一种新型单波长单纤双向传输转换器及其性能测试

1  概述

        光纤双向传输转换器是一种区域光网络连接设备，采用光复用技术或其他光学技术，使发送和接收信号在同一根光纤中传输，从而在单根光纤上完成对数据的双向传送，达到节省光纤的目的。图1示出的是光纤双向传输转换器应用示例。

图1　光纤双向传输转换器应用示例

        传统光纤双向传输转换器通常称为单芯光纤收发器，它是一种光电转换器件，主要通过光复用技术，把电信号转化为不同波长的光信号在单模或多模光纤上传输，实现数据的双向传送。目前厂家生产的主要是这种类型的单纤双向传输转换器，它通过把1 310和1 550 nm两种波长的信号复用到一根光纤中，两种波长的信号在光纤中的传输方向相反，从而实现单纤双向的传输能力。

        本文提出的光纤双向传输转换器是一种单波长单纤双向传输转换器，它通过光学晶体对同一波长不同传输方向的光信号进行偏振分离的方法实现单纤双向传输。因为采用的主要是光无源器件，所以它具有可靠、稳定等优点。本文根据实际网络中的入网测试标准，对这种光纤双向传输转换器进行了器件性能特性、1 000 M以太网数据特性等项目的测试，测试结果全部符合相关标准要求，可满足同步数字体系光缆线路系统要求和传送以太网链路的要求。

2  工作原理

        单波长单纤双向传输转换器的基本工作原理是基于o光和e光在晶体中的不同折射率，通过在空间上将o光和e光分开，以不同光路进行传输转换。图2示出的是光纤双向传输转换器的基本原理示意图。

图2　光纤双向传输转换器的基本原理

        光发送信号从端口1入射，晶体A将其分解为o光与e光，分别沿不同光路传输。晶体A中的o光，传输至晶体B中，对于晶体B而言为e光。晶体A中的e光，传输至晶体B中，对于晶体B而言为o光。两束光经过晶体B重新汇聚为光束2输出。从端口2入射的光束，将走不同的光路，最后从端口3输出。

        由于是无源工作方式，光纤双向传输转换器无需外接电源，同时由于无源器件不存在老化现象，其工作性能稳定可靠，一般无需网管功能，线路信号质量的监测可由其所连接的设备代理，提供相应的管理功能。

3  性能测试

        单波长单纤双向传输转换器应用于网络中必须在功能和性能指标上满足相关标准的要求，下面从3个方面对相关技术指标进行具体测试。

　　3.1  器件性能测试

        单波长单纤双向传输转换器的器件性能指标（插入损耗、隔离度、回波损耗、偏振相关损耗等）应满足标准《全光纤型分支器件技术条件》（YD/T1117-2001）的要求，使用光功率计对一对传输转换器M1、M2的测试结果如表1所示。

表1　器件性能测试结果

　　3.2  以太网性能测试

        通过网络分析仪（SmartBit）对以太网性能进行测试，图3示出的是以太网性能测试图。光纤长度为25 km，设置光衰减器的衰耗量，使之对应10 km的光纤；网络分析仪光收发模块的发射光功率为-9~-3 dBm，接受灵敏度为-20 dBm。测试仪表发送的波长为1 310 nm，输出功率为-4.88 dBm。对应波长1310 nm的发送信号光，测试所用光纤的损耗为0.34 dB/km。

图3　以太网性能测试图

        由于光收发模块的输出光功率和接受灵敏度的限制，测试设置光纤长度为35 km。在反向光路上输入波长为1 310 nm的信号光，功率为-4.88 dBm。

        将SmartBit测试项目设置为Throughout，进行吞吐量的测试，每次时间为3 min以上，重复次数为1次，字节长度为64~1 518个字节。

        将SmartBit测试项目设置为packetloss，进行丢包率的测试，每次时间为120 s以上，重复次数为1次，字节长度为64~1 518个字节，效率100%，流控关闭。

        吞吐量测试结果和丢包率测试结果分别如表2和表3所示。

表2　吞吐量测试结果

表3　丢包率测试结果