光纖特性測試：CD、PMD、光譜衰減、ORL 與時延

損耗測試只能說明光纖是否通光，不能說明它能否承載 80 km 的 10G、四十路 DWDM 信道或一路 400ZR 信號：這些問題取決於色度色散、偏振模色散、全波段的衰減、反射，有時還有時延。測量這些參數就是光纖特性測試。本頁說明何時需要做特性測試、哪種測試回答哪個問題、每項測量如何進行、每種業務對應的數值要求，以及在把錢花在光模組之前，測試結果能揭示舊光纖或未知光纖的哪些資訊。

何時需要做特性測試

情況	超出標準損耗測試和 OTDR 之外需要做的測試
新建路由，≤ 10G，≤ 40 km，現代 G.652.D	無需額外測試：Tier 1 在 1310/1550 nm 的損耗測試和雙向 OTDR 已經足夠（測試與測量）
10G 傳輸 60–80 km，10G DWDM 直接檢測	色度色散（限值為 1 000–1 600 ps/nm）、ORL
老舊 40G NRZ 或 DPSK 直接檢測	PMD（非常敏感）、CD 及色散補償規劃
100G+ 相干、400ZR/ZR+	損耗和 ORL；CD 用於識別光纖類型（G.653/G.655 會改變非線性規劃）；PMD 用於確認是否在 DSP 窗口內；光譜衰減用於 C 波段平坦度；如業務有要求，還需時延
暗光纖租用或租用光纖對的驗收	全套測試，雙向，三個波長，另加光纖類型識別、反射率圖和端面圖像，構成光纖的「身份檔案」
升級前的舊光纖（2000 年前安裝）	首先測 PMD（它可能是致命因素），CD 用於識別類型，光譜衰減用於水峰和氫損（可靠性與老化）
CWDM 全部 18 個信道	光譜衰減 1 270–1 610 nm：1383 nm 水峰決定其中三個信道
PON 疊加波長（1490/1577/1625 nm）	這些波長下的衰減，ORL ≥ 32 dB（反射與回波損耗）
前傳、時間同步	時延，以及光纖對兩根光纖之間的長度不對稱：PTP 精度取決於它

測試

測試	方法	結果	典型儀器
光譜衰減	寬帶光源加光譜分析儀、掃描可調激光器加功率計，或多波長 OTDR（1310/1383/1490/1550/1625/1650 nm）	1 260–1 650 nm 範圍內 dB/km 隨波長的變化；1383 nm 水峰、氫損、朝 1 625 nm 上升的彎曲損耗、C 波段平坦度	帶光源的 OSA，或特性測試型 OTDR
色度色散（CD）	相移法或差分相移法（IEC 60793-1-42），或基於 OTDR、擬合色散曲線的四波長法	D(λ)，單位 ps/(nm·km)；零色散波長 λ₀；斜率 S₀；鏈路總色散，單位 ps/nm（色散與頻寬）	CD 分析儀，或帶遠端光源的 OTDR 模組
偏振模色散（PMD）	干涉法（TINTY/GINTY）、固定檢偏器波長掃描法、瓊斯矩陣法；用分佈式 P-OTDR 定位不良區段	總 PMD，單位 ps（平均 DGD），以及係數，單位 ps/√km；這是統計量，需要重複測量並記錄溫度	遠端帶偏振寬帶光源的 PMD 分析儀
光回波損耗與反射率	OCWR 或 OTDR	ORL，單位 dB；每個事件的反射率	ORL 表、OTDR
插入損耗	每個業務波長、雙向的光源加功率計（Tier 1）	每根光纖的 dB 值	OLTS
時延與長度	OTDR 測長，或帶遠端環回的時延測試儀（往返 ÷ 2）	µs 和米；4.9 µs/km；由相同折射率下的長度差得出光纖對之間的不對稱性	OTDR、帶時延功能的以太網測試儀
光纖類型識別	根據 CD 測試得出的 λ₀ 和 D(1550)、接續點處的背向散射台階、記錄資料	G.652 / G.653 / G.655 / G.654 / G.657，以及製造年代（光纖類型）	CD 分析儀加 OTDR
多模模式頻寬	對樣品做差分模式時延 / 有效模式頻寬測試	確認 OM 等級	實驗室；現場很少做

各業務限值

典型數值；確切數值以光模組或標準為準。

業務	色度色散容限	PMD 容限（平均 DGD）	損耗 / ORL
1G、10G，最長 40 km（LR、ER）	在 G.652 上不構成限制（40 km × 17 = 680 ps/nm，限值 ≈ 1 000–1 600）	≤ 10 ps（100 ps 位元的 10 %）	預算 6–15 dB；ORL ≥ 12 dB
10G 80 km（ZR）及 10G DWDM 直接檢測	無補償時 ≤ 1 600 ps/nm；80 km × 17 = 1 360 ps/nm，裕量很小	≤ 10 ps	預算 23–24 dB；ORL ≥ 24 dB
老舊 40G NRZ / DPSK	≤ 60–100 ps/nm，需要色散補償	≤ 2.5 ps	ORL ≥ 24 dB
100G 相干 DP-QPSK	± 50 000 ps/nm（可達數千 km）	25–30 ps 及以上	受 OSNR 限制；ORL ≥ 24 dB（相干長途傳輸）
400ZR（OIF）	± 2 400 ps/nm（≈ 120 km 的 G.652）	≈ 10 ps	不放大：損耗 ≤ 11 dB（≈ 40 km）；放大：120 km，OSNR ≥ 26 dB
400ZR+、800ZR	± 20 000 … ± 50 000 ps/nm	容限較寬	受 OSNR 限制
CWDM 10G，18 個信道	按每信道 10G 處理	≤ 10 ps	每信道衰減，含水峰（CWDM 合波與預算）
GPON / XGS-PON	不構成限制	不構成限制	等級預算（B+ 28、C+ 32、N1 29、N2 31、E1 33、E2 35 dB）；ORL ≥ 32 dB；反射率 ≤ −35 dB

PMD 計算：平均 DGD = PMD 係數 × √L。現代 G.652.D 在 ≤ 0.1 ps/√km 時，100 km 上只有 1 ps，可以忽略；1980 年代光纖在 1–2 ps/√km 時，100 km 上達到 10–20 ps，除非改用相干技術，否則該路由上的 10G NRZ 就此終結（公式與計算）。

解讀結果：光纖身份與年代

測量結果	結論
λ₀ = 1 300–1 324 nm，D(1550) = 16–18 ps/(nm·km)	G.652；1383 nm 峰值低 → G.652.C/D，峰值高 → G.652.A/B
D(1550) = 2–6 ps/(nm·km)，λ₀ 約在 1 450–1 520 nm	G.655 非零色散位移光纖；需核對符號；密集 DWDM 中需注意四波混頻（非線性效應）
D(1550) ≈ 0	G.653 色散位移光纖：若不採用不等信道間隔或 L 波段，則無法在 C 波段做 DWDM
D(1550) = 18–22 ps/(nm·km)，衰減 ≈ 0.17 dB/km	G.654 純矽芯
PMD 係數 > 0.5 ps/√km	光纖產自 1995 年前後；100 km 以上的 10G 有風險；相干方案沒問題
1383 nm 水峰高於 0.5 dB/km	無法用於 E 波段 CWDM（1 371–1 411 nm 信道）；其餘波段可用
衰減斜率相對基線上升，在 1 383 nm 和 1 550 nm 以上最嚴重	氫老化或進水：需要更換該區段
損耗朝 1 625–1 650 nm 急劇上升	路由上存在宏彎或微彎
光纖對長度不對稱 > 10–20 m	若不補償，PTP 定時誤差為 50–100 ns

流程與報告

步驟	做法
準備	兩端都放置儀器，用遠端單元或第二組人員；檢查並清潔參考跳線（端面檢查與清潔）；光纖須處於暗光狀態：帶業務的光纖無法測量 CD 和 PMD
條件	記錄日期、時間和溫度：PMD 會隨之變化；測試光纖對的全部光纖以及備用芯
時間	有經驗的團隊做全套測試，每根光纖 30–60 分鐘
交付物	每根光纖：雙向全波長損耗、ORL、雙向 OTDR 曲線（.sor）、帶 λ₀ 和總色散的 CD 曲線、PMD、光譜衰減曲線、時延和長度、反射率圖、端面圖像；按目標業務判定合格/不合格
存檔	保存帶設定的儀器原始檔案，而不只是 PDF（文件與標籤）
標準	IEC 61280-4-2（已安裝單模鏈路的衰減和 ORL）、IEC 61280-4-4（已安裝鏈路的 PMD）、IEC 61280-4-1（已安裝多模鏈路）、IEC 60793-1-42（CD）、TIA FOTP-175（CD）、ISO/IEC 14763-3 和 TIA-568.3-D（驗收）（標準一覽）

暗光纖驗收清單：光纖類型已註明並經 CD 確認；1310/1550/1625 處每公里損耗符合報價；每個接續點雙向 ≤ 0.1 dB，每個連接器雙向 ≤ 0.5 dB；ORL ≥ 27 dB（PON 為 ≥ 32 dB）；PMD 在業務限值以內；光譜曲線不含氫損特徵；已記錄長度和時延；已移交文件和坐標。

在 CodingBox 中

相干模組一旦起振，就能免費給出光纖的特性測試結果：CMIS VDM 報告 DSP 所見的色度色散、DGD、PDL、 OSNR 和偏振變化速率。CodingBox 顯示模組公佈了哪些觀測量，並讀取其 DDM 頁面，因此可以把光纖的開通測試報告與模組自身對同一鏈路的觀測進行比對：二者不一致，說明存在跳線問題、連接器髒污，或勘測之後更換過光纖（VDM 與 FEC 指標， Check transceiver）。

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