基于波分复用的光纤主缆插入损耗测试系统

李 勤，宗 浩，王云翔，邬小可

（1.中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015；2.北京信息通信技术研究中心，北京 100036；3.航天工程研究所，北京 100000）

目前，我国能源矿产供给储备目标层达3 000 m，但深部探测关键装备和数据处理高端软件90%以上依赖进口。可见，我国勘探技术总体处于“跟跑”状态，因此亟待开发3 000 m 及以下的深地地质结构勘探设备，提升我国地球科学探测仪器自主创新能力和装备水平。与常规的深地地质结构勘探设备相比，光纤地震数据采集系统具有灵敏度高、传感器无需供电、抗电磁干扰能力强、数据传输快等优势。光纤主缆是光纤地震数据采集系统的核心部件之一，可以挂接光纤采集链，并实现光纤检波器阵列的模块化设计。与光纤采集链直连光路相比，光纤主缆的使用可以降低光纤检波器阵列的总体损耗。本文提出了一种基于波分复用[1-3]的光纤主缆插入损耗测试系统，可以对光纤主缆中每一个封装盒位置对应的插入损耗进行测试。在光纤主缆的生产过程中，它还可以对盘纤过程产生的损耗进行在线监测，提高了光纤主缆的生产效率。

1 主缆基本原理

光纤主缆是光纤检波器阵列的波分和空分复用[4-5]单元，每条主缆可以挂接4 条光纤采集链，实现光纤检波器阵列的模块化设计。与光纤采集链直连光路相比，主缆的使用可以降低光纤检波器阵列的总体损耗，从而增强设备的便携性及系统的实用性。

光纤主缆由14 芯轻型野战光缆、12 芯光缆航插、2 芯ODC 插座、光上载分路器（Optical Add Multiplexer，OAM）和光下载分路器（Optical Drop Multiplexer，ODM）组成。每根主缆包括4 个封装盒，可以实现4 条采集链的波分复用，如图1 所示。每个封装盒包括1 个OAM、1 个ODM 以及1 个2芯ODC 插座。其中，2 芯ODC 插座用于连接光纤采集链，通过每个封装盒注入与之连接的光纤采集链的是不同波长的光波信号。通过4 根主缆的相互连接，可以实现4 路主缆的空分复用，如图2 所示。其中，主缆之间通过光缆航插进行连接，主缆中1～3 芯为1 号主缆所用的光纤，4～6 芯为2号主缆所用的光纤，7～9芯为3号主缆所用的光纤，10～12 芯为4 号主缆所用的光纤，10～12 芯为光纤通信用的光纤。

将14 芯光缆的纤芯按照1 芯～14 芯编号，12 芯光缆航插的陶瓷芯按照1#～12#编号，则14芯光缆与12 芯光缆航插的对应关系如表1 所示。

表1 14 芯光缆与12 芯光缆航插的对应关系

2 系统设计及实验

光纤主缆插入损耗测试系统由窄线宽激光光源[6-10]、波分复用器、光纤主缆、光纤短接跳线、波分解复用器和光功率计组成。每根光纤主缆有4个封装盒，用于4 路波长光信号的波分复用。通过光纤短接跳线将封装盒上与光纤采集链连接的两芯光纤进行短接，则光纤主缆的插入损耗只取决于主缆自身，与光纤采集链无关。因此，通过在主缆的输入端口波分复用，并在输出端口波分解复用的方式可以对主缆的插入损耗进行测试。

光纤主缆插入损耗测试系统的示意图如图3所示。如图3（a）所示，4 个窄线宽激光光源（波长分别为C32、C34、C36、C38）经过波分复用器后，再经过解波分复用器后，通过光功率计分别测试4个波长光波的光功率，作为光纤光缆的功率输入值。如图3（b）所示，通过光纤短接跳线将待测波长对应封装盒的2 芯ODC 插座的光路短接，4 个窄线宽激光光源经过波分复用器后，通过转接线与光纤主缆输入端的光缆航插相连，复用后的光波注入到主缆中。转接线的另一端与解波分复用器相连，通过光功率计测试对应封装盒波长的输出光功率。依次通过光纤短接跳线将4 个封装盒与光纤采集链连接的两芯光纤进行短接，可分别得到光纤主缆在4 个波长处对应的插入损耗。

光纤主缆的实物图如图4 所示。其中，相邻封装盒之间光缆的长度为120 m。通过光纤主缆插入损耗测试系统进行测试，可以得到光纤主缆的输入光功率和输出光功率的大小，如表2 所示。从表2可以看出，光纤主缆上4 个封装盒位置对应的插入损耗最大值约为2.87 dB，满足光纤主缆插入损耗的设计要求。

表2 光纤主缆插入损耗的测试结果

3 结语

本文提出了一种基于波分复用的光纤主缆插入损耗测试系统，由窄线宽激光光源、波分复用器、光纤主缆、光纤短接跳线、波分解复用器和光功率计组成。通过光纤短接跳线将待测封装盒上与光纤采集链连接的两芯光纤进行短接，将经过波分复用后的光波输入光纤主缆，并对光纤主缆输出的光信号进行波分解复用，通过测试光纤主缆输入和输出对应波长的光功率大小，可以得到光纤主缆中每一个封装盒位置对应的插入损耗。实验结果表明，基于波分复用的光纤主缆插入损耗测试系统可以用于测试光纤主缆的插入损耗。