； c）样品长度；

GB/T15972.492021

d 长度归一化公式（如使用）； e） 测试日期和操作人员； f) 测量波长（标称的或实际的）； 每个DMD掩模测试的结果包括掩模的径向偏置极限范围（RINNER和RoUTER）和对应的DMD； 如果需要，则提供minEMBc或OMBc； i） 测试日期和操作人员

10.2需要时提供的信息

需要时，报告中也可包含以下信息： 所用试验方法； b） 试验装置说明，包括光源类型、实际光源中心波长、最大的光源谱宽或实际光源谱宽（rms）； C 用于DMD测量，记录用于计算△TREF的方法，对于最小EMBc，传递函数功能用于确定带宽和 使用的权重集； d) 测量的径向偏移； e） 探测器类型和操作条件； f) 在测量波长（标称的或实际的）下扫描尾纤的模场直径； g 剥离包层模的方法； 计算EMBc时的minEMBc值； 1） 计算EMBc时需要的权重集（见附录C）； i 测试设备的最近校准日期

需要时，报告中也可包含以下信息： a） 所用试验方法； b） 试验装置说明，包括光源类型、实际光源中心波长、最大的光源谱宽或实际光源谱宽（rms）； C） 用于DMD测量，记录用于计算△TREF的方法，对于最小EMBc，传递函数功能用于确定带宽和 使用的权重集； d 测量的径向偏移； e） 探测器类型和操作条件； f) 在测量波长（标称的或实际的）下扫描尾纤的模场直径； g 剥离包层模的方法； h） 计算EMBc时的minEMBc值； i） 计算EMBc时需要的权重集（见附录C）； i 测试设备的最近校准日期

GB/T15972.492021

A.1色散限值对于 DMD测量结果影响

色散引起DMD测量结果误差应小于10%。可用两种方法减小色散的影响：一是使用窄谱光源.使 色散能被忽略；二是精确地确定光源光谱形状，计算△TREF的准确结果。 受试光纤色散D（入）可采用对应产品规格书中的极限值估算或用A.2中给出的最坏值。可使用窄 普光源，也可在光源端或探测器处使用光学滤波器来满足测量DMD对谱宽的要求。使用光学滤波器 能会瞬时展宽脉冲（对于近乎理想的光源，如钛蓝宝石锁模激光器等尤其如此），所以使用光学滤波器 时，应考虑到转换极限

A.1.2限制色散对被测DMD的影响

应用谱宽足够窄的光源，见公式（A，1）。 △tchrom=4X/In2XαXD(入)XL （A.1） 式中： 入 波长，单位为纳米（nm）； D（入） 入波长处的色散值，单位为皮秒每纳米千米[ps/（nm·km）)]； Atchrom 色散值，单位为皮秒（ps）。 小于所测DMD值的10%。由此给出对光源RMS谱宽入的限制，见公式（A.2）。 0.1XDMDmin DMDmin ~0.030X ·（A.2） 41n2XD(入)XL D(入）XL 式中： 入 波长，单位为纳米（nm）； D（入） 入波长处的色散值，单位为皮秒每纳米千米[（ps/（nm·km）]； 光源谱宽，单位为纳米（nm）； DMDmin 待测量的最小DMD值，单位为皮秒（ps）； L 受试光纤的长度，单位为千米（km）。 通常假定模式时延与光纤长度呈线性关系，与长度无关。在前述条件下，利用8.4中△TREE和 △TPULSE近似，即△TREF=△TPULSE，来计算DMD值。 示例：0.5km长的受试光纤在850nm波长上的DMD为100ps时，从表A.1得到，光纤在850nm波长上的色散是 107ps/（nm·km)，代人公式（A.2)中，光源RMS谱宽不大于0.056nm。用同一光源可以测量10km的 最小DMD值为2000ps的光纤。

A.1.3限制色散对参考脉宽的影响

用一个谱宽足够窄的光源，使得忽略与△TpULSE相关的△tchrom引起△TREF的变化小于10%，由此 过光源RMS谱宽入的限制，见公式（A.3）：

GB/T 15972.492021

△T PULSE M 4/In2 XD()XL D(α)XL

在8.4中用△TREF=△TPULSE，计算DMD值。 在此情况下，光源谱宽入与将要测量的DMD无直接关系。此时能进行有效测量的最小DMD直 接由△TpULSE决定，还应注意允许的最大谱宽与试样长度直接相关。对于固定谱宽，当试样超出某一长 度时，色散将足够大而不能被忽略。 示例：用特定光源和△TpuLse为60ps的光探测器用于测量850nm波长处长度为0.5km的光纤样品时，将这些条 件代入公式（A.3），光源RMS谱宽则不大于0.15nm。

A.1.4调整△Trr对色散的影响

计算光源的△TREF的近似值，△TREF是被测光纤输出端每一个模式的25%幅值全宽。对于近似为 高斯形状的脉冲和谱宽，则有公式（A.4）： △TREF=(△TPULSE+△t2hrom)1/2 （A.4 此时，由于DMD测量结果的最小有效值为0.9X△TREF，则光源谱宽上限间接地由要求的DMD最 小分辨率确定。 如果光源的光谱有多个峰，或不能近似为高斯形，该公式的计算结果将不准确，如果用公式（A.4） 计算ATREF.则要求计算DMD时引人的误差小于10%

A.1.5高性能DMD光纤及光源谱宽要求

对于常规色散和数值孔径的A1类光纤，表A.1代表了商用A1类多模光纤最大预计色散。在低于 1200nm波长的波段，入。为最大（此时NA=0.29)的光纤具有最大色散；在高于1400nm波长的波段 入。为最小（此时NA=0.20）的光纤具有最大色散，入。为零色散波长。表A.1不适用于1200nm 1400nm的波长范围，在该范围内，色散D为16.6ps/（nm·km）。

DBS42 008-2015 食品安全地方标准 熟卤制品气调包装要求GB/T15972.492021

表A1商用A1类多模光纤最大预计色散

注：假设上述数据基于以下条件：在入<1200nm的波长范围，对NA=0.29的常规多模光纤，S。=0.09562 [ps/（nm²·km)];入。=1344.5nm；在入>1400nm的波长范围，对NA=0.20的常规多模光纤，S。=0.101 [ps/(nm² · km)];^。=1 310 nm。

GB/T15972.492021

DMD波形是脉冲响应波形的集合，而脉冲响应波形是多模光纤径向坐标的函数，所以在收集 )MD扫描数据之前，光纤的中心应是已知的。如轴向扫描基于错误的中心参考位置，会导致所测试的 OMD、EMBc、OMBc出现显著偏差。因此，光纤中心的确定对于DMD扫描非常关键。 光纤放置于测试装置上时，它的扫描中心还未确定。通过参考包层界面的位置可以将光纤的位置 空制到一定的精度，但不能通过参考包层得到光纤的准确定位。包层的直径、芯/包层同心度以及由如 现频显微镜和DMD扫描仪测定的芯中心之间的差异都是误差的示例，这些误差太大而不能确定适当 的中心坐标。本部分要求采用一组初步波形的分析来确定轴和y轴的中心。该中心用于DMD测试 中使用的所有波形的扫描坐标

u(r)=J'V(r,t) dd

V(r，t）一一与时间t和半径r相关的波形函数： V（) 积分面积，是V(r，t)波形函数对时间的积分。被记录为扫描仪轴向位置的函数，用于 确定轴向中心 图B.1是位置函数的典型积分面积数据

ZJM 006-2933-2019 注塑鞋图B.1对中波形的典型积分面积数据

不同曲线代表不同轴向的完整扫描。通过将扫描仪移动到近似位置得到每组数据（近似是因为