光纤截止波长测试

光纤截止波长测试及影响因素

涂昌伟 Tu changwei

成都中住光纤有限公司 Chendu SEI Optical Fiber Co.,Ltd

摘要：

现代光纤通信中单模光纤已经作为的光传输主要媒介，由光纤的传输理论可知，把包层和芯层边界代入波动方程求解，可得LP11模截止时光纤只有单模即LP01模传输，对应的波长叫作截止波长。在通信链路中系统波长必须大于截止波长。国际电信联盟技术委员会ITU-T 根据不同的测试条件和环境规定了截止波长测试方法和替代方法及相应标准，本文主要针对用光谱传输功率法进行截止波长测试及影响测试截止波长的原因进行阐述。 关键词：单模光纤、截止波长、光谱传输功率法

Abstract: A Singlemode fiber is a primary optic transmission medium in modern Fiber-optic communication. With the fiber transmission theory ，we solve wave equations according to fiber ’s core-cladding boundary and know that fiber transmits only by Singlemode(LP01 mode) if the higher mode(LP11 mode) is cut-off. That wavelength is defined as cut-off wavelength. The system ‘s operating wavelength must be greater than the fiber cut-off wavelength in transmission-lank. The International Telecommunication Union Standardization Sector(ITU-T) rule the cut-off wavelength measuring method ,the substitution method and the corresponding standard by the deferent measuring factor and condition. This article describe the optic spectral transmitted power technique which measure the cut-off wavelength and the influent factor.

Key words: a Singlemode fiber, cut-off wavelength, an optic spectral transmitted power technique

一． 截止波长的物理概念和定义

根据光纤中光传输的标量波动方程求解可知，单模光纤LP11模的截止波长为：

∆=

221n V a

c

c πλ 1-1 对于阶跃型光纤，Vc=2.40483。由上式得到的截止波长，其与光纤芯层直径和折射率n 1有关,另外还和光纤的指数相对折射率有关系，大多数文献上称之为理论截止波长，记作λct 。在工程应用中λ

ct 意义不大。一般中只在理论研究中有一定价值。

人们通常所说的截止波长是指测试截止波长，通过实践表明测试截止波长与所测光纤的长度和所处的状态有关(如弯曲和受到应力作用等)。为了使测试截止波长在工程应用中有实际意义，如在光纤生产中控制光纤拉丝张力，制造光缆和敷设光缆时控制其在工作波长有效单模传输等。国际电信联盟标准化部门在ITU-T G.650(2000/10)中将实际测量的截止波长分为三类并制定相应标准，根据测试条件和测试式样不同分为：光缆截止波长、光纤截止波长和跳

线光缆截止波长。

1．光缆截止波长λcc，光缆截止波长是在预先将22m光缆平直安放，剥去被测光缆端护套等保护层，两端各裸露出1m长的预涂覆光纤，并在两端裸露光纤各打一个40mm的小圈条件下测的成缆截止波长。实践证明，工作波长经过22m成缆光纤后，LP11模不能继续传播。因此，光缆截止波长是确保光缆中光纤单模工作最为直接有效的参数。

2．光纤截止波长λc，因为其测试容易，也是工程应用中最多的截止波长。光纤截止波长是指光纤在保持一个140mm松绕大圈其它部分平直、长度为2m光纤的条件下测的光纤截止波长。

3．跳线光缆截止波长λcj，跳线光缆波长是指跳线光缆包含一个76mm松套小圈、长度为2m条件测得的截止波长。由于跳线光缆实际应用中可能长度很短，所以ITU-T专门对跳线缆和普通光缆规定了不同的测试条件和标准。

如上所述，λcc、λc、λcj是由于光纤种类、光缆结构和试验条件不同而得到的，但不管怎样的定义，对于λcc、λc和λcj就是规定的条件下LP11模截止对应的波长。在实际应用中虽然这三种对应关系不易确定，但对不同光纤和光缆结构、及试验条件，应确保在最短工作波长、两点连续的最短光缆段长处于单模传输是非常重要的，现在很多光纤光缆厂家都引用光缆截止波长为标准，实践表明其对应光纤截止波长可延长到1290nm甚至到1330nm。为了降低光纤模式噪音和色散对光纤系统的影响，规定λcc即最短光缆段长的截止波长小于系统波长即：λcc<λs是非常有必要的。

通常对于同一类型的光纤λcc、λc、λcj一般有如下关系：

λc>λcj>λcc

ITU-T(2000/10)中对G652、G653、G654、G655不同类型光纤对应截止波长作了规定，同时GB/T9771-2000中也对几种不同类型的光纤的截止波长作了规定。下面列出目前应用最广的两种光纤对应标准：

G652光纤λcc≤1260mm,λc≤1250mm, λcj≤1250mm

G655光纤λcc≤1480mm,λc≤1470mm, λcj≤1480mm

二．光纤截止波长的测试

（1）测试原理

光纤截止波长的测试在ITU-T G650（2000）中规定了传输功率法作为基准测试方法，而作为替代方法未成缆光纤截止波长测试法在实际工程中很少应用，目前商用仪器也是采用传输功率法作为测试原理，在光纤光缆等厂家中大量应用。

我们知道单模光纤中除了固有的吸收和散射损耗外，还有因外界作用使光纤产生的附加损耗，如：光纤芯包缺陷、纵向不均匀性、光纤微（宏）弯等。这些附加损耗在单模光纤截止波长处产生的衰减很大，从前面的截止波长定义可知，在理论截止波长以下波段，高阶模LP11模传输，而在其后高阶模截止，对应波长只有基模存在，所以在接近截止波长时光纤功率急剧衰减。传输功率法的测量原理就是在规定的实验条件下，通过测试被测的一短段光纤