光纤弯曲特性及其应用
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弱 国
光 纤弯 曲特 性 及 其应 用
黎 志刚 ，卢文全
（中国 电子科 技 集 团公 司 第 三十 四研 究所 ，广西 桂 林 ５４１００４）
摘要 ：为 了对光纤弯曲形态进行全 面系统地归纳与描述 ，提 出在临界 弯曲半径的基础上，把光纤的宏 弯 细分成了断弯、允弯和 限弯三种情况进行讨论与分析，并重点讲述 了这三种 弯曲形态的定义和相应弯曲 半径 的测试 方 法与结 果 。通过对 Ｇ．６５２光纤 限 弯范 围特 性 的研 究 ，设计 并 实现 了一种 可 望获得 广泛 应 用 的在线光纤损耗微调器。最后，指 出允弯半径应该列为每种光纤的基本特征参数之一。 关键词 ：光纤弯曲形态；允弯；限弯；断弯；在线光纤损耗微调器 中图分类 号 ：ＴＮ８１８ 文 献标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１００２．５５６１（２０１６）Ｏ８．００６０．０３ ＤＯＩ：１０．１３９２１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌ００２—５５６１．２０１６．０８．０１８
光 的传 输 途 径发 生 改 变 ．使 一 部 分光 渗 透 到包 层 或 穿 过 包层 成 为 辐射 模 向外 传 输 而引 起 光功 率 减 小 ．从 而 产 生弯 曲损 耗【－ 。理论 上 ，光纤 宏弯 损耗 Ａｈ与 宏 弯半 径 Ｒ、传 输 光波 长 入的关 系Ｉ３】如式 （１）所示 ：
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ａｎｄ ｓｕｍｍ ａｒｙ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅ ｆ ｉｂｅｒｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ａｎｄ ａ ｎ ａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｍａｃｒｏ ｂｅｎｄｉｎｇ ｏｆ ｆ ｉｂｅｒ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｂｅｎｄｉｎｇ，ｌｉｍｉｔ ｂｅｎｄｉｎｇ，ａ ｎ ｄ ｆａｕｌｔ ｂｅｎｄ— ｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ．Ｔｈｅ ｄｅｆ ｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｈａｐｅｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｂｅｎｄｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｇ．６５２ ｆ ｉｂｅｒ，ａ ｎ ｏｎ·ｌｉｎｅ
ｆ ｉｂｅｒ ｌｏｓｓ ａｄｊｕｓｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｂｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｔｏ ｕｓｅ ｗｉｄｅｌｙ，ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ，
ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｌｉｓｔｅｄ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｆ ｉｂｅｒ，ｈａｓ ｂｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｂｅｎｄｉｎｇ ｐａＲｅｒｎ，ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｂｅｎｄｉｎｇ，ｌｉｍｉｔ ｂｅｎｄｉｎｇ，ｆａｕｌｔ ｂｅｎｄｉｎｇ，ｏｎ—ｌｉｎｅ ｆ ｉｂｅｒ ｌｏｓｓ ｔｒｉｍ ｍ ｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ
０ 引 言 光纤 作 为 线状 细 长介 质 ，在 制 造 、存储 、运 输 和使
用 过程 中 ，难 免不 受弯 曲 。理 论与 实践 表 明 ，光纤 经一 定 程 度 的弯 曲 ．其 损 耗会 明 显 增 加 ．而 且 弯 曲损 耗 与 弯 曲半 径 、工 作 波长 等 相 关【 一 为 了更加 科 学 合 理地 利 用或 避 免光 纤 的弯 曲特性 ．很 有 必要 全 面 而 系统 地 对其 研究 。 目前 ．已检索 到 相关 文献 对微 弯［２，３１、宏弯［１－５］ 和 临界弯 曲半 径 ，ｑ的介 绍 有 关光 纤微 弯 的研究 已经 很 多 ，因本文 不涉 及 ，此 处不 作赘 述 。光 纤宏 弯是 相对 微 弯 提 出 的一 个 概 念 ．迄 今 为 止 ．尚未 检 索 到对 光 纤 弯 曲形态 与特 性进 行全 面而wenku.baidu.com系统 的相 关报 道 在前人 工 作 的基 础 上 ．我们 除 对光 纤 弯 曲形 态及 相 关 特 性进 行 全 面系 统 的描 述外 ．还 给 出弯 曲形 态参 数 的测试 方
Ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ－ｍ ｏｄｅ ｆｉｂｅｒ
ＬＩＺｈｉ－ｇａｎｇ，ＬＵ Ｗ ｅｎ－ｑｕａｎ
（Ｔｈｅ ３４ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４ １ ００４，Ｃｈｉｎａ）
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黎志 刚 ．卢 文 全 ：光 纤 弯 曲特 性 及 其 应 用
“（｝允 魏 镑 魏 箱 ２０１６年第８期 一
法 与结果 。同时 。我 们利 用 Ｇ．６５２光纤 在 限弯范 围的特 性 ．设 计并 实现 一种 可 望 获得 广 泛应 用 的 在 线光 纤 损 耗 微调 器 。
１光 纤 弯 曲形 态 描 述
１．１概 述 光 纤 受 到弯 曲时 ，其 弯 曲 曲率 小 到一 定 程 度后 ．
收 稿 日期 ：２０１６—０ｌ—Ｏ５。 基 金 项 目 ：中 国 电 子科 技 集 团公 司第 三 十 四研 究 所 产 业 发 展 基 金 项 目 （编 号 ：Ｋ１３４００２０１５ＳＡ０２、Ｋ１３４００２０１５ＳＡ０４）资 助 。 作 者 简 介 ：黎 志 刚 （１９８５一），男 ，硕 士 ，工 程 师 ，主要 从 事 光 电 子 技 术 与 光 纤 传 感 器 及 其 应 用 方 面 的研 究
弱 国
光 纤弯 曲特 性 及 其应 用
黎 志刚 ，卢文全
（中国 电子科 技 集 团公 司 第 三十 四研 究所 ，广西 桂 林 ５４１００４）
摘要 ：为 了对光纤弯曲形态进行全 面系统地归纳与描述 ，提 出在临界 弯曲半径的基础上，把光纤的宏 弯 细分成了断弯、允弯和 限弯三种情况进行讨论与分析，并重点讲述 了这三种 弯曲形态的定义和相应弯曲 半径 的测试 方 法与结 果 。通过对 Ｇ．６５２光纤 限 弯范 围特 性 的研 究 ，设计 并 实现 了一种 可 望获得 广泛 应 用 的在线光纤损耗微调器。最后，指 出允弯半径应该列为每种光纤的基本特征参数之一。 关键词 ：光纤弯曲形态；允弯；限弯；断弯；在线光纤损耗微调器 中图分类 号 ：ＴＮ８１８ 文 献标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１００２．５５６１（２０１６）Ｏ８．００６０．０３ ＤＯＩ：１０．１３９２１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌ００２—５５６１．２０１６．０８．０１８
光 的传 输 途 径发 生 改 变 ．使 一 部 分光 渗 透 到包 层 或 穿 过 包层 成 为 辐射 模 向外 传 输 而引 起 光功 率 减 小 ．从 而 产 生弯 曲损 耗【－ 。理论 上 ，光纤 宏弯 损耗 Ａｈ与 宏 弯半 径 Ｒ、传 输 光波 长 入的关 系Ｉ３】如式 （１）所示 ：
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ａｎｄ ｓｕｍｍ ａｒｙ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅ ｆ ｉｂｅｒｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ａｎｄ ａ ｎ ａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｍａｃｒｏ ｂｅｎｄｉｎｇ ｏｆ ｆ ｉｂｅｒ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｂｅｎｄｉｎｇ，ｌｉｍｉｔ ｂｅｎｄｉｎｇ，ａ ｎ ｄ ｆａｕｌｔ ｂｅｎｄ— ｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ．Ｔｈｅ ｄｅｆ ｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｈａｐｅｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｂｅｎｄｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｇ．６５２ ｆ ｉｂｅｒ，ａ ｎ ｏｎ·ｌｉｎｅ
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０ 引 言 光纤 作 为 线状 细 长介 质 ，在 制 造 、存储 、运 输 和使
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ＬＩＺｈｉ－ｇａｎｇ，ＬＵ Ｗ ｅｎ－ｑｕａｎ
（Ｔｈｅ ３４ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４ １ ００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂ（入，Ｒ）一 （Ｘ）Ｒ一２ ｅ刊
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黎志 刚 ．卢 文 全 ：光 纤 弯 曲特 性 及 其 应 用
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１光 纤 弯 曲形 态 描 述
１．１概 述 光 纤 受 到弯 曲时 ，其 弯 曲 曲率 小 到一 定 程 度后 ．
收 稿 日期 ：２０１６—０ｌ—Ｏ５。 基 金 项 目 ：中 国 电 子科 技 集 团公 司第 三 十 四研 究 所 产 业 发 展 基 金 项 目 （编 号 ：Ｋ１３４００２０１５ＳＡ０２、Ｋ１３４００２０１５ＳＡ０４）资 助 。 作 者 简 介 ：黎 志 刚 （１９８５一），男 ，硕 士 ，工 程 师 ，主要 从 事 光 电 子 技 术 与 光 纤 传 感 器 及 其 应 用 方 面 的研 究