fdtd 弯曲损耗

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用于光互连的聚硅氧烷波导弯曲损耗

用于光互连的聚硅氧烷波导弯曲损
耗
光互连技术是通信领域的重要发展方向，聚硅氧烷波导弯曲损耗是其中一个重要的应用。

聚硅氧烷波导弯曲损耗是指在聚硅氧烷波导中使用弯曲时，光子从弯曲处传播时会发生损耗。

它是由于弯曲处的折射率不均匀以及波导表面不平滑等因素造成的。

聚硅氧烷波导弯曲损耗是由材料特性决定的，也就是说，如果材料的折射率和表面粗糙度都很低，那么聚硅氧烷波导弯曲损耗将会降低。

此外，聚硅氧烷波导弯曲损耗也受到弯曲半径大小的影响。

一般情况下，弯曲半径越大，弯曲损耗越小。

聚硅氧烷波导弯曲损耗是光互连技术中的一个重要指标，它可以直接影响光纤传输系统的性能，因此必须加以重视。

因此，在设计光纤传输系统时，应该考虑到聚硅氧烷波导弯曲损耗的影响，并采取相应的措施降低损耗。

例如，在设计光纤传输系统时，应尽量减少聚硅氧烷波导的弯曲半径，以降低弯曲损耗。

此外，需要使用优质的聚硅氧烷材料，以确保材料折射率和表面粗糙度都达到规定的标准，从而降低聚硅氧烷波导弯曲损耗。

另外，也可以采用表面处理技术来降低聚硅氧烷波导弯曲损耗，例如采用陶瓷填充技术，通过在表面上填充陶瓷材料，可以改善表面的光学性能，有效降低聚硅氧烷波导弯曲损耗。

总之，聚硅氧烷波导弯曲损耗是光互连技术中的一个重要问题，必须加以重视，采取有效的措施来降低损耗，以保证光纤传输系统的正常工作。

FDTD分析光子晶体光纤弯曲

Bending loss analyses of photonic crystalﬁbers based on theﬁnite-difference time-domain methodNgoc Hai Vu,1In-Kag Hwang,1,*and Yong-Hee Lee21Department of Physics,Chonnam National University,300Yongbong-dong,Buk-gu,Gwangju500-757,South Korea 2Department of Physics,Korea Advanced Institute of Science and Technology,373-1Guseong-dong,Yuseong-gu,Daejeon305-701,South Korea*Corresponding author:ikhwang@chonnam.ac.krReceived October8,2007;revised November29,2007;accepted December6,2007;posted December11,2007(Doc.ID88351);published January8,2008This is a report on an effective simulation method for the bending loss analyses of photonic crystalﬁbers. This method is based on the two-dimensionalﬁnite-difference time-domain algorithm and a conformal trans-formation of the refractive index proﬁle.We observed the temporal dynamics of light waves in a bentﬁber in a simulation and obtained the bending loss as a function of bend radius and optical wavelength for the com-mercial photonic crystalﬁbers.The accuracy of this method was veriﬁed by good agreement between the simulation and experimental data.©2008Optical Society of AmericaOCIS codes:060.5295,060.2280,060.2310.First proposed in1995,photonic crystalﬁbers (PCFs),with silica–air microstructures,attract many researchers as theseﬁbers have unique applications in ultrawide-band transmission,supercontinuum generation,high power delivery,optical ampliﬁers, and other functional devices[1].One of the important issues regarding the practical development of these PCFs concerns their bending loss properties.When a ﬁber is bent,the modalﬁeld distorts outwards in the direction of the bend and a radiation loss occurs.The bending loss is usually regarded as an adverse effect in the context of optical transmission.However,the bentﬁbers can also be used as a new and unique op-tical component employable in optical communica-tions or optical sensing[2].It is important to be able to accurately estimate the bending loss of a givenﬁ-ber structure for the design and characterization of various PCFs.The complicated microstructure in a PCF makes the calculation a challenging problem.Most of the analytical methods such as antenna theory developed for conventionalﬁbers with circularly symmetric in-dex proﬁles cannot be directly applied to PCFs.Here, we,for theﬁrst time to our knowledge,adopted a two-dimensionalﬁnite-difference time-domain(2D-FDTD)algorithm[3]for the simulation of optical propagation in a bent PCF.The three-dimensional (3D)structure of the bentﬁber was transformed into a two-dimensional straightﬁber by using conformal mapping of the refractive index proﬁle of the PCF. The temporal evolution of the opticalﬁeld was prop-erly interpreted to yield the bending loss per unit length.We compared the simulation results with the experimental results to validate the accuracy of our method.The FDTD method has some distinct features com-pared with other previous methods such as the efﬁ-cient modal model[4,5]or theﬁnite-element method [6]used for the calculation of bending loss of the PCF. The FDTD algorithm is a very general tool and is ap-plicable to a wide range of electromagnetic problems. It directly solves Maxwell’s equations with minimalassumptions and approximations and thus provides fairly reliable results as long as the spatial and tem-poral resolution are high enough.Recent advance-ment of computer technology allows the use of high spatial and temporal resolution,making this tech-nique more useful and popular.This method enables full access to electromagnetic waves at an arbitrary time and position,so that one can collect any desired information from these waves.Therefore it is distin-guishable from other numerical methods that provide speciﬁc information only.The direct simulation of optical propagation in bentﬁber may be performed by the FDTD method ina complete3D structure ofﬁber loops with an inputof an optical wave from one end of theﬁber loops[2].In this case,we record the optical powers at several locations of theﬁber loops to obtain the bending loss as a function of the propagation length.However,this approach requires huge memory sizes and long com-putation time,which is practically unacceptable.Here,we implemented a time-domain approach for the calculation of the bending loss,instead of the space-domain approach,for computation efﬁciency.First we imagined an inﬁnitely longﬁber with a bendradius of R b as shown in Fig.1(a).At t=0,theﬁber is ﬁlled with an optical wave with a propagation con-stant␤and a uniform intensity along the length.Af-ter t=0,the optical wave starts to attenuate with arate of␣Јdue to the bending loss.Note that the op-tical intensity is always uniform over the wholeﬁber length during the attenuation.Finally the loss coefﬁ-cient per unit time͑␣Ј͒is converted to a loss coefﬁ-cient per unit length͑␣͒using the equation␣=␣Ј/v, where v is the velocity of light in theﬁber.Since the optical wave has no variation along the length except the phase in the above situation,the computation structure for the FDTD method can be reduced to one slice of the bentﬁber with an arbi-trarily small thickness͑⌬z͒as shown in Fig.1(b).Then,the3D structure of the bent piece is again sim-pliﬁed to aﬂat one[Fig.1(c)]by employing an equiva-lent index proﬁle given byJanuary15,2008/Vol.33,No.2/OPTICS LETTERS1190146-9592/08/020119-3/$15.00©2008Optical Society of American eq 2͑x ,y ͒=n 2͑x ,y ͒ͩ1+2x R bͪ,where R b is the radius of curvature and n ͑x ,y ͒is therefractive index proﬁle of the straight ﬁber [6–8].The bottom part of Fig.1(c)shows the transformed refrac-tive index proﬁle of a PCF with a bend radius of 5.5mm.It clearly shows that the transformation su-perimposes a gradient onto the refractive index of the straight ﬁber in the direction of the bend.Therefore the ﬁnal computation structure is effectively a 2D one containing only one grid along the z .The sizes of the computation grids were set to ⌬x =⌬y =⌳/20and ⌬z =⌳/100,where ⌬is the hole pitch.Those param-eters were optimized to maximize the numerical ac-curacy within a reasonable computation time.Figure 1(d)shows the recorded optical intensity E 2at the center of the ﬁber as a function of time.The optical intensity corresponds to I ͑t ͒=͗E 2͑t ͒͘.Here we obtained the loss factor per unit time,␣Ј,from curve ﬁtting with the function I ͑t ͒=I 0exp ͑−␣Јt ͒.The veloc-ity of the light was calculated from v =␻/␤,where ␻was the oscillation frequency of Fig.1(d),to get the loss factor per unit length,␣=␣Ј/v .The simulation was performed for the ESM-5PCF (hole pitch,⌳=8␮m;normalized hole diameter,d /⌳=0.46)from Crystal Fibre A/S.The parameters ⌳and d were extracted directly from a scanning electron microscope image of the real ﬁber.The refractive in-dex of the silica was set as 1.444,and no material dispersion was assumed.Figure 2(a)shows the inten-sity distributions of the fundamental mode at ␭=1550nm for the bend in the x direction of the radiusof 3.5mm.It clearly shows that the mode of the bent ﬁber was asymmetric in shape and shifted towards the outside of the bend [4].We generated multiple in-tensity proﬁles at successive time frames in one pe-riod of the optical oscillation to observe the dynamics of the optical ﬁeld,which are shown in Fig.2(b).Here we could observe a “propagating”ﬁeld radiated from the center toward the outside of the bend while the “stationary”core mode was blinking at its optical fre-quency.This energy propagation across the ﬁber was the cause of the bending loss and resulted in the dis-sipation of the optical power in the core mode.The di-rect observation of this phenomenon could not be made by other calculation methods.We calculated the bending losses of the ESM-5PCF for several different bending radii.The plots are denoted with triangles in Fig.3(a).The typical com-putation time was about 2–3h for each data point in our case,although it depends largely on the spatial and temporal resolutions of FDTD.For comparison,the bending losses were experimentally measured us-ing a narrow-linewidth laser and an optical power-meter.Two turns of ﬁber loops were made for a bend radius in the range of 3.0to 7.0mm in incrementsofFig. 1.(Color online)Illustration of the simulation scheme:(a)inﬁnitely-long bent ﬁber model;(b)one sliced piece of the bent ﬁber and its index proﬁle along x ;(c)same as (b)after conformal transformation of the index proﬁle;(d)E 2at the center of the ﬁber as a function of time,show-ing the attenuation of opticalintensity.Fig.2.(Color online)(a)Optical intensity distribution in the cross section of a bent ﬁber with a radius of 5.5mm (log scale)and (b)central regions of intensity proﬁles taken at successive times ͑⌬t =1fs ͒in one period ofoscillation.Fig.3.(Color online)Dependence of bending loss on bend-ing radius for (a)ESM-5PCF and (b)LMA-8PCF.The squares and triangles denote the experimental and simula-tion data,respectively.120OPTICS LETTERS /Vol.33,No.2/January 15,20080.3mm.For a bend radius smaller than 3.0mm,the bent ﬁber was easily broken;while for a radius larger than 7mm,the loss was too low for reliable and re-peatable measurements.Each measurement was re-peated three times,and its average value and devia-tion are shown with squares and error bars,respectively,in Fig.3(a).A comparison was carried out for another PCF,LMA-8(⌳=5.6␮m,d /⌳=0.49)also from Crystal Fibre A/S.The results are shown in Fig.3(b).There was reasonably good agreement be-tween the simulation and experimental results for both ﬁbers.It is interesting to see the small bumps in the experimental curves at the bending radii of ϳ7.8mm for ESM-5PCF and ϳ4.2mm for LMA-8,which did not appear in the simulation results.These loss peaks seemed to come from resonant coupling from the core mode to a cladding mode in the multilayer structure of the cladding.Note that the full cladding structure of PCF should be included in the computation structure to investigate this phe-nomenon [9].A detailed study of its origin is under-way.The wavelength dependence of the bending loss was also calculated and measured in this report for ESM-5.In FDTD,the optical wavelength was rede-termined by simultaneous changes of the propaga-tion constant,␤,and the optical frequency,␻.For the experiment,we used an optical spectrum analyzer and a superluminescent diode with a bandwidth of Ͼ50nm.The simulation and experimental data are shown in Fig.4as dashed and solid curves,respec-tively.The strong wavelength dependence was ob-served for a small bending radius,while it was rela-tively ﬂat for a large bending radius.The ﬁne structures in the experimental data seemed to result from the reﬂection of the radiated light at thecladding–jacket or jacket–air boundaries back to the core mode.Note that the exceptionally large bending loss at R ϳ7.7mm in Fig.3(a)was observed again in Fig.4.We also found good agreement between the simulation and experiment,which again veriﬁed the accuracy of our method.We proposed an efﬁcient numerical method for bending loss analyses of PCF,based on the 2D-FDTD method and conformal transformation of the index proﬁle.The time-domain simulation of the optical propagation in a bent ﬁber provided a view of the temporal dynamics of the optical ﬁeld as well as the mode proﬁle,dispersion and the bending loss.The ac-curacy of the method was veriﬁed by good agreement between a simulation and experimental data.The technique outlined here is directly applicable to not only PCFs but also any kind of waveguides with ar-bitrary index proﬁles.It is important to note that this FDTD method can be easily extended by adding new functions to include nonlinear or strain effects in the simulation,which may not be available in other methods.We believe it is a useful tool for analyses and design of various microstructured ﬁbers [10–12].This work was supported by IT R&D program of Ministry of Information and Communication and In-stitute for Information Technology Advancement (2005-S099-03,Development of photonic crystal ﬁ-bers and their application technology for high-speed optical communication system).References1.T.A.Birks,J.C.Knight,and P .St.J.Russell,Opt.Lett.22,961(1997).2.W.Belhadj,F.AbdelMalek,and H.Bouchriha,Mater.Sci.Eng.C 26,578(2006).3.A.Taﬂove and S. C.Hagness,Computational Electrodynamics:the Finite-Difference Time-Domain Method (Artech House,2005).4.J.C.Baggett,T.M.Monro,K.Furusawa,V .Finazzi,and D.J.Richardson,mun.227,317(2003).5.Tanya M.Monro,D.J.Richardson,G.R.Broderick,and P .J.Bennett,J.Lightwave Technol.17,1093(1999).6.Y.Tsuchida,K.Saitoh,and M.Koshiba,Opt.Express 13,4770(2005).7.M. D.Nielsen,N. A.Mortensen,M.Albertsen, A.Bjarklev,and D.Bonacinni,Opt.Express 12,1775(2004).8.D.Marcuse,Appl.Opt.21,4208(1982).9.Q.Wang,G.Farrell,and T.Freir,Opt.Express 13,4476(2005).10.M.Nielsen,J.Folkenberg,N.Mortensen,and A.Bjarklev,Opt.Express 12,430(2004).11.J.M.Fini,Opt.Express 14,69(2006).12.H.Kuniharu,M.Shoichiro,G.Ning,and W.Akira,J.Lightwave Technol.11,3494(2005).Fig.4.(Color online)Loss spectrum of ESM-5PCF with different bend radii.Experimental and simulation data are shown by the solid and dashed curves,respectively.January 15,2008/Vol.33,No.2/OPTICS LETTERS 121。

光纤内模式的弯曲损耗

光纤内模式的弯曲损耗是指光纤因弯曲而导致的光能损失。

具体来说，当光纤弯曲时，部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。

这种损耗与光纤的弯曲程度、弯曲半径以及光纤的材料等因素有关。

在光纤通信中，弯曲损耗是一种重要的损耗类型。

为了减少弯曲损耗，通常需要尽量保持光纤的直线状态，避免过度弯曲，同时选择适当的光纤材料和制造工艺，以提高光纤的抗弯曲性能。

此外，光纤的弯曲损耗还与光纤的制造工艺有关。

例如，光纤制造过程中可能会产生内部应力，这些应力会导致光纤在传输光时产生散射损耗。

为了减少这种损耗，需要采用先进的制造工艺和技术，确保光纤的制造质量和精度。

在实际应用中，为了减少光纤的弯曲损耗，通常需要对光纤进行合理的敷设和固定。

例如，在光纤通信网络中，需要对光纤进行合理的设计和布局，尽量减少光纤的弯曲和扭曲。

同时，在安装过程中也需要避免对光纤进行过度弯曲或扭曲，以免造成光能的损失。

光纤内模式的弯曲损耗是一种常见的光能损失类型，需要通过合理的敷设和固定等措施来减少。

同时，还需要不断改进光纤的制造工艺和技术，提高光纤的质量和性能，以进一步降低光能的损失。

波导弯曲损耗估算

波导弯曲损耗估算下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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光纤弯曲损耗的测试方案

光纤弯曲损耗的测试方案一．实验目的近些年，光纤的弯曲损耗问题引起众多学者越来越广泛的关注。

除去由于弯曲损耗在光纤通信中的不利影响之外，许多光纤光学传感器也利用了这一传感机理，如在某些传感器中．被测物理量产生一个小位移，该位移又使光纤弯曲半径发生变化，从而改变光衰减。

传统的理论都假设光纤具有无限大的包层．因此得到弯曲损耗随弯曲半径或工作波长单调的关系。

最近的研究发现单模光纤的弯曲损耗随工作波长及弯曲半径变化的振荡现象。

国外的研究人员从上世纪80年代，就已经开始对光纤的弯曲损耗进行比较系统的研究”，但在国内这方面的研究丁作开展较少”，相关的文献报道也比较少。

在本文中，我将分析弯曲损耗在850nm，1310nm和1550三种工作波长，强弯曲状态F的单模光纤弯曲损耗随弯曲半径的变化关系．讨论了弯曲半径、工作波长对单模光纤弯曲损耗的影响。

二．实验仪器光源单模光纤功率计扰模器三．实验原理在早期的研究工作中，对于弯曲的单模光纤，设定其包层为无限大，即光在芯区中传输时，包层及覆层的厚度对光的传输无任何影响%光损耗完全是由纯弯曲引起的，光功率的变化表示为：式中Pi，P分别为光纤弯曲前及弯曲后的光功率，2α是弯曲损耗系数，L是弯曲的长度，其中：将上述公式整理后可得：通过以上的分析，可以看到光纤弯曲引起的损耗依赖于波长和弯曲半径。

四．实验步骤1.测试弯曲半径对弯曲损耗的影响：试验所用光源波长为850nm半导体激光器，将长飞公司的单模光纤沿圆柱弯曲，测量在不同的弯曲半径下的弯曲损耗特性：（1）将光纤与光源连接，保持不要弯曲，测量光纤的输入功率和输出功率（2）将光纤弯曲，使弯曲半径为5mm,用功率计测出光纤的输入光功率和输出光功率，计算损耗：（3）同上，分别用8mm和10mm的弯曲半径测量，计算损耗。

（4）将康宁公司和长飞公司的单模光纤焊接在一起，重复上述步骤，测量损耗，与（3）实验结果比较。

2.测量光源波长对弯曲损耗的影响：选取长飞公司的单模光纤，弯曲半径为8mm,选用不同波长的光源进行测量，算出弯曲损耗：（1）选取850nm波长的光源与光纤连接，使光纤保持不弯曲，测出输入功率和输出功率，再将光纤弯曲，将弯曲半径保持在8mm,测量光纤的输入功率和输出功率，计算损耗（2）将波长变为1310nm,1550nm重复上述步骤，计算损耗。

光纤的弯曲损耗及其在对线器上的应用

光纤的弯曲损耗及其在对线器中的应用内容摘要光纤是光波导的一种，光纤的弯曲损耗理论也有了很大的进步。

本文就对光纤弯曲损耗做了详细的阐述，并列出了多模光纤和单模光纤的几种微弯和宏弯损耗的计算公式。

经分析了光纤弯曲损耗随弯曲半径，工作波长，以及纤芯半径变化的关系。

弯曲损耗随曲率增大而减小，随工作波长增大增加，弯曲损耗与纤芯半径也有一定的关系。

同时光的截止波长也受光弯曲损耗的影响。

本文还介绍了减小弯曲损耗的一般办法。

弯曲损耗其实质是光能量因光纤弯曲而辐射到媒介中或者损耗在包层内，本文介绍了计算弯曲损耗的简化模型——天线模型。

在光纤弯曲损耗理论的基础上，本文还介绍了光纤在线检测工具光纤对线器对弯曲损耗的应用。

可为光纤弯曲损耗的应用作为参考实例。

【关键词】截止波长光纤对线器弯曲损耗Fiber bending loss and its application on linedeviceAbstractOptical fiber is a kind of optical waveguide, optical fiber technology in recent years and rapid development, optical fiber manufacturing technology in developing and perfecting quality, performance, optical fiber also is rising ceaselessly, optical fiber application more and more widely. Optical fiber bending loss of paper also presents high requirements. This article is to optical fiber bending loss do detail, lists the multimode fiber and single-mode optical fiber several slightly bend and macro bending loss calculation formula. By analyzing the fiber bending loss with bending radius, operating wavelength, and fiber core radius of the relationship of change. Bending loss with curvature and decreases with the increasing operating wavelength, increase, with the increase of fiber core radius, high-order mode loss more than low order mode. At the same time also cutoff wavelength of light by light bending loss influence. This paper also introduces the general way to decrease bending loss. In fiber bending loss based on the theory of optical fiber, this paper also introduces the on-line detection tools to line of optical fiber is bending loss of applications. For the application of optical fiber bending loss as the reference for the example. 【Key Words】the cutoff wavelength optical fiber to the line devicebending loss目录一、引言 (5)二、弯曲损耗 (5)（一）影响光纤传输损耗的因素 (5)（二）弯曲损耗的机理 (6)（三）光纤弯曲损耗与相应截止波长的关系 (11)三、弯曲损耗在对线器上的应用 (12)（一）天线模型 (12)（二）光纤对线器 (12)四、结束语 (13)参考文献 (13)致谢 (14)光纤的弯曲损耗及其在对线器中的应用一、引言光纤的弯曲损耗是由于光纤发生弯曲，使得本来在光纤中传输的能量辐射到光纤外的媒介中或者损耗到包层中的一种现象。

光纤弯曲损耗的研究应用

光纤弯曲损耗的研究应用光纤是一种高速传输信息的重要工具，它被广泛应用于通信、医疗、军事、航空航天等领域，是现代科学技术的重要组成部分。

然而，在光纤传输信息的过程中，由于光纤的弯曲，会引起信号传输的信号损失，这对光纤的传输质量和传输距离都会产生较大的影响。

为了提高光纤的传输性能，研究光纤弯曲损耗成为了目前研究的热点之一。

光纤弯曲损耗指的是光在弯曲光纤中传输时，由于折射率的变化，光的能量因损耗而减弱的现象。

这种损失会导致光的强度减弱，从而影响光信号在光纤中的传输质量，损失的程度取决于光纤的半径、曲率、波长等因素。

研究光纤弯曲损耗通常采用实验和理论相结合的方法。

实验可以通过在不同曲率、半径及材料的光纤上研究光纤弯曲损耗，从而了解其影响因素及损失程度。

理论方面，主要采用电磁波传输理论、光学传输理论和数值计算方法等，根据光纤折射率分布、几何形状等参数，计算出适当曲率下的光纤弯曲损耗，从而为光纤的设计和优化提供理论指导。

1、光通信系统中的应用在光通信系统中，传输距离和传输带宽是非常关键的因素，而光纤的弯曲损耗是影响它们的重要障碍。

因此，在光纤的选择、安装和调试过程中，需要根据实际情况，选用合适的光纤以及控制弯曲半径和曲率等参数，以减小光纤的信号损失，保证光信号的传输质量和距离。

其次，利用光纤弯曲损耗的特性可以实现光纤传感器的设计和制造，在光纤表面附上压电陶瓷、光纤光栅等传感器，可以快速高效地检测压力、温度、形变等信息，而不影响光纤传输的质量。

2、医疗影像中的应用光纤在医疗影像中扮演着至关重要的角色，它可以实现光学成像和控制，其优点包括较高的分辨率、无线电磁辐射和安全等特性，受到了广泛的关注。

同时，光纤的弯曲损耗也是医疗影像中不可忽视的因素之一。

通过研究光纤弯曲损耗，可以在光学成像中减少图像失真、提高图像质量和分辨率，同时有效地降低光纤的信号损失，从而提高医疗成像的精度和安全性。

3、航空航天中的应用光纤在航空航天中的应用主要涉及到通信、导航和飞行控制等领域。

光纤的弯曲损耗、抗弯曲光纤标准G.657及试验

一、光纤弯曲损耗的理论和计算
1、宏弯损耗的计算：对折射率突变型单模光纤，设曲率半径为R，则每单位长度的弯曲损耗由下式给出[1]： 1
c AC R 2 exp(UR)
3 2

(dB / m)
..............(1)
近似公式
当1≤λ/λcf≤2时准确率
（2）
（3）
(n) 3 U 0.705 (2.748 0.996 ) cf 1 1 3 cf 2 AC 30( n ) 4 2 ( )
二、光纤弯曲与截止波长的关系
光纤的截止波长受诸多因素的影响（甚至包括测量条件）。同样，弯曲直径和光纤长度也影响单模光纤的截止波长，可表达为[2]：
L2 1 1 c 2 c1 C log S ( ) …………………….(6) L1 D2 D1
式中，λ c2和λ c1分别是在弯曲直径D2和长度L2与弯曲直径D1和长度L1时的截止波长，C是长度相关常数，S是弯曲相关常数。研究证明，对于匹配包层光纤，其截止波长对弯曲的依赖性更大。由（6）式可以看出，弯曲半径减小，截止波长也将减小。
再取R=10mm，计算得到弯曲损耗α c=6.13dB/m，折合每弯曲 10圈宏弯损耗为3.8dB，这比前者上升了75倍，这种非常急剧的增加明显是由于（1）式中的指数项引起的。此计算结果与实测值相比有比较好的近似程度。
一、光纤弯曲损耗的理论和计算
针对给定的折射率差、工作波长和截止波长，可以定义一个临界曲率半径Rc，当实际曲率半径接近Rc时，弯曲损耗从可以忽略的程度急剧增加到不可容忍的数值。在通常波段(1000nm附近)，Rc近似公式为：
在33dBm的实验之后，光纤跳线的损耗恢复不到其初始损耗值。这是因为温度增加导致光纤跳线前几圈的严重损坏。

光纤弯曲损耗的研究与测试

对于折射率突变型单模光纤，设曲率半径为 R，则每单
位长度的弯曲损耗可由式（1）给出 [1]。
αc=AC
-
R
1 2
exp(-UR)
（1）
近似公式：
3
λ λ U≈0.705 Δ 2 λ
2.748-0.996 λ λcf
3
（2）
3
λ λ 1 - 1
AC≈30Δ 4 λ 2
λcf λ
弯曲不敏感光纤在此背景下应运而生，并迅速成为众多国际标准化组织的热点研究课题。ITU-T SG15 在 2006 年 12 月发布了新的光纤门类标准 G.657 《适用于接入网的弯曲不敏感光纤》，目的是推荐相对于 G.652 光纤而言弯曲性能得到极大改善的 G.657 光纤。 G.657 光纤改进了宏弯损耗，在极小的弯曲半径下能够保证极低的宏弯损耗，因此可用于小体积的容纤盒以及电信机房、用户驻地或公寓内的
芯－包层相对折射率差，E 是涂料层的杨氏模量，Ef 是光纤
的杨氏模量。式（5）、式（6）表明，对于给定的截止波长和工
作波长，微弯损耗与折射率差有很强的相依关系。
3 光纤弯曲损耗与截止波长的关系
光纤的截止波长受诸多因素的影响（甚至包括测量条
件）。弯曲直径和光纤长度也影响单模光纤的截止波长，它
研究与开发
电信科学 2009 年第 7 期
光纤弯曲损耗的研究与测试
摘要
薛梦驰（电信科学技术第五研究所成都 611731）
本文从光纤弯曲损耗的理论入手，重点介绍了光纤弯曲损耗的计算以及弯曲损耗与截止波长、高功率激光注入、光纤寿命等因素的关系，针对弯曲不敏感光纤（G.657）和其他普通单模光纤（G.65x）进行了弯曲损耗的对比测试，以期为光纤接入网的设计和工程技术人员提供参考。

单模光纤弯曲损耗的测量与分析

光纤与电缆及其应用技术Op tical F iber &E lectric Cable2003年第1期N o.1　2003[收稿日期]　2002206226[作者简介]　郝素君(1946-),女,上海交通大学副教授.[作者地址]　上海市华山路1954号,上海交通大学光纤技术研究所浩然大厦1709室,200030测试技术单模光纤弯曲损耗的测量与分析郝素君,　游善红,　李晓东,　陈志勋(上海交通大学光纤技术研究所“区域光纤通信网与新型光通信系统”国家重点实验室,上海200030) [摘　要]　提供了弯曲半径从1.7mm 到5.8mm ,波长从1520nm 到1565nm 范围内单模光纤弯曲损耗的测试结果。

观察到了弯曲损耗呈震荡变化,随着弯曲半径的增加损耗减小,振幅减小,随着波长的增加损耗增加、振幅增大的现象,并利用光纤的耦合模理论对单模光纤弯曲损耗震荡进行了解释。

[关键词]　光纤损耗;耦合模理论;测量 [中图分类号]　TN 818 [文献标识码]　B [文章编号]　100621908(2003)0120012204Bend loss m ea surem en t and ana lysisof si ngle -m ode f ibersHAO Su 2jun ,　YOU Shan 2hong ,　L I X iao 2dong ,　CH EN Zh i 2xun(National Key Lab .on L ocal F iber -optic Co mm un ication Network &Advanced Optical Co mm un ication Syste m ,I n s.of Optical F iber Technology ,Shangha i J i aotong Un iv .,Shangha i 200030,Ch i na )Abstract :T he m easurem ents of the bend lo ss in single 2mode fiber fo r the bend radius from 1.7mm to 5.8mm and the w avelength s from 1520nm to 1565nm are given .T he o scillati ons of m easurem ents are observed .T he bend lo ss value and its o scillati ons decrease as the bend radius increases ,w h ile the bend lo ss value and the o scillati on am 2p litude increase as the w avelength increases .A n exp lanati on fo r the bend lo ss o scillati ons by the coup ling mode theo ry is given .Key words :op tical fiber lo ss ;coup ling mode theo ry ;m easurem ent0　前　言光纤通信系统的快速发展,导致了集成光学器件和小型光纤器件需求量的不断增长。

光纤的弯曲损耗 -回复

光纤的弯曲损耗-回复光纤的弯曲损耗：从原理到影响及解决方法光纤是一种用于传输光信号的细长柔性材料，广泛应用于通信、医疗、科研等领域。

然而，在实际应用中，光纤的弯曲会引起信号衰减，从而导致数据传输质量下降。

本文将以“光纤的弯曲损耗”为主题，详细介绍其原理、影响因素以及解决方法。

一、光纤的弯曲损耗原理光纤的弯曲损耗是指当光纤被弯曲时，光信号在光纤中传播过程中发生的能量损耗。

这种损耗主要源自于光纤内部的两个机制：弯曲时产生的光信号耦合和弯曲时引起的模式耦合。

1. 光信号耦合当光纤被弯曲时，光信号会受到损耗，因为光信号会从原本沿着纤芯传播的单模光纤转移到了纤芯以外，多模光纤中的其他模式上。

这个过程叫做光信号耦合。

耦合的程度取决于纤芯和包层的折射率差异、纤芯直径和弯曲角度。

2. 模式耦合弯曲光纤还会引起光信号的模式耦合。

光纤内部有多个模式（光在纤芯中传播的不同路径），当光信号遇到弯曲时，会从一个模式转移到另一个模式，从而导致信号衰减。

这种模式耦合引起的损耗比较复杂，需要进行详细的光学分析才能确定。

二、影响光纤弯曲损耗的因素光纤的弯曲损耗受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 弯曲半径：弯曲半径越小，损耗越大。

当纤芯直径较大，弯曲半径较小时，弯曲损耗会增加。

2. 纤芯直径：纤芯直径越大，损耗越小。

因为较大的纤芯直径减小了光信号与包层的接触面积，减少了耦合过程中的能量损耗。

3. 包层材料：包层材料的折射率差异较大时，损耗较小。

差异较大的折射率可以减少耦合过程中的能量损耗。

4. 光纤弯曲角度：较大的弯曲角度会导致信号散失，增加损耗。

可以适当增大弯曲角度以减小损耗。

5. 光纤的制作工艺：不同制作工艺下的光纤弯曲损耗可能有所不同。

因此，在制作过程中需要注意工艺控制以减小光纤的弯曲损耗。

三、光纤弯曲损耗的解决方法为了减小光纤的弯曲损耗，可以从以下几个方面着手：1. 优化光纤的设计：通过调整光纤的纤芯直径、包层材料选择和制作工艺等，来减小弯曲损耗。

【精选】弯曲损耗与光纤的曲率半径

弯曲损耗与光纤的曲率半径弯曲损耗与光纤的曲率半径（转载）光纤通信技术的飞速发展冲击了当今所有的通信技术领域。

目前全世界已敷设光纤数亿km，光纤通信不仅在陆地上使用，而且还形成了跨越大西洋和太平洋的海底光缆线路，光缆几乎包围了整个地球。

从我国情况来看，“十五”规划末我国光缆总长度将达到250万km，近两年，我国平均每年铺设光缆30万km左右，在今后5年中，国内光缆需求总量将达到250万km。

本文将对光纤应用中的两种弯曲损耗情况进行分析并简要说明其应用。

光纤的弯曲损耗和微弯损耗都是由于光不满足全内反射的条件而造成的。

2弯曲损耗2.1弯曲损耗的机理现代光纤最重要的优点之一就是它的易弯曲性，如果光纤弯曲的曲率半径太小，将引起光的传播途径的改变，使光从纤芯渗透到包层，甚至有可能穿过包层向外渗漏。

在正常情况下，光在光纤里沿轴向传播的常数?β应满足：n2k0＜β＜n1k0?。

当光纤弯曲时，光在弯曲部分中进行传输，要想保持同相位的电场和磁场在一个平面里，则越靠近外侧，其速度就会越大。

当传到某一位置时，其相速度就会超过光速，这意味着传导模要变成辐射模，所以，光束功率的一部分会损耗掉，这也就意味着衰减将会增加。

光纤成缆、现场敷设、光缆接头等场合都会引起光纤的弯曲损耗。

2.2弯曲损耗的理论计算按照D.Marcuse的理论，当弯曲半径潍R?时，弯曲损耗系数为： ?2αb=?π?u?2emW?32V?2Rkm-1(Wa)km+1(Wa)?exp?-23W?3β?2R(1) 其中，u,W分别为径向归一化相位常数和径向归一化衰减常数，β是轴向传播常数，a是纤芯半径，V是归一化频率，km是m阶修正贝塞尔函数，em=2(m=0),em=1(m≠0)?。

式(1)对每种LPmn模都成立。

单模光纤中只传播LP01模，所以只考虑LP01模就可以了，即：?2αb=?π?u?22W?32V?2Rk-1(Wa)k1(Wa)?exp?-23W?3β?2R?(2) Jeunhumme对单模光纤给出了如下的计算公式,假设半径潍R，则每单位长度的损耗为：αc=AcR?-12?exp?(-UR)(3) Ac=12?π?aW?3uWk1(W)?2(4)U=4ΔnW?33aV?2n2(5) 式中a和Δn分别是纤芯半径和纤芯―包层的折射率差，u,W 和V分别为径向归一化相位常数、径向归一化衰减常数、归一化频率。

泥酸锂光波导弯曲损耗

泥酸锂光波导弯曲损耗
泥酸锂（LiNbO3）光波导的弯曲损耗是指在泥酸锂光波导中，当光信号传输经过弯曲结构时所引起的信号衰减。

弯曲损耗是光波导器件设计和性能评估中一个重要指标。

在泥酸锂光波导中，弯曲损耗主要由以下因素引起：
1.弯曲半径：弯曲半径越小，弯曲损耗越大。

当弯曲半径小于一
定数值时，光波导中的光信号会发生较大的衰减，甚至完全耗尽。

2.材料吸收：泥酸锂材料本身对光的吸收会引起一定的损耗。

在
弯曲区域，光线与材料接触的面积增加，因此吸收损耗也会增加。

3.边界散射：当光信号在弯曲区域遇到不均匀介质或表面不平整
时，会发生边界散射，从而引起一定的损耗。

为了降低泥酸锂光波导的弯曲损耗，可以采取以下措施：
1.合理选择弯曲半径：选择合适的弯曲半径，使得光信号在弯曲
区域的衰减尽量小。

2.优化材料制备和处理工艺：通过改进材料的纯度和制备工艺，
减少材料本身对光的吸收。

3.表面处理：提高光波导表面的平整度，减少边界散射。

4.结构优化：采用特殊的结构设计，如光波导的S弯形状，可以
降低弯曲损耗。

需要注意的是，具体的弯曲损耗数值与波导器件的结构设计、工艺制备等因素密切相关，不同的设计和制备方法可能会导致不同的弯曲损耗水平。

因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行优化和调整，以达到最佳性能。

单模石英光纤弯曲损耗的测量_光纤弯曲损耗特性的设计性实验

随着光信息科学和技术的发展 , 光纤的应用越来越广泛 ,例如 :光纤通信、光纤传感等. 为了能有效地促进近代物理实验教学与现代高新技术的接轨 , 丰富教学内容 ,拓展学生知识面 ,我们开设了一系列光纤传感设计性实验[1 ] . 由于光纤在实际使用过程中不可避免地要弯曲 ,当弯曲到一定程度后 ,会使光的传输途径改变 ,即由传输模转换为辐射模 ,使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉 ,从而产生弯曲损耗. 一般说来 , 当弯曲半径大于 5～10 cm 时 ,由弯曲造成的损耗可以忽略. 单模光纤的弯曲损耗是随波长变大和弯曲半径变小而增加的[2 ] .
参考文献 :
[1 ] 钟双英 ,刘崧 , 王银燕. 光纤布拉格光栅的应变传感实验的研究[J ] . 大学物理 ,2006 ,25 (7) :33235. (下转 51 页)
第 11 期
朱湘柱等 :用磁化率测量普朗克常量的方法
第 25 卷第 11 期 2006 年 11 月
大学物理 COLL EGE PH YSICS
Vol. 25 No. 11 Nov. 2006
单模石英光纤弯曲损耗的测量
———光纤弯曲损耗特性的设计性实验
钟双英 ,戚小平 ,李鸿 ,刘崧
(南昌大学物理系 ,江西南昌 330047)
4 结束语
虽然光纤对弯曲扰动很敏感 ,轻微的碰撞、挤压、扭曲或移动都会使传输光纤的损耗剧增而影响光的传输 ,但人们可以利用其弯曲损耗特性识别断纤和设计压力传感器[6]等 ;工程技术人员可利用其弯曲损耗的特性准确找出光纤接续点及高损耗点 ,确认被测光纤 ,找出光纤纤序以及割接工作中的纤芯对号;在教学中 ,我们可利用光纤弯曲损耗特性解决光纤实验过程中出现的“能量溢出或很小”等问题. 实践证明 , 这一综合设计性实验的开设 ,既丰富了实验教学内容 , 又能开拓学生的视野 ,提高学生的创新能力.

fdtd 耦合直波导弯曲波导

fdtd 耦合直波导弯曲波导
FDTD（Finite-Difference Time-Domain）是一种电磁场数值计算方法，常用于模拟电磁波在复杂结构中的传播和辐射。

直波导和弯曲波导的耦合问题可以通过FDTD方法进行求解。

在FDTD方法中，将空间划分为网格，在每个时间步长和空间位置上更新电磁场的数值。

对于直波导，可以在网格中定义适当的介质属性和边界条件，通过FDTD方法模拟电磁波在直波导中的传播。

对于弯曲波导的耦合问题，可以将直波导和弯曲波导分别进行建模，然后通过适当的耦合边界条件或相应的耦合元件进行模拟。

具体步骤包括：
1. 网格划分：将直波导和弯曲波导区域进行网格划分，可以根据需要选择不同的网格尺寸和密度。

2. 边界条件：设置适当的边界条件，如吸收边界条件或周期性边界条件，以确保电磁波在边界处的正确反射和透射。

3. 材料参数：对于直波导和弯曲波导中的介质，设置相应的材料参数，如介电常数和导电率。

4. 激励源：在适当的位置设置激励源，可以是电场源或磁场源，用于激发电磁波。

5. 时间步进：按照FDTD方法的更新公式，在每个时间步长和空间位置上更新电磁场的数值。

6. 耦合处理：对于直波导和弯曲波导的耦合问题，可以通过耦合边界条件或耦合元件进行模拟，将两者之间的电磁能量传递和耦合
考虑进去。

7. 结果分析：根据模拟结果进行电磁场分析，如电场分布、传输特性等。

需要注意的是，FDTD方法是一种数值方法，模拟结果受到网格尺寸、时间步长、边界条件等参数的影响。

在实际应用中，需要根据具体情况进行参数选择和验证，以获得准确的模拟结果。

多模光纤弯曲损耗

多模光纤的弯曲损耗实验研究何国财（大学物理科学与信息工程学院，416000）摘要：随着光通讯、光网络、光传感技术的发展，光纤已经被广泛应用于上述系统作为信息载体和敏感元件。

多模光纤以其结构简单、芯径大、耦合效率高，损耗、色散较大而被广泛应用于小型局域网，局域网的铺设线路上往往弯曲较多。

因此，研究弯曲对多模光纤所传输信号的衰减对于合理构建和铺设局域网是十分必要的。

为此，我们实验研究了62.5微米芯径多模石英光纤在相同圈数不同弯曲半径和相同弯曲半径不同圈数情况下的弯曲损耗，得到了如下结论：（1）多模光纤弯曲时有一个4.5厘米到5厘米的临界值。

（2）当弯曲半径大于临界值时，弯曲不对损耗产生影响，当弯曲半径小于临界值时，弯曲半径越小则损耗越大；（3）当弯曲圈数到一定程度时，弯曲圈数不影响损耗。

关键词：多模光纤；弯曲损耗；弯曲半径Experimental study about loss of Multi- molds optical fiberinducing by bendingHe Guocai(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou, Hunan 416000)Abstract：Along with development of the optical communication, the optical network, the optical sensor technology, the optical fiber widely is already applied to the above system as the information carrier and the sensitive unit. Multi-molds optical fiber has been applied widely in the LAN for its simple structure, big core diameter, high coupling efficiency, highly waste and big dispersion. The line of LAN always has many bending, therefore, it is necessary to research the bending waste of the multi- molds optical fiber for constructing reasonably and laying down the LAN.For this，it has been experimental study that the bending loss of 62.5-microns- cores-diameters multi-molds silica fiber has the same number of loop with different radius and has the same radius with different number of loop, obtained the following conclusion: (1) The multi- molds optical fiber have a marginal when has curving 4.5 centimeters to 5 centimeters. (2) The winding radius is bigger than marginal, it is not influence lost. The winding radius is more small the lost more big when the winding radius smaller thenmarginal. (3) Winding number circle to certain degree, the winding number circle does not affect the loss.Key word：Multi- molds optical fiber; winding waste; winding radius目录摘要 (Ⅰ)关键字 (Ⅰ)Abstract (Ⅰ)Keywords (Ⅱ)1. 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 光纤的发展历史、种类及用途 (2)1.3本论文工作的目的、意义和主要容 (8)2. 光纤传输理论 (8)2.1 光纤的模式理论 (8)2.2 光纤的光线理论 (11)3. 光纤传输特性 (16)3.1 光纤的损耗、色散和非线性 (16)3.2 光纤的宏弯损耗、微弯损耗和弯曲过渡损耗 (19)4. 多模光纤弯曲损耗的实验研究 (23)4.1 实验装置与实验方法 (23)4.2 实验结果与分析 (24)5. 结束语 (28)参考文献 (29)致 (30)1 绪论1.1 引言当今的信息时代是以两大技术的出现与发展为基础，同时也是以这两大技术为支撑的。

弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调影响的研究

弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调影响的研究弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调影响的研究引言：分布式光纤拉曼测温技术是一种基于拉曼散射原理的高精度温度测量方法，广泛应用于工业、环境和科学领域。

然而，分布式光纤拉曼测温中的弯曲损耗在解调过程中会产生一定的影响。

本文将对弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调的影响进行全面评估，并探讨可能的解决方案。

1. 弯曲损耗的来源和机制分布式光纤拉曼测温中的弯曲损耗是由于光纤在弯曲过程中发生的光的能量损失。

这种损耗主要由以下两种机制引起：1.1 哈特曼弯曲损耗哈特曼弯曲损耗是由于光在弯曲半径小于一定值时，在纤芯与包层的分界面上会出现泄露而导致的能量损失。

这种损耗与光纤材料和结构的参数有关。

1.2 模场耦合弯曲损耗模场耦合弯曲损耗是由于光纤弯曲导致传输模式的改变所引起的。

当光纤弯曲时，光的传播模式可能由基模向高阶模转变，从而导致能量损失。

2. 弯曲损耗对温度测量的影响弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温的影响可以归结为以下几个方面：2.1 温度测量误差弯曲损耗会引起光纤中的信号强度变化，进而影响温度测量的准确性。

特别是在弯曲半径较小的情况下，弯曲损耗的影响更加明显。

2.2 温度分辨率下降弯曲损耗会使光纤中的信号降低，从而降低温度测量的分辨率。

在一些对高精度温度测量要求较高的应用中，弯曲损耗的影响可能是不可忽视的。

2.3 空间分辨率限制弯曲损耗会引起信号在光纤中的传播模式变化，从而影响温度测量的空间分辨率。

一些需要对温度进行高空间分辨率测量的应用可能会受到弯曲损耗的限制。

3. 解决方案针对弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调的影响，可以考虑以下解决方案：3.1 优化光纤结构和材料通过优化光纤的结构和材料，可以减小弯曲损耗的影响。

采用低损耗的光纤材料、设计合理的光纤结构等。

3.2 降低弯曲半径通过减小光纤的弯曲半径，可以降低弯曲损耗。

但需要注意，过小的弯曲半径可能导致其他问题，如光纤的断裂和损伤。