一種新型單波長(zhǎng)單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器及其性能測(cè)試

1  概述

光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器是一種區(qū)域光網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，采用光復(fù)用技術(shù)或其他光學(xué)技術(shù)，使發(fā)送和接收信號(hào)在同一根光纖中傳輸，從而在單根光纖上完成對(duì)數(shù)據(jù)的雙向傳送，達(dá)到節(jié)省光纖的目的。圖1示出的是光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器應(yīng)用示例。

傳統(tǒng)光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器通常稱為單芯光纖收發(fā)器，它是一種光電轉(zhuǎn)換器件，主要通過光復(fù)用技術(shù)，把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在單模或多模光纖上傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。目前廠家生產(chǎn)的主要是這種類型的單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器，它通過把1 310和1 550 nm兩種波長(zhǎng)的信號(hào)復(fù)用到一根光纖中，兩種波長(zhǎng)的信號(hào)在光纖中的傳輸方向相反，從而實(shí)現(xiàn)單纖雙向的傳輸能力。

本文提出的光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器是一種單波長(zhǎng)單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器，它通過光學(xué)晶體對(duì)同一波長(zhǎng)不同傳輸方向的光信號(hào)進(jìn)行偏振分離的方法實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸。因?yàn)椴捎玫闹饕�是光無源器件，所以它具有可靠、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本文根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的入網(wǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)這種光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了器件性能特性、1 000 M以太網(wǎng)數(shù)據(jù)特性等項(xiàng)目的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果全部符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可滿足同步數(shù)字體系光纜線路系統(tǒng)要求和傳送以太網(wǎng)鏈路的要求。

圖1　光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器應(yīng)用示例

2  工作原理

單波長(zhǎng)單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器的基本工作原理是基于o光和e光在晶體中的不同折射率，通過在空間上將o光和e光分開，以不同光路進(jìn)行傳輸轉(zhuǎn)換。圖2示出的是光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器的基本原理示意圖。

圖2　光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器的基本原理

光發(fā)送信號(hào)從端口1入射，晶體A將其分解為o光與e光，分別沿不同光路傳輸。晶體A中的o光，傳輸至晶體B中，對(duì)于晶體B而言為e光。晶體A中的e光，傳輸至晶體B中，對(duì)于晶體B而言為o光。兩束光經(jīng)過晶體B重新匯聚為光束2輸出。從端口2入射的光束，將走不同的光路，最后從端口3輸出。

由于是無源工作方式，光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器無需外接電源，同時(shí)由于無源器件不存在老化現(xiàn)象，其工作性能穩(wěn)定可靠，一般無需網(wǎng)管功能，線路信號(hào)質(zhì)量的監(jiān)測(cè)可由其所連接的設(shè)備代理，提供相應(yīng)的管理功能。

3  性能測(cè)試

單波長(zhǎng)單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中必須在功能和性能指標(biāo)上滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，下面從3個(gè)方面對(duì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行具體測(cè)試。

3.1  器件性能測(cè)試

單波長(zhǎng)單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器的器件性能指標(biāo)（插入損耗、隔離度、回波損耗、偏振相關(guān)損耗等）應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)《全光纖型分支器件技術(shù)條件》（YD/T1117-2001）的要求，使用光功率計(jì)對(duì)一對(duì)傳輸轉(zhuǎn)換器M1、M2的測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1　器件性能測(cè)試結(jié)果

3.2  以太網(wǎng)性能測(cè)試

通過網(wǎng)絡(luò)分析儀（SmartBit）對(duì)以太網(wǎng)性能進(jìn)行測(cè)試，圖3示出的是以太網(wǎng)性能測(cè)試圖。光纖長(zhǎng)度為25 km，設(shè)置光衰減器的衰耗量，使之對(duì)應(yīng)10 km的光纖；網(wǎng)絡(luò)分析儀光收發(fā)模塊的發(fā)射光功率為-9~-3 dBm，接受靈敏度為-20 dBm。測(cè)試儀表發(fā)送的波長(zhǎng)為1 310 nm，輸出功率為-4.88 dBm。對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)1310 nm的發(fā)送信號(hào)光，測(cè)試所用光纖的損耗為0.34 dB/km。

圖3　以太網(wǎng)性能測(cè)試圖

由于光收發(fā)模塊的輸出光功率和接受靈敏度的限制，測(cè)試設(shè)置光纖長(zhǎng)度為35 km。在反向光路上輸入波長(zhǎng)為1 310 nm的信號(hào)光，功率為-4.88 dBm。

將SmartBit測(cè)試項(xiàng)目設(shè)置為Throughout，進(jìn)行吞吐量的測(cè)試，每次時(shí)間為3 min以上，重復(fù)次數(shù)為1次，字節(jié)長(zhǎng)度為64~1 518個(gè)字節(jié)。

將SmartBit測(cè)試項(xiàng)目設(shè)置為packetloss，進(jìn)行丟包率的測(cè)試，每次時(shí)間為120 s以上，重復(fù)次數(shù)為1次，字節(jié)長(zhǎng)度為64~1 518個(gè)字節(jié)，效率100%，流控關(guān)閉。

吞吐量測(cè)試結(jié)果和丟包率測(cè)試結(jié)果分別如表2和表3所示。

表2　吞吐量測(cè)試結(jié)果

表3　丟包率測(cè)試結(jié)果

3.3  SDH傳輸性能、誤碼性能測(cè)試

為考察單波長(zhǎng)單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器的SDH傳輸性能和誤碼性能，使用SDH誤碼分析儀對(duì)一對(duì)雙向傳輸轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的50 km傳輸系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，圖4示出的是誤碼測(cè)試配置圖。分別測(cè)試誤碼率和眼圖，誤碼測(cè)試時(shí)間為24 h。測(cè)試結(jié)果為24 h內(nèi)無誤碼產(chǎn)生，圖5示出的是測(cè)試眼圖。

圖4　　測(cè)試配置圖

圖5　測(cè)試眼圖

4  結(jié)果與分析

測(cè)試數(shù)據(jù)表明，本文提出的單波長(zhǎng)單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器的器件性能指標(biāo)完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，部分指標(biāo)高于標(biāo)準(zhǔn)要求；在以太網(wǎng)性能方面，吞吐量通過率為100%，丟包率為0，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；眼圖符合G957�？蛞�求，傳輸系統(tǒng)工作24 h，無誤碼產(chǎn)生。

實(shí)測(cè)結(jié)果說明，這種新型光纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器具有可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于采用的是同一波長(zhǎng)在同一根光纖上沿不同方向傳輸光信號(hào)，避免了當(dāng)前廣泛應(yīng)用的基于波分的單纖雙向收發(fā)器必須進(jìn)行波長(zhǎng)變換所帶來的可靠性和成本等方面的問題，非常適用于光纖資源緊缺和應(yīng)急應(yīng)用的場(chǎng)合。

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