单模光纤的弯曲性能研究
弯曲不敏感光纤
弯曲不敏感单模光纤
产品描述
弯曲不敏感单模光纤具有非色散位移单模光纤的各项特性，而在弯曲性能方面性能更加优异，适应于1260nm～1625nm全波段的传输系统。
弯曲不敏感单模光纤在长波长段弯曲附件衰减非常小，即使弯曲半径在7.5mm，1625nm窗口附加损耗也仅有0.8dB。
产品图片
产品应用
弯曲不敏感单模光纤可以使用在各种结构的光缆中，尤其是内紧套光缆，是光纤到户、光纤到大楼的首先。
产品特点
弯曲不敏感单模光纤指标优于ITU－T推荐的G.652D/G.657A和IEC60973－2－50B1.3类光纤的技术规范。
弯曲不敏感单模光纤光棒采用VAD工艺制造，确保了光纤折射率剖面的稳定、精确的几何尺寸、极低的弯曲特性。
z完全消除了1383nm水峰吸收，实现了1260nm～1625nm全波长传输；
z弯曲性能优异，适用于弯曲半径有要求的特殊场合；
z能够与现有的G.652D光纤兼容；
z优良的几何尺寸，确保低的熔接损耗和高的熔接性能； z优异的PMD系数，满足传输系统的长中继距离和高速率。
机械特性
张力筛选 ％ ≥1.02
N ≥9.1
Gpa ≥7.04
涂层剥离力 峰值 N 1.3－8.9 典型平均值 N 1.9
抗拉强度 韦伯尔概率50％ Mpa ≥4000 韦伯尔概率15％ Mpa ≥3050动态疲劳参数Nd ≥20
宏弯损耗
10圈R15mm 1550nm dB ≤0.03 1625nm dB ≤0.1 1圈R10mm 1550nm dB ≤0.1 1625nm dB ≤0.2 1圈R7.5mm 1550nm dB ≤0.4 1625nm dB ≤0.8。
光缆折弯半径
光缆折弯半径光缆是一种用于传输光信号的通信线路，它由一根或多根光纤组成。
光缆在现代通信领域中起着至关重要的作用，它被广泛应用于电话、互联网、电视等通信系统中。
在光缆的使用过程中，折弯半径是一个重要的参数，它直接影响着光缆的传输性能和寿命。
折弯半径是指光缆在弯曲时所允许的最小弯曲半径。
一般情况下，光缆的折弯半径越大，其性能和寿命就越好。
如果光缆弯曲过度，会导致光纤内部的光信号损耗增大，甚至会引起光纤断裂，从而影响通信质量和传输距离。
在实际应用中，不同类型的光缆具有不同的折弯半径要求。
一般来说，单模光缆的折弯半径要求较小，一般在10倍到20倍光缆直径之间。
而多模光缆的折弯半径要求相对较大，一般在30倍到40倍光缆直径之间。
为了保证光缆的传输性能和寿命，我们在使用光缆时应该注意以下几点：1. 避免过度弯曲：在安装和布线过程中，应尽量避免对光缆进行过度弯曲，特别是在弯道处。
如果必须对光缆进行弯曲，应确保其折弯半径不小于规定的最小值。
2. 注意保护光缆：在光缆的使用过程中，应注意保护光缆，避免外力的损伤。
特别是在弯道处，应采取合适的保护措施，防止光缆被压扁或被挤压。
3. 选择合适的光缆类型：根据实际需求，选择合适的光缆类型。
不同类型的光缆具有不同的折弯半径要求，选择适合的光缆类型可以提高光缆的使用寿命。
4. 定期检查维护：定期对光缆进行检查和维护，及时发现并排除潜在问题。
如发现光缆存在弯曲过度或其他损伤情况，应及时进行修复或更换，以保证光缆的正常使用。
光缆的折弯半径是保证光缆传输性能和寿命的重要因素。
在使用光缆时，我们应该注意遵守光缆的折弯半径要求，避免对光缆进行过度弯曲，保护光缆免受外力损伤，并定期检查维护光缆，及时发现并解决问题。
只有这样，我们才能确保光缆的正常使用，提高通信质量和传输距离。
单模光纤的参数及理论分析
单模光纤的特性参数及特性的理论分析陆锐勇 2009012303皖西学院信息工程学院通信工程2009级02班摘要：本文通过在理论上对单模光纤的特征参数（即影响单模光纤的传输效率因素），以及衰减特性的分析。
在单模光纤中存在弯缩损耗，材料对信号的吸收及模内色散等现象。
并结合实际应用的技术规范，对单模光纤的生产要求和研发趋势进行简单的总结和概述。
关键词：单模光纤、色散、宏弯损耗、微弯损耗、吸收Abstract: Based in theory of single mode fiber characteristic parameters (i.e. the effects of single mode optical fiber transmission efficiency factors ), and attenuation characteristics analysis. In a single-mode fiber in the presence of bending loss, material absorbs the signal and intramode dispersion phenomenon. Combined with the practical application of the technical specification for single-mode fiber, the production requirements and development trend for simple summary and overview.Key words: A single-mode optical fiber, dispersion, macro bending loss, microbending loss, absorption一、光纤的介绍光纤是一种高度透明的玻璃丝，由二氧化硅等高纯度玻璃经复杂的工艺拉丝制成。
浅谈G.657单模光纤
浅谈G.657单模光纤光纤品种和性能的研究和发展是与传输系统和通信网络的研究和发展同步进行的。
随着传输距离延长、传输速率提高和传输容量增大，新的光纤品种不断产生，以满足各种通信系统和网络发展的需要。
因此，在光纤通信技术发展的30多年中，已经先后诞生了6个光纤品种，光纤从传输模式上可分为单模光纤和多模光纤两种。
在具体介绍光纤之前，先了解一下光纤的基本结构，如下图所示（以单模光纤为例）：光纤由纤芯、包层以及涂覆层三部分组成。
单模光纤的纤芯为9μm，而多模光纤的纤芯为50μm或者62.5μm国际电信联盟将其命名为ITU-G.651G（多模光纤）、ITU-G.652（非色散位移单模光纤）、ITU-G.653（色散位移单模光纤）、ITU-G.654（截止波长位移单模光纤）、ITU-G.6 55（非零色散位移单模光纤）和ITU-G.656(宽带光传输用非零色散位移单模光纤)。
上述6中光纤最本质的区别体现在他们各自所具有的衰减、色散、非线性效应和工作波长等传输性能。
不同性能的光纤品种不断产生，恰好反应了传输系统和和通信网络从短距离、低速率和小容量向长距离、高速率和大容量的发展历程。
同时，这个发展历程又告诉我们传输技术和通信网络的发展一定会推动光纤性能研究和新的光纤品种诞生。
在FTTH建设中，由于光缆被安放在拥挤的管道中或者经过多次弯曲后被固定在接线盒或插座等具有狭小空间的线路终端设备中，所以FTTH用的光缆应该是结构简单、敷设方便和价格便宜的光缆。
因此，一些著名的制造厂商纷纷开展了抗弯曲单模光纤的研究。
为了规范抗弯曲单模光纤产品的性能，ITU-T于2006年12月发布了ITU-TG.657 接入网用弯曲不敏感单模光纤和光缆特性”的标准建议，即G.657光纤标准。
在众多光纤类型中，单模光纤通信突破了多模光纤通信的局限：1.单模光纤通信的带宽大，通常可传100Gbit/s以上。
2.单模发光器件为激光器，光频谱窄，光波纯净，光传输色散小，传输距离远。
不同波长单模光纤的弯曲损耗
不同波长单模光纤的弯曲损耗单模光纤是一种用于传输光信号的光纤，具有较小的光波模式直径和较大的带宽。
在实际应用中，光纤的弯曲会导致信号损耗，因此了解不同波长下的单模光纤弯曲损耗是很重要的。
在本文中，我们将探讨不同波长下的单模光纤弯曲损耗以及其影响因素。
首先，我们先来了解一下单模光纤的结构。
单模光纤主要由两部分构成：光纤芯和光纤包层。
光纤芯是传输光信号的核心区域，通常由高折射率的材料制成。
光纤包层则是用低折射率材料包裹光纤芯，以保持光信号的传输。
在传输的过程中，光信号主要通过光纤芯进行传输。
当光信号沿着光纤传输时，如果光纤发生弯曲，就会引起信号的散射和损耗。
这种损耗被称为弯曲损耗。
弯曲损耗的大小取决于波长、光纤结构和弯曲半径等因素。
波长是一个很重要的因素，因为不同波长的光信号在光纤中的传输特性不同。
一般来说，光纤的折射率会随波长的增加而减小。
这意味着在较长波长的情况下，光信号在光纤中传播的速度会变慢，同时也会引起更大的弯曲损耗。
除了波长，光纤的结构也会对弯曲损耗产生影响。
光纤的结构主要包括光纤芯和光纤包层的材料、直径和折射率等。
一般来说，光纤芯的直径越小，弯曲损耗越小。
而光纤包层的折射率与光纤芯的折射率之间的差距越大，弯曲损耗也会越小。
此外，光纤的弯曲半径也会对弯曲损耗产生影响。
当光纤弯曲半径较小时，弯曲损耗会增加。
在实际应用中，人们通常使用光纤衰减测试仪来测量弯曲损耗。
光纤衰减测试仪是一种可以模拟光纤曲率的设备，通过测量在给定波长下信号的损耗来判断弯曲损耗的大小。
在不同波长下的单模光纤中，通常可以使用测量数据来计算弯曲损耗。
在实验中，人们可以使用不同弯曲半径的光纤样品，并测量在每个波长下的光信号损耗。
通过分析这些数据，可以得到不同波长下单模光纤的弯曲损耗特性。
总的来说，不同波长下的单模光纤的弯曲损耗由波长、光纤结构和弯曲半径等因素共同决定。
在实际应用中，了解这些因素对光纤传输的影响，可以帮助我们优化光纤设备的设计和性能。
光纤宏弯损耗性能影响因素的仿真研究
光纤宏弯损耗性能影响因素的仿真研究彭星玲;张华;李玉龙【摘要】为了优选宏弯损耗敏感光纤，研发基于光纤宏弯损耗的光学器件，对影响单模光纤宏弯损耗的主要因素进行了理论分析和仿真研究。
基于D.Marcuse和H.Renner提出的光纤宏弯损耗理论模型，选取SMF28、SMF28e 和1060XP三种单模光纤，仿真研究了涂覆层、弯曲半径、光源波长、MAC值和弯曲圈数对光纤宏弯损耗性能的影响。
结果表明：无涂覆层、带吸收层的单模光纤宏弯损耗随着波长增长而增大、随着弯曲半径增大而减小、随着圈数增多而增大、随着MAC值增大而增大；光纤的丙烯酸酯类涂覆层会引起宏弯损耗随弯曲半径变化发生振荡；MAC值是衡量光纤宏弯损耗敏感性能的指标，也是优选宏弯损耗敏感光纤的重要参数。
因此，光纤宏弯损耗器件适合选用MAC值大的光纤，去除其涂覆层，增加吸收层，然后选择较长的波长、较小的弯曲半径和适当多的弯曲圈数。
%In order to select fibers which are sensitive to macrobending loss,optical devices based on optical fiber mac-robending loss are developed,and the main factors affecting macrobending loss of single mode fibers are analyzed theo-retically and simulated.Simulation study is carried out to investigate the impact of coating layers,bend radius,light wavelength,MAC value and the number of bend turns on the macrobending loss of optical fiber,based on two theoreti-cal models of a bend fiber with a core-infinite cladding structure and a bend fiber with a core-cladding-infinite coating layer structure,which are developed by D.Marcuse and H.Renner,respectively.The three types of fibers chosen for the simulation research are CorningSMF28,Corning SMF28e and Nufern 1 060XP single mode fiber.Resultsshow:(i) The macrobending loss of a single mode fiber with a core-infinite cladding structure increases with increase of wave-length,decrease of bend radius,increase of bend turns and increase of MAC value;(ⅱ)Oscillation phenomena of macrobending loss for a fiber are induced by the coating layers such as acrylate;(ⅲ)MAC is one parameter to affect the inherent macrobending loss performance of a fiber,while MAC value is the key parameter to reflect the inherent macrobending loss performance,as well as an important parameter to select a fiber that is sensitive to bend loss.Therefore,optical devices based optical fiber macrobending loss are suitable to choose single mode fibers with large MAC value,long wavelength,small bend radius,more bend turns,and especially a core-infinite cladding struc-ture,which is realized by removing the coating layers and adding an absorption layer.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P1132-1136)【关键词】宏弯损耗;涂覆层;弯曲半径;波长;MAC值;圈数【作者】彭星玲;张华;李玉龙【作者单位】南昌大学机器人与焊接自动化重点实验室，江西南昌330031;南昌大学机器人与焊接自动化重点实验室，江西南昌330031;南昌大学机器人与焊接自动化重点实验室，江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】TN818;TN2531 引言光纤由于直径小、柔韧易弯曲的特点，很容易在使用过程发生弯曲，如果光纤的弯曲半径小于一个临界值Rc，将引起光传播途径发生改变，使光从纤芯进入到包层，甚至可能穿过包层向涂覆层、甚至空气层泄露，从而引起宏弯损耗［1］。
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。
G652、G657光纤介绍
附加衰减：光纤成缆之后产生的衰减。
1.附加衰减： 在实际使用的光缆线路中,光缆中的光纤不可避免地受 到各种弯曲应力 作用。这些弯曲应力作用的结果是 使光纤中的传导模变换为辐射模而导致光 功率损失。这些弯曲应力作用的结果是使光纤中的传导模变换为辐射模而导 致光功率损失。 光纤的弯曲损耗α与光纤的折射率 分布结构参数(相对折射率△、纤芯 半径a)有关,即 α=k(a/△)2 式中,k是比例常数,它与光纤接触面的粗糙程度和 材料特性有关。 结论：抗弯曲光纤应该具有比较大的芯/包折射率差的结构.
G.652、G.652012.7.29
一、G.652光纤知识简介
G.652光纤为标准单模光纤，是指零色散波长在1.3μm窗口的单模光纤。 其特点是当工作波长在1.3μm时，光纤色散很小，系统的传输距离只受光纤衰 减所限制。 但这种光纤在1.3μm波段的损耗较大，约为0.3dB/km～0.4dB/km；在 1.55μm波段的损耗较小，约为0.2dB/km～0.25dB/km。色散在1.3μm波段为 3.5ps/nm·km，在1.55μm波段的损耗较大，约为20ps/nm·km。这种光纤可支持 用于在1.55μm波段的2.5Gb/s的干线系统，但由于在该波段的色散较大，若传 输10Gb/s的信号，传输距离超过50公里时，就要求使用价格昂贵的色散补偿模 块。
8. 衰减特性 (1)在13l0nm波长上的最大衰减系数为：0.36dB/km。在1285~1330nm波长范围 内，任一波长上光纤的衰减系数与13l0nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过 0.03dB/km。 在1550nm波长上的最大衰减系数为：0.21dB/km。在1480~1580nm波长范围 内，任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长上的衰数系数相比，其差值不超过 0.05dB/km。 (2)光纤衰减曲线应有良好的线性并且无明显台阶。用OTDR（光时域反射仪） 检测任意一根光纤时，在13l0nm和1550nm处500m光纤的衰减值不大于 (amean±0.10dB)/2， amean是光纤的平均衰减系数。 9. 宏弯损耗 以半径37.5mm送绕100圈，在1550波长上测得的弯曲附加损耗≤0.5dB 10. 衰减不均匀性 光纤衰减不均匀性：≤0.05dB
G652、G657光纤介绍
对于G.652C型光纤，基本属性与G.652A相同，但在1550nm的衰减系数更低， 而且消除了1380nm附近的水吸收峰，即系统可以工作在1360~1530nm波段。
G.652D型光纤的属性与G.652B光纤基本相同，而衰减系数与G.652C光纤相 同，即系统可以工作在1360~1530nm波段。
吸收衰减：由石英玻璃中的OH离子吸收和过渡金属离子吸收所造成的衰减 。 散射衰减：主要取决于瑞利散射和波导散射。瑞利散射属于固有散射,是由于
光纤材料中折射率不均匀造成的。波导 散射是与光纤波导结构缺陷 有关的散射。 附加衰减：光纤成缆之后产生的衰减。
1.附加衰减： 在实际使用的光缆线路中,光缆中的光纤不可避免地受 到各种弯曲应力
10. 衰减不均匀性 光纤衰减不均匀性：≤0.05dB
二、G.657光纤知识简介
在FTTH建设中，由于光缆被安放在拥挤的管道中或者经过多次弯曲 后被固定在接线盒或插座等具有狭小空间的线路终端设备中，所以FTTH用 的光缆应该是结构简单、敷设方便和价格便宜的光缆。因此，一些著名的 制造厂商纷纷开展了抗弯曲单模光纤的研究。为了规范抗弯曲单模光纤产 品的性能，ITU-T于2006年12月发布了ITU-TG.657“接入网用弯曲不敏感单 模光纤和光缆特性”的标准建议，即G.657光纤标准。
作用。这些弯曲应力作用的结果是 使光纤中的传导模变换为辐射模而导致光 功率损失。这些弯曲应力作用的结果是使光纤中的传导模变换为辐射模而导 致光功率损失。
光纤的弯曲损耗α与光纤的折射率 分布结构参数(相对折射率△、纤芯 半径a)有关,即 α=k(a/△)2
光纤特性及传输实验
光纤特性及传输实验在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
光波波长比微波短得多，用光波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，光纤通信就是用光波作载波，用光纤传输光信号的通信方式。
与用电缆传输电信号相比，光纤通信具有通信容量大，传输距离长，价格低廉，重量轻易敷设，抗干扰，保密性好等优点，已成为固定通信网的主要传输技术，帮助我们的社会成功发展至信息社会。
【实验目的】1、 了解光纤通信的原理及基本特性。
2、 测量激光二极管的伏安特性，电光转换特性。
3、 测量光电二极管的伏安特性。
4、 音频信号传输实验。
5、数字信号传输实验。
【实验仪器】光纤特性及传输实验仪，示波器【实验原理】1、 光纤光纤是由纤芯，包层，防护层组成的同心圆柱体，横截面如图1所示。
纤芯与包层材料大多为高纯度的石英玻璃，通过掺杂使纤芯折射率大于包层折射率，形成一种光波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输。
若纤芯的折射率分布是均匀的，在纤芯与包层的界面处折射率突变，称为阶跃型光纤。
若纤芯从中心的高折射率逐渐变到边缘与包层折射率一致，称为渐变型光纤。
若纤芯直径小于10μm ，只有一种模式的光波能在光纤中传播，称为单模光纤。
若纤芯直径50μm 左右，有多个模式的光波能在光纤中传播，称为多模光纤。
防护层由缓冲涂层，加强材料涂覆层及套塑层组成。
通常将若干根光纤与其它保护材料组合起来构成光缆，便于工程上敷设和使用。
单模和多模光纤的特点和应用
单模和多模光纤的特点和应用一、光纤结构光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。
它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。
（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。
）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。
包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
1. 纤芯位置: 位于光纤的中心部位，直径：在4-50μm，单模光纤的纤芯直径为4-10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。
纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。
2. 包层位置: 位于纤芯的周围直径：125μm成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。
掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。
3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。
一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层：一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。
涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。
4. 光纤最重要的两个传输特性损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。
(l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。
当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。
这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。
弯曲损耗不敏感单模光纤1310nm处模场直径测试方法比对分析_李琳莹
个圆柱上发 生 “ ” 型 弯曲 , 希望达 到泄 漏高阶模的
如图
, 讲 试样
所 示 , 为直径分别 为
和
两种不 同直 个 柱上进行
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光纤
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光纤
光 纤上 绕 个 半径 圈作 滤模 器 并熔 接
“ ” 型来 回弯 曲布放 , 相对图
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和其 “对应截止波长 ” 。
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验 中 , 发现
光纤并不 总能通过 绕一个
半径 光 的
图 。 采用将 试 样光 纤绕 在如 图不 同半 径 柱上 滤模 的 测试 方法
的圈使高阶 模完全 滤除 , 特 别是弯 曲性 能好的 纤阳 。 对于 光纤截止波 长 入 低于 工作波长 光纤 , 采用 光纤样 品绕 一个
单模和多模光纤的特点和应用
单模和多模光纤的特点和应用一、光纤结构光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。
它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。
（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。
）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。
包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
1. 纤芯位置 : 位于光纤的中心部位，直径：在 4-50 μm，单模光纤的纤芯直径为4-10 μ m , 多模光纤的纤芯直径为50μm。
纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。
2. 包层位置 : 位于纤芯的周围直径： 125μ m成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。
掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。
3.光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。
一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层：一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。
涂覆后的光纤外径约 2. 5 mm 。
4.光纤最重要的两个传输特性损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。
(l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。
当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。
光纤弯曲损耗对信号传输的影响与分析
在实际光纤传输线路中, 光缆的敷设、光纤接头 的热缩保护、接头盒里余纤收容盘放、光纤跳线布放 及成端尾纤收容等都不可避免地在一定程度上存在 光纤弯曲, 光纤的弯曲损耗都是由于光不满足全反射 条件而造成的, 现代光纤最大的优点之一就是它的易 弯曲性, 如果光纤的弯曲曲率半径太小, 将引起光传 播途径的改变, 使光从纤芯渗透到包层, 甚至可能穿 过包层向外渗漏。 在正常情况下, 光在纤芯内沿轴向 传播的常数 Β 应满足
型和长度有关, 并受检测条件的影响。 在最一般的条 件下, 直光纤波导内传输的光功率 P 随距离 z 而变 化, 可表示为
dP dz
=
-Байду номын сангаас
ΑP ,
(1)
式中 Α是衰减系数, 设光纤长度为L (km ) , 根据式
(1) , 输入光功率 P 1 与输出光功率 P 2 的关系为
P 2 = P 1exp (- ΑL ) ,
992n1表示考虑包层与涂敷层分界面的反射对弯曲损耗的影响对阶跃型单模光纤曲线可知理论仿真与实验测试数据曲线变化趋势基本吻合光纤弯曲损耗随弯曲半径增加呈减小趋势当弯曲半径大于损耗趋于平缓弯曲半径大于mm时光纤弯曲损耗基本不变当弯曲半径小于2mm1310nm波长的光经光纤传输后的损耗稍大于1550nm波长1310nm波长的光经光纤传输后的损耗稍小于1550nm波长并且光纤弯曲损耗随弯曲角度加大而增加在实验过程中当弯曲半径小mm时光功率出现波动对于1550nm波长的光比较明显导致实验数据产生一定的误差理论仿真也证明了这一点
随着光纤的大量使用, 对光网络的传输距离、传 输稳定性和可靠性起着决定性作用的光纤传输损耗 问题已引起人们的极大关注。光纤在传输损耗和抗电 磁干扰有优势, 但在实际传输介质中经常会出现光纤 在一定范围内的弯曲而改变光路, 因此, 光纤的弯曲 损耗及相关的物理现象成为人们研究的课题。早在20 世纪 80 年代末, 英国研究人员利用单模光纤工作波 长、弯曲半径与弯曲损耗的关系研究解复用, 在 90°弯 曲情况下, 试验成功两个波长的解复用。20 世纪90 年 代澳大利亚 Pho ton ics Coop era t ive R esea rch Cen ter 研究了基于弯曲的非线性平面波导的全光开关, 认为 弯曲的非线性波导具有有效的和可控制的开关特 性[1]。 在当今飞速发展的光纤通信技术, 除了对光纤
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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
·191·
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
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).
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
with low bend loss characteristic during drawing process,the bend non—sensitivity single—mode fiber with low water peak attenuation are fabricated.The microbending
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
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
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
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 16 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.
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
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
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..
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)
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.
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
·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.
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
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·194·
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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·190·2实验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:
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)
图4光纤的宏弯测试结果