单模光纤的弯曲性能研究

比较.
表1
MFD
at
光纤的各项光学参数
Zero dispersion Dispersion slope wavelength Att@ Att@ 1550nm
CUtoff wavelength
Dispersion 1550rim
at
PMD
1310nm
13lOnm
[ps/nm2.km] 【Um] 实验
图1预制棒剖面示意图
将预制棒中的匹配包层,设计为下陷包层.这样设计的结果是减少了MFD,从而优化了 光纤的弯曲损耗.
2.2光纤研制与测试
光纤预制棒剖面的优化后,利用长飞公司先进的PCVD工艺精确的控制光纤的波导结构 设计,制备出低水峰光纤预制棒.采用低微弯性能的涂敷材料,控制拉丝条件,并对光纤进
行氘气处理,以降低光纤的氢敏感性,最后生产出低水峰弯曲不敏感光纤. 微弯的测试条件为:使用3.0N的复绕张力将400m被测光纤绕在表面敷以粒度为400m 的A120,PSA砂纸的直径为500mm的复绕桶上,测试光功率;然后将圆圈放开,在测试光功 率的变化,以次作为光纤的微弯损耗.
·190·
2
实验过程
光纤预制棒的剖面设计
一个光束在单模光纤中的传播主要是在纤芯中进行,同时还有一部分在包层中完成.在
2.1
单模光纤中最常用的模型就是高斯曲线,表达式为:
m):,(0)exp(-2,.2/w2)
其中,I(r)为光束强度在半径r处的值,I(0)为r=0时所取得的最大光束强度,W为模场 半径.如果将r----W代入上式,得到:
2觏'燕嚣戮:.然霁监篓件的情况;:专藿惹高,1藩蔷罢蒜;簇妄蓑 苴中,.(:淼冀于嘤篓三翌量黜纤,仅支持基模Tn传输的截止条件为v≤.405 鬟篇誓黧嗖繁愁能蔫黧≥.煞盒可文尧赢这二蒸I_矗爹桑蔷筹甚磊雹墨器
L,r'O
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单模光纤的弯曲性能研究
田炜 王瑞春蒋小强
(长飞光纤光缆有限公司光纤部,武汉,湖北,430073) 摘要:本文从光纤剖面设计的角度,提出了改善光纤弯曲敏感性的措施.利用了PVCD优势 和拉丝时采用低弯曲性能的涂料,制备了具有低水峰衰耗弯曲不敏感单模光纤.研究了这种 光纤的微弯和宏弯性能,分析了光纤剖面结构对弯曲损耗的影响. 关键词:单模光纤;弯曲损耗;光纤剖面;衰耗
·194·
�
and macrobending
on
performance of
this kind of fiber are researched and the effect of the fiber profile structure
bend loss is analyzed.
Key words:Single Mode Fiber;Bend Induced Loss;Profile of Fiber;Attenuation
光纤的衰耗主要分为内部衰耗和外部衰耗.其内部衰耗由瓜和uV共振以及瑞利散射确 定j这主要与材料的特性有关.外部衰耗包括吸收和弯曲损耗,吸收还是由制造光纤的基本 材料硅的属性引起的.本文通过对光纤剖面的优化设计并且在拉丝过程中,采用低弯曲性能
的涂料,改善了光纤的弯曲损耗.并对光纤的各项光学性能进行了分析讨论..
限制在纤芯中减少弯曲损耗.
图所棠纤望冀妻篓蓑篓黎璺三椠..眷錾全为实验光纤样品,光纤B为对比光纤样品.如 蓦誓淼喜慧雾慧氅篓烈堡銮苎紧单模光葬;磊缸蓦弱磊善至器鬻日凳筹 譬主塞羹蔫暑耋蓄煮羔妻量裹譬篓詈釜竺堂堂/J,变化.基鸯;甚磊美葛幺录型雹翼芜葬耋荔 鬻篙警鏊慕誓妻紧妻娄戮矍曼垄翌婺应巷聂的.一鬲矗基茹嚣嚣芜葬霉蔷篡翟 嚣喾震毛妻薹妻粪竿磊雾的著篓差鎏要搏翌二.苎≯拉羔工差纂存茹蓁主主舅:E嚣主嚣茎差萎 纂熏箕器嘉墓鞣乏篆些纛是嬖篓兰罄兰篓磐中在内层蒸荔藉写芜弄荔藉翥凳攀箜薷 粘应力以及由于热膨胀系数的不同而造成的热应力.…"…一."川¨'岜肱们币斗乡卜删广至阴
loop fiber storage[J].Optical Fiber Technology,Vol 11,pp92—99,(2005)
[3】K.NAGNAO,S.KAWAKAMI,S.NISHIDA.Change
of the refractive index in
an
optical fiber due tO external
force[J].Applied Optis,V01.17.pp2080—2085,(1978) [4]Wang Q,GERARD FARREL,THOMAS FREIR.Theoretical and experimental investigations of macro—bend
losses for standard single mode fiber[J].Optics Express,Vol 13-12,pp4476—4484,(2005)
The Study of Single Mode Fiber on'Bending Performance
Tian
Wei
Wang
Ruichun
Jiang Xiaoqiang
(Yangtze optical fiber and cable company LTD.,Wuhan,China,430073)
9.00 1290 16 0.086 1312
[ps/kml4】 [nm】
0.030
【nml
[ps/nm·km】
【dB/km】
0.332
【dB/km]
O.189
光纤 参考
9.25 1260 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ6 0.087 1314 0.035 0.332 0.190
光纤
由表1可见光纤属于ITU—TG652D光纤范畴,因此与现有的G652光纤具有良好的兼容性. 在1310nm处的模场直径由以前的9.25减小到9.10,从理论上分析弯曲损耗会减少.
·193·
用PCVD工艺的特点使芯棒或光纤截面上具有连续的组成和结构梯度变化,使芯层和包层的 材料粘度相匹配,热应力得到缓和,那么在光纤制造的后续工艺中,光纤中就不会残余热应 力和产生断键,从而提高了光纤的抗弯曲性能14J. 实验光纤的宏弯测试结果如图4所示.当光纤的绕曲半径为32mm时,所有被测光纤在 1625nm处的宏弯诱导损耗都小于0.02dB/Km,并且在全波段范围都小于0.05 dB/Km.因此, 实验所制备光纤具有极佳的抗弯曲敏感性.
I(r)=I(0)/e2=0.135I(0)
所以,模场直径MFD为光束强度下降到其峰值的1/e2时的横截面尺寸2w.对光纤造成
的任何弯曲会首先引起高斯曲线的中心偏移到包层的外侧,从而导致模场的重新分布,于是 曲线不在是高斯曲线.这样,光束功率的一部分会损耗掉,则光纤的衰减增加….显然,当 MFD比较大的时候弯曲损耗也比较大.模场在纤芯中限制得越紧,弯曲损耗就越小【2J. 从上诉理论出发,采用专业软件对光纤预制棒剖面重新设计,并结合光纤的拉丝结果, 进一步进行优化,得到如下的预制棒剖面示意图(图1).
Abstract:Based sensitivity
are on
fiber profile design,the measures improved for single—mode
fiber bend
proposed.Utilizing the PCVD process advantage
and
the employment of the coating
而其翥娄嚣譬雾竺釜姜≥霎三实翟墅萋妻堂蓼磐率剖面,其材料的组成会作相应的改变,因 擞鬻紫冀黧撅碧蛋字尊具有来黼淼篆篆'磊箬裂潞芸 套慧鸶三翥妻袅素呈簇孥燮垡擎不同而在釜羔巍器淼羞磊筹薪箍劣: 蒸鬈柔蔷篓黧譬裹毖晏詈三爹篁婴兰过调荔薹兰端蒜篇眷蒜麓 鉴嘉黧雾烈詈竺瓣盘曼黧奎应≯擘很篷蓑蒜盖薹崔猩粱洁器●乏翕篇嚣髫 成和结构设计方面来解决.在实黼为实现所≤荨莴菱;荔巢甭1鬣毛箸翼篇麓
1'引言
当今单模光纤通信系统已经表现出了卓越的性能特性,但是随着F1]m,接入网等业务的 快速度发展,这些对光纤的性能提出了更高的要求.常规的单模光纤在L波段具有较大的弯
曲损耗,而F][TH的一个显著特点就是:光纤的节点多以及曲折布线较多,因此普通单模光 纤在F]陌H中受弯曲损耗的影响较大.降低单模光纤的弯曲损耗成为业界研究的热点之～.
with low bend loss characteristic during drawing process,the bend non—sensitivity single—mode fiber with low water peak attenuation are fabricated.The microbending
3_2光纤剖面图
用Nr9000测试出光纤的剖面图.典型的光纤剖面图(图2)如下.
图2光纤剖面示意图
·192·
秽釜妻霎善黑黧黧尝氅曼曹盟显的下陷.正是这样在纤芯周围的下陷环.锁 蒜翥喜套冀耋怠,翼竺窭苎雩麓薏.根据兔茹蕊蒜磊茹嚣,H!箍暮髫
传播的模式数量由归一化频率参数v来决定:
…～～"…州y"孙里叹刨力侄'一稷光纤中
et
a1.Fiber—optic Communication Technology[M],Science Press,2003
[2】MAqTHIJSSE.P,GRIFFIOEN.W'"Matching optical fiber lifetime and bend—loss limits for optimized local
图4光纤的宏弯测试结果
4结论
使用专业软件对光纤剖面进行优化设计,并利用PCVD的工艺优势制造出弯曲不敏感特
性的低水峰单模光纤.此光纤具有较小的MFD,限制更多的光束在纤芯内传播,提高光纤的 抗弯曲特性.满足了FTTH,接入网等业务对弯曲不敏感性低水峰单模光纤的需求. 参考文献
[1]MYBAEV D.K,SCHEINER,L.L
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宏弯测试方法参照1EC60793—1.4的规定.由于波长越长对弯曲越敏感,所以主要测试光
纤在1625nm的弯曲损耗.将光纤按一定直径绕成1圈或100圈,测试光功率;然后将圆圈放
开;再测试光功率的变化,以此作为光纤的宏弯损耗.
3结果与讨论
Q 1 u.1
业组仕甲 /L:l:日不
用上述工艺所制备的光纤的光学参数列于下表.参考光纤结果同时列于表1所示,作为