增益和偏移的概念為什麼測試損耗卻得到增益？

為什麼測試損耗卻得到增益？

測試參考光纖的驗證很簡單，對吧？是的，通常......但並非總是如此。按照參考過程將光功率計設定為0db後，對於單模光纖，聯結器對的損耗應在 0 ~ 0.20db 之間。但是在某些情況下，損耗竟然會變成增益，讓我們來看乙個這樣的情況。

1、將測試光纖 (tc1) 連線到光源並測量輸出功率，將參考值設定為 0db (參見圖1)。

圖1.使用1跳線方法設定參考

2、斷開 tc1 與光功率計的連線，並在 tc1 輸出端與光功率計之間連線另一條測試光纖 (tc2)；測量虛線圓圈所示的聯結器對的損耗 (見圖2)。

圖2.使用upc-upc參考線測量tc1和tc2之間的損耗

3、幾條測試線上收集的資料顯示了預期的測量值，如 -0.19db 和 -0.12db。

4、然後，用 tc3 (upc-apc測試線) 代替 tc2 重複測試。這不是推薦的做法，我們很快就會明白為什麼。upc 端連線到 tc1，apc 端連線到光功率計。對於此設定，聯結器對的損耗測量值分別為+0.27和+0.23 db (參見圖3)。

圖3.使用upc-apc測試線測量tc1和tc3之間的損耗

顯然，光功率計接收了更多的功率，但為什麼？通過連線到光功率計的upc 聯結器與 apc 聯結器測試光纖的光量應相等。在 upc 和 apc 的開放端，光垂直於端麵射出。從光功率計的光電二極體角度來看，當使用 apc 介面時，擊中光電二極體上有效區域的光斑會發生偏移 (見圖4)。它不僅位置偏移，光斑尺寸也從圓形變為略微橢圓形。

圖4.點位置從upc - apc開放端麵移位

值得注意的是，如果測試 apc-apc 光纖的損耗，可以使用 upc-apc 測試線 (tc1) 作為參考，但這可能導致光功率計的光電二極體產生更高的響應值。如果出現這種情況，應使用一段 apc-upc 介面的接收光纖，並將upc端連線到光功率計，這樣就很容易獲得正常的測量值。

用通常在實驗室中使用的各種光功率計重複上述實驗，結果通常是正常的。無論光功率計介面是upc還是apc，測出的聯結器損耗值並沒有顯著差異，兩種情況下的測量均為正常值。

導致損耗結果變為增益的原因究竟是什麼？光電二極體的均一性描述了光在光電二極體不同位置的響應區域上轉換成電子的能力。如果光電二極體具有良好的均一性，則其響應將不會根據光斑的位置而變化。但如果均一性不佳，就會導致在一些地方有著更高功率讀數，而在另一些地方功率讀數更低——意味著損耗結果偏大。現場使用的光功率計通常具有比實驗室光功率計更高的不確定性。為實驗室光功率計指定、選擇、篩選和測試具有更好均一性的光電二極體通常成本較高，現場測試裝置往往並不需要。雖然上述情況在現場測試中並不常見，但它清楚地說明了光功率計的特性，它向您展示了在進行測量時不應混合 upc 和 apc 的原因。進行光功率測量時，對於不同的波長和不同的功率水平，檢測器可能在其表面上進行光電轉換時表現迥異。想象一下，光電二極體在x和y軸上的有效區域被掃瞄，掃瞄結果可以揭示可能不均勻的表面。解釋這一概念的另一種方法是檢視沿 3mm 光電二極體表面的響應度與位置的二維圖表。具有完美均一性的檢測器（如圖5）所示。具有較差均一性的檢測器表示為沿檢測器有效區域具有不同的響應度 (參見圖6)。

圖5.光電二極體有效區域的完美均一性

圖6.光電二極體有效區域的非均一性

結論：

- 不要將upc和apc聯結器混合/連線在一起

- 使用upc聯結器設定光功率計參考，並使用upc聯結器測量損耗

- 使用apc聯結器設定光功率計參考，並使用apc聯結器測量損耗

- 光電二極體沿整個響應區域（探測器表面）可能具有非均一性

- 如果測試線發出的光斑在尺寸或位置上發生變化，則光電二極體的非均一性會導致測量值發生微小變化。

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