浅谈光纤的弯曲损耗

第44卷第11期 2017年11月

天津科技

TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGY

V ol.44 No.11Nov. 2017

收稿日期：2017-11-05

基础研究

浅谈光纤的弯曲损耗

张勇，韩志辉

(中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300200)

摘要：众所周知，光纤的涂覆性能、包层不圆度、模场直径以及光纤的弯曲损耗都会对光纤的传输性能产生影响。其中光纤的弯曲损耗是对光纤的传输性能和传输功率产生影响的重要参数之一。因此针对光纤弯曲损耗的研究对光纤的实际应用有非常重要的意义。简要分析了光纤弯曲时芯区折射率的变化与弯曲损耗的对应关系；其次对单模光纤的弯曲损耗进行了理论研究，将光纤的弯曲半径对光纤弯曲损耗的影响进行分析总结，从理论上进行研究，得出两者的相关性，对以后的工作具有一定的借鉴意义。关键词：单模光纤弯曲半径弯曲损耗

中图分类号：TN206 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2017)11-0050-02

On Bending Loss of Optical Fiber

ZHANG Yong ，HAN Zhihui

(CETC46，Tianjin 300200，China )

Abstract ：It is well known that coating performance of optical fiber ，roundness of cladding ，field diameter and bending loss of light have an influence on the transmission performance of optical fiber ．Bending loss of fiber is one of the important parameters that affect the transmission performance and transmission power of fiber ．Therefore ，the study of bending loss of optical fiber is very important for the practical application of optical fiber ．In this paper ，the influence of refractive index of the c ore on bending loss was analyzed ．Secondly ，the bending loss of single-mode fiber and the panda-type polarization maintaining fiber were studied theoretically ．The relevance of the two was obtained ，which has some reference for future studies.

Key words ：single mode fiber ；bending radius ；bending loss

1 光纤损耗的研究背景与意义

随着光通信系统和光纤传感等领域从幅度调制向相位或偏振态调制的深入发展，光纤通信技术取得了长足进展。随着通信系统传输速率的提高和光纤陀螺[1]等高级光纤传感器件[2]的发展，研究影响光纤损耗等问题变得非常重要。国内外各大科研机构和相关公司相应开展了关于减少光纤损耗的深入研究。保偏光纤是20世纪80年代发展起来的一种特种光纤，因其具有优良的保偏特性，被广泛应用于航天、航空、航海、工业制造及通信等国民经济的各个领域。在以光学相关检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤[3]能够保证线偏振、光偏振方向不变，提高信噪比，以实现对物理量的高精度测量。利用保偏光纤双折射对环境的响应，提出了通过探测

偏振光偏振度[4]的变化进行实时检测得出光纤线路

在何地遭遇了强烈的破坏或者窃听的光纤通信系统，显著提高了光纤通信的保密程度。如果保偏光纤的弯曲损耗过高，会严重影响光纤的通信质量以及通信的保密程度。因此研究如何降低光纤的弯曲损耗，对实际应用有重大意义。

光纤的弯曲损耗[5]主要包括两部分：一种是因光波从直波导进入弯曲波导时耦合为其他高阶导模而引起的模式耦合损耗；另一种是因光波能量从波导弯曲处辐射到周围空间而引起的辐射损耗。但这不是说所有以上两种形态从基模中辐射出去的光将永远损耗，光纤中还会有一少部分光，经过在包层的全反射又重新耦合到芯层中的基模。

本文简要分析了光纤弯曲时芯区折射率的变化与弯曲损耗的对应关系；其次对单模光纤的弯曲损耗

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P i，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。

多模光纤弯曲损耗

多模光纤的弯曲损耗实验研究何国财（吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南吉首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 fiber inducing by bending He 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 then

光纤损耗全参数

光纤损耗 1.光纤的衰减的几种因素及光缆的特性：造成光纤衰减的主要因素有: 本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。本征: 是光纤的固有损耗，包括: 瑞利散射，固有吸收等。弯曲: 光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。挤压: 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。杂质: 光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。不均匀: 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。对接: 光纤对接时产生的损耗，如: 不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8μm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。光缆特性 1) 拉力特性光缆能承受的最大拉力取决于加强件的材料和横截面积，一般要求大于1km光缆的重量，多数光缆在100～400kg范围。 2) 压力特性光缆能承受的最大侧压力取决于护套的材料和结构，多数光缆能承受的最大侧压力在100～400kg/10cm。 3）弯曲特性弯曲特性主要取决于纤芯与包层的相对折射率差△以及光缆的材料和结构。实用光纤最小弯曲半径一般为20～50mm，光缆最小弯曲半径一般为200～500mm，等于或大于光纤最小弯曲半径。在以上条件下，光辐射引起的光纤附加损耗可以忽略，若小于最小弯曲半径，附加损耗则急剧增加。 4）温度特性光纤本身具有良好的温度特性。光缆温度特性主要取决于光缆材料的选择及结构的设计，采用松套管二次被覆光纤的光缆温度特性较好。温度变化时，光纤损耗增加，主要是由于光缆材料（塑料）的热膨胀系数比光纤材料（石英）大2～3个数量级，在冷缩或热胀过程中，光纤受到应力作用而产生的。在我国，对光缆使用温度的要求，一般在低温地区为-40℃～+40℃，在高温地区为-5℃～+60℃。 2.光纤的连接损耗： 1.永久性光纤连接（又叫热熔）: 这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低，典型值为0.01~0.03db/点。2Km熔接一个点，但连接时，需要专用设备（熔接机）和专业人员进行操作，而且连接点也需要专用容器保护起来。 2.应急连接（又叫）冷熔: 应急连接主要是用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为0.1~0.3db/点。但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，所以只能短时间内应急用。 3.活动连接: 活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与光缆连接起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中。其典型衰减为1db/接头。注：系统衰减余量一般不少于4db。例：发射功率: －16dbm 功率计接收灵敏度: －29.5dbm 线路衰减: 1.5km×3.5db/km=5.25db 连接衰减: 接头2个衰减为: 2点×1db/点=2db

光纤传输损耗产生的原因和对策

光纤传输损耗产生的原因和对策光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗(光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗)和非接续损耗(弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗)两类。 1、接续损耗及其解决方案 1.1接续损耗光纤的接续损耗主要包括：光纤本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗及活动接头损耗三种。 (1)光纤固有损耗主要源于光纤模场直径不一致；光纤芯径失配；纤芯截面不圆；纤芯与包层同心度不佳四点；其中影响最大的是模场直径不一致。 (2)熔接损耗非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位；轴心(折角)倾斜；端面分离(间隙)；光纤端面不完整；折射率差；光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。 (3)活动接头损耗非本征因素的活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素(如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等)造成。 1.2解决接续损耗的方案

(1)工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。 (2)光缆施工时应严格按规程和要求进行配盘时尽量做到整盘配置(单盘≥500米)，以尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。 (3)挑选经验丰富训练有素的接续人员进行接续和测试接续人员的水平直接影响接续损耗的大小，接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程进行接续，严格控制接头损耗，熔接过程中时刻使用光域反射仪(OTDR)进行监测(接续损耗≤0.08dB/个)，不符合要求的应重新熔接。使用光时域反射仪(OTDR)时，应从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，消除单向OTDR测量的人为因素误差。 (4)保证接续环境符合要求严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。接续环境温度过低时，应采取必要的升温措施。 (5)制备完善的光纤端面光纤端面的制备是光纤接续最为关键的工序。光纤端面的完善与否是决定光纤接续损耗的重要原因之一。优质的端面应平整，无毛刺、无缺损，且与轴线垂直，光纤端面的轴线倾角应小于0.3度，呈现一个光滑平整的镜面，且保持清洁，避免灰尘污染。应选用优质的切割刀，并正确使用切割刀切割

光纤损耗测试方法及其注意事项(1)

光纤损耗测试方法及其注意事项1 引言由于应用和用户对带宽需求的进一步增加和光纤链路对满足高带宽方面的巨大优势，光纤的使用越来越多。无论是布线施工人员，还是网络维护人员，都有必要掌握光纤链路测试的技能。 2004年2月颁布的TIA/ TSB-140测试标准，旨在说明正确的光纤测试步骤。该标准建议了两级测试，分别为： Tier 1（一级），使用光缆损耗测试设备（OLTS）来测试光缆的损耗和长度，并依靠OLTS或者可视故障定位仪（VFL）验证极性； Tier 2（二级），包括一级的测试参数，还包括对已安装的光缆链路的OTDR追踪。? 根据TSB-140标准，对于一条光纤链路来说，一级测试主要包括两个参数：长度和损耗。事实上，早在标准ANSI/TIA/EIA-526-14A 和ANSI/TIA/EIA-526-7中，已经分别对多模和单模光纤链路的损耗测试，定义了三种测试方法（长度的测量，取决于仪表是否支持，如果仪表支持，在测试损耗的同时，长度同时也会测量）。为了方便，我们分别称为：方法A、方法B和方法C。TSB－140就是在这基础上发展而来，与此兼容。那么这三种方法各有什么特点，怎么操作，应该在什么场合下使用呢？这正是本文要阐述的问题。另外，光纤链路的测试，不同于双绞线链路的测试，又有什么地方需要注意或者有什么原则可以遵循呢？这也是本文想与读者分享的内容。 2 如何测试光纤链路损耗光纤链路损耗的测试，包含两大步骤：一是设置参考值（此时不接被测链路），二是实际测试（此时接被测链路）。下面我们具体介绍一下标准中定义的三种测试损耗的方法（以双向测试为例）。 2.1 测试方法A

造成光纤衰减的多种原因

造成光纤衰减的多种原因 1、造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。当光从光纤的一端射入，从另一端射出时，光的强度会减弱。这意味着光信号通过光纤传播后，光能量衰减了一部分。这说明光纤中有某些物质或因某种原因，阻挡光信号通过。这就是光纤的传输损耗。只有降低光纤损耗，才能使光信号畅通无阻。 2、光纤损耗的分类光纤损耗大致可分为光纤具有的固有损耗以及光纤制成后由使用条件造成的附加损耗。具体细分如下：光纤损耗可分为固有损耗和附加损耗。固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和因光纤结构不完善引起的损耗。附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。其中，附加损耗是在光纤的铺设过程中人为造成的。在实际应用中，不可避免地要将光纤一根接一根地接起来，光纤连接会产生损耗。光纤微小弯曲、挤压、拉伸受力也会引起损耗。这些都是光纤使用条件引起的损耗。究其主要原因是在这些条件下，光纤纤芯中的传输模式发生了变化。附加损耗是可以尽量避免的。下面，我们只讨论光纤的固有损耗。固有损耗中，散射损耗和吸收损耗是由光纤材料本身的特性决定的，在不同的工作波长下引起的固有损耗也不同。搞清楚产生损耗的机理，定量地分析各种因素引起的损耗的大小，对于研制低损耗光纤合理使用光纤有着极其重要的意义。 3、材料的吸收损耗制造光纤的材料能够吸收光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后，产生振动、发热，而将能量散失掉，这样就产生了吸收损耗。我们知道，物质是由原子、分子构成的，而原子又由原子核和核外电子组成，电子以一定的轨道围绕原子核旋转。这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一样，每一个电子都具有一定的能量，处在某一轨道上，或者说每一轨道都有一个确定的能级。距原子核近的轨道能级较低，距原子核越远的轨道能级越高。轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。当电子从低能级向高能级跃迁时，就要吸收相应级别的能级差的能量。在光纤中，当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时，则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。这一电子吸收了光能，就产生了光的吸收损耗。制造光纤的基本材料二氧化硅（SiO2）本身就吸收光，一个叫紫外吸收，另外一个叫红外吸收。目前光纤通信一般仅工作在0.8～1.6μm波长区，因此我们只讨论这一工作区的损耗。石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.1～0.2μm波长左右。随着波长增大，其吸收作用逐渐减小，但影响区域很宽，直到1μm以上的波长。不过，紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。例如，在0.6μm波长的可见光区，紫外吸收可达1dB／km，在0.8μm波长时降到0.2～0.3dB／km，而在1.2μm波长时，大约只有0.ldB／km。

光纤损耗大的几个因素

光纤损耗大存在的因素光纤熔接包处损耗变大，是常见的故障，原因通常有3个： 1、光纤熔接处开裂，可能的原因有：当初熔接时存在缺陷；光缆遭受外力拉伸；熔接点塑料护套、固定金属棒与光纤热膨胀系数差异，反复的温度变化引起伸缩。显然排除故障时必须重新熔接光纤。 2、熔接包内盘纤变形失园而出现角度，导致损耗变大。可能的原因有：光缆遭受外力拉伸；因温度变化热涨冷缩引起。排除故障时只需重新整理盘纤，保证圆形、消除角度。 3、熔接包内进水并侵入熔接处的裸纤，导致光信号散射损失。排除故障时要打开熔接包清除积水，并晒干熔接处，尽量散尽水分，或者重新熔接。光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗光纤使用中引起的传输损耗主要有 1接续损耗 2光纤本质造成的损耗、 3熔接不当所报造成的损耗和 4活动接头（光纤适配器及光纤跳线）造成的损耗和 5非接续损耗（弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗）接续损耗（1）光纤固有损耗主要源于光纤模场直径不一致；光纤芯径失配；纤芯截面不圆；纤芯与包层同心度不佳等原因；其中影响最大的是模场直径不一致。（2）熔接损耗非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位；轴心（折角）倾斜；端面分离（间隙）；光纤端面不完整；折射率差；光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。（3）活动接头损耗非本征因素的活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素（如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等）造成。解决接续损耗的方案（1）工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤一条线路上尽量采用同一批次的优质品牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。（2）光缆施工时应严格按规程和要求进行挑选经验丰富的施工人员光缆配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥500-800米），以尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。（3）挑选经验丰富训练有素的接续人员进行接续和测试接续人员的水平直接影响接续损耗的大小，接续人员应严格按照光纤熔接工艺流

光纤传输损耗测试-实验报告

华侨大学工学院实验报告课程名称：光通信技术实验实验项目名称：实验1 光纤传输损耗测试学院：工学院专业班级：13光电姓名：林洋学号：1395121026 指导教师：王达成

2016 年05 月日预习报告一、实验目的 1）了解光纤损耗的定义 2）了解截断法、插入法测量光纤的传输损耗二、实验仪器 20MHz双踪示波器万用表光功率计电话机光纤跳线一组光无源器件一套（连接器，光耦合器，光隔离器，波分复用器，光衰减器）三、实验原理 αλ，其含义为单位长度光纤引起的光纤在波长λ处的衰减系数为()

光功率衰减，单位是dB/km 。当长度为L 时， 10()()lg (/)(0) P L dB km L P αλ=- （公式1.1） ITU-T G.650、G.651规定截断法为基准测量方法，背向散射法（OTDR 法）和插入法为替代测量方法。本实验采用插入法测量光纤的损耗。（1）截断法：（破坏性测量方法）截断法是一个直接利用衰减系数定义的测量方法。在不改变注入条件下，分别测出长光纤的输出功率2()P λ和剪断后约2m 长度短光纤的输出功率1()P λ，按定义计算出()αλ。该方法测试精度最高。偏置电路注入系统光源滤模器包层模剥除器被测光纤检测器放大器电平测量图1.1 截断法定波长衰减测试系统装置（2）插入法插入法原理上类似于截断法，只不过用带活接头的连接软线代替短纤进行参考测量，计算在预先相互连接的注入系统和接受系统之间（参考条件）由于插入被测光纤引起的功率损耗。显然，功率 1 P 、 2 P 的测量没有截断法直接，而且由于连接的损耗会给测量带来误差，精度比截断法差一些。所以该方法不适用于光纤光缆制造长度衰减的测量。但由于它具有非破坏性不需剪断和操作简便的优点，用该方法做成的便携式仪表，非常适用于中继段长总衰减的测量。图1.2示出了两种参考条件下的测试原理框图。

浅谈光纤通信传输损耗

浅谈光纤通信传输损耗摘要：本文主要对光纤传输损耗产生的原因进行分析，并提出了相应的解决对策。关键词：光纤通信传输耗损中图分类号：tn818 文献标识码：a 文章编号： 1007-9416(2012)02-0054-01 光纤通信由于其自身的一些优点，因此得到了广泛的使用，因此，在光纤通信中产生的问题，也值得我们去认真思考并加以解决。光纤接续工作，技术复杂、工艺要求高，是对质量标准严格要求的精细工作，也是关系到光纤通信传输质量的重要工作，因此，在施工中，技术人员要充分重视光纤接续时产生的损耗，按照严格标准做好光纤的接续工作，从而降低光缆的附加损耗，提高光纤的传输质量。同时相关的技术人员也要不断的学习相关的专业知识，不断的提升自身的专业技能，在日常的施工工作中注意总结经验教训，不断的提高施工的质量，这也是提高光纤传输效果的一条有效的途径。 1、光纤通信的相关理论光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分

类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信的应用在当前主要集中于各种信息的传输与控制上。以互联网的发展为例，传统互联网以电缆为传输工具，速度比较慢，随着90年代美国信息高速公路的建设，现代互联网传输的主体为光纤。去年，我国的有线电视实现了由模拟信号向数字信号的完全转变，有线电视信号的传输也是以光纤的应用为前提的。另外，随着信息化的普及，光纤通信基本已经深入到每个人的生活。除此之外，由于光纤通信具有保密性高、受干扰性能高的优点，其在军事与科技中的应用也十分广泛。当然光纤在实际应用中也有一些缺陷，比如玻璃的质地比较脆，比较容易折断，因此加工难度高，价格也较昂贵，要求的加工工艺与电缆相比也复杂很多。而且由于光纤通信自身存在着传输过程中的光能损耗等问题，因此，对于光纤通信要有全面的认识。 2、光纤传输损耗的种类及原因光纤在传输中的损耗一般可分为接续损耗和非接续损耗。接续损耗包括由于光纤自身特性引起的固有损耗以及非自身因素(一般为工业加工下艺以及机械的设置)引起的的熔接损耗和活动接头的损耗。非接续损耗包括光纤自身的弯曲损耗和由于施工等因素造成的

光缆的传输损耗规律

【摘要】争对一些单位在光缆敷设中，未按标准、依据进行施工所导致的光缆损耗大，以至于几年后，出现断芯等现象的发生。初步分析，得出损耗大和断芯的原因主要是由于施工队非专业，熔接人员素质不高等原因。文中还给出了事故出现的原因及预防此类事故发生的解决方案和措施。【关键词】施工损耗大断芯解决方案一、概述光缆线路是通信的高速路，它施工方便、重量轻、传输容量大、抗干扰等优点，它可架空、直埋、管道、海底等方式施工，光缆可传输图像、文字及各种形形色色数据信息，光缆施工和熔接的好坏就显的尤为重要，一旦损耗过大，就直接影响通信传输，给通信造成不必要的人力和物力损失，投入运行中的设备，出现断芯等故障，将会给通讯造成巨大的损失，光缆的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一，最值得关注是光纤使用引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗，避免断芯产生，这里主要讲架空施工光缆、熔接导致的损耗大的原因及解决方案。二、施工损耗及解决方案（一）施工损耗原因：1.在光缆施工中，光缆打小圈、弯曲、扭曲及打背扣、车辆碾压，受力不匀，受金属划伤，造成氢损以及非专业施工队等因素导致光缆内部纤芯受损。2.挂勾方向不一致也会出现蛇行弯，间隔过于稀疏，光缆因垂度过大而受力。3.预留架上的光缆未固定牢固，光缆长期受外力的冲击而遭到损伤。4.布放时光缆太紧，没有考虑光缆的自然伸缩率。5.施工中造成光缆破损而进水，造成氢损。6.光缆接头盒不规范，质量差，安装不规范，因外界作用造成接头盒受损导致进水而受损。7.固定光缆时，接头盒卡扣压的太紧，熔接后热套管卡压过紧而受损。8.机房设备内尾纤与光缆跳线绑扎时，盘绕不规范，出现交叉缠绕等现象造成受损。（二）解决方案。施工前，须进行开盘测试，看是否与厂家测试数据相符，并进行科学合理配盘。1.选择一支高素质专业的施工队伍，保证施工质量，这一点至关重要，任何施工中的疏忽都有可能造成光缆损耗。2.设计、施工中积极采取切实有效的光缆线路“四害”措施（防雷、防电、防蚀、防机械损伤），加强防护工作。3.要使用支架托起缆盘布放光缆，光缆要从缆盘上方放出，千万不要将缆盘放倒放线，这样会使光缆产生扭力，光缆布放时，应统一指挥，加强联络，确保通信畅通，要采取科学、合理、有序的牵引方法，布线速度要均匀，以10m/min左右，光缆弯曲半径?20D（D为光缆直径），速度不宜过快，连续布放长度不宜过长，必要时可采取用倒“8”字方法进行敷设，也可从中间分别向两端敷设，遇有拐角等处要做好防护措施。4.光缆布放时，必须注意允许的额定拉力和弯曲半径的限制，在光缆施工中严防打小圈及弯曲、扭曲、打背扣和涌浪现象，牵引力不超过允许的80?，瞬间最大牵引力不超过100?，牵引力应加在光缆的加强件上，特别注意千万不要突然猛拉。5.固定光缆盒时用力不要过紧，进入机房的光缆与跳纤绑扎时，用力要得当，严禁互相交叉捆绑。三、接续损耗及解决方案（一）接续损耗。光纤的接续损耗主要包括：光纤本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗二种。1.光纤本征因素造成的固有损耗。光纤固有的损耗主要源于光纤模场直径不一致，光纤芯径不匹配，纤芯载面不圆，纤芯与包层同心度不佳，其中影响最大的是模场直径不一致。2.非本征因素造成的熔接损耗熔接损耗非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位，轴心（折角）倾斜，端面分离，光纤端面不完整，折射率差，光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置等。（二）解决接续损耗方案。1.工程设计、施工中应选用特性一致的优质光缆，一条线路上尽可能采用一批的优质名牌光缆，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗

光纤传输损耗及其解决方法

光纤传输损耗及其解决方法光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗（光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗）和非接续损耗（弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗）两类。 1、接续损耗及其解决方案 1.1接续损耗光纤的接续损耗主要包括：光纤本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗及活动接头损耗三种。（1）光纤固有损耗：主要源于光纤模场直径不一致；光纤芯径失配；纤芯截面不圆；纤芯与包层同心度不佳四点；其中影响最大的是模场直径不一致。（2）熔接损耗：非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位；轴心（折角）倾斜；端面分离（间隙）；光纤端面不完整；折射率差；光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。（3）活动接头损耗：非本征因素的活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素（如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等）造成。 1.2 解决接续损耗的方案（1）工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤。一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。（2）光缆施工时应严格按规程和要求进行：配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥500米），以尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。（3）挑选经验丰富训练有素的接续人员进行接续和测试：接续人员的水平直接影响接续损耗的大小，接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程进行接续，严格控制接头损耗，熔接过程中时刻使用光域反射仪（OTDR）进行监测（接续损耗≤0.08dB/个），不符合要求的应重新熔接。使用光时域反射仪（OTDR）时，应从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，消除单向OTDR测量的人为因素误差。（4）保证接续环境符合要求：严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。接续环境温度过低时，应采取必要的升温措施。（5）制备完善的光纤端面：光纤端面的制备是光纤接续最为关键的工序。光纤端面的完善与否是决定光纤接续损耗的重要原因之一。优质的端面应平整，无毛刺、无缺损，且与轴线垂直，光纤端面的轴线倾角应小于0.3度，呈现一个光滑平整的镜面，且保持清洁，避免灰尘污染。应选用优质的切割刀，并正确使用切割刀切割光纤。裸纤的清洁、切割和熔接应紧密衔接，不可间隔过长。移动光纤时要轻拿轻放，防止与其他物件擦碰而损伤光纤端面。（6）正确使用熔接机：正确使用熔接机是降低光纤接续损耗的重要保证和关键环节。 ①应严格按照熔接机的操作说明和操作流程，正确操作熔接机。 ②合理放置光纤，将光纤放置到熔接机的V型槽中时，动作要轻巧。这是因为对纤芯直径为10 nm的单模光纤而言，若要熔接损耗小于0.1dB，则光纤轴线的径向偏移要小于0.8nm。 ③根据光纤类型正确合理地设置熔接参数（预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等）。 ④在使用中和使用后应及时去除熔接机中的灰尘（特别是夹具、各镜面和ｖ型槽内的粉尘和光纤碎末）。

光纤损耗测试方法及其注意事项

1引言由于应用和用户对带宽需求的进一步增加和光纤链路对满足高带宽方面的巨大优势，光纤的使用越来越多。无论是布线施工人员，还是网络维护人员，都有必要掌握光纤链路测试的技能。 2004年2月颁布的TIA/TSB-140测试标准，旨在说明正确的光纤测试步骤。该标准建议了两级测试，分别为： Tier1（一级），使用光缆损耗测试设备（OLTS）来测试光缆的损耗和长度，并依靠OLTS或者可视故障定位仪（VFL）验证极性； Tier2（二级），包括一级的测试参数，还包括对已安装的光缆链路的OTDR追踪。? 根据TSB-140标准，对于一条光纤链路来说，一级测试主要包括两个参数：长度和损耗。事实上，早在标准ANSI/TIA/EIA-526-14A和ANSI/TIA/EIA-526-7中，已经分别对多模和单模光纤链路的损耗测试，定义了三种测试方法（长度的测量，取决于仪表是否支持，如果仪表支持，在测试损耗的同时，长度同时也会测量）。为了方便，我们分别称为：方法A、方法B和方法C。TSB－140就是在这基础上发展而来，与此兼容。那么这三种方法各有什么特点，怎么操作，应该在什么场合下使用呢？这正是本文要阐述的问题。另外，光纤链路的测试，不同于双绞线链路的测试，又有什么地方需要注意或者有什么原则可以遵循呢？这也是本文想与读者分享的内容。 2如何测试光纤链路损耗光纤链路损耗的测试，包含两大步骤：一是设置参考值（此时不接被测链路），二是实际测试（此时接被测链路）。下面我们具体介绍一下标准中定义的三种测试损耗的方法（以双向测试为例）。 2.1测试方法A 方法A设置参考值时，采用两条光纤跳线和一个连接器（考虑一个方向，如下图上半部分）。设置参考值后，将被测链路接进来（如下图下半部分），进行测试。

光纤作业及答案要点

第一次作业 1.公式推导：单位长度光纤中斜光线的光路长度和反射次数分别为 (1)S 斜=1/cos θ=S 斜 (2)斜η =r cos a 2tan θ =sr co 子η。解：（1）如图1.2.2所示，设沿光纤的径向方向总长度为L ，则根据图中所示三角函数关系，得S=L/cos θ其中L=l 1 +l 2+…+l n (将光纤分割，在一小段上光路近似为直线) S 1= l 1/cos θ,S 2 =l 2 /cos θ,…，S n = l n /cos θ 从而得S 总= S 1 + S 2+…+ S n =L /cos θ 于是，单位长度中光线路程为S 斜=1/cos θ=S 斜。（2）在沿横向方向上，光线传播的平面与光轴平面有一角r ，则光线在横向上传播的总距离为r L cos tan θ ，从而总反射次数总η=r a L cos 2tan θ，于是，单位长度中的光线总的全反射次数斜η=r cos a 2tan θ = sr co 子η 2.推导光线方程： ()() d d r n r n r d s d s ?? =????? 解：由在各向同性媒质中程函方程()()r n r =??,取光线的某一点的单位方向矢量s l ()()r n l r s =?? ()[]()()r n ds r d r ds d ?=???????=??? ()[]()??? ???=ds dr r n ds d r n l ds d s 从而

()()d d r n r n r d s d s ?? =????? 第二次作业见课本公式 P22-P26 第三次作业 1.什么是光纤，其传输的基本原理？答：光纤是光导纤维的简称。它是工作在光波波段的一种介质波导，通常是圆柱形。它把以光的形式出现的电磁能量利用全反射的原理约束在其界面内，并引导光波沿着光纤轴线的方向前进。 2.光纤的分类？答：光纤有三种分类方式：按光纤的传输模式、折射率分布、材料进行分类。按传输模式分为单模光纤和多模光纤；按折射率分布分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤；按材料分为石英光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤、液芯光纤和晶体光纤。 3.已知SI 光纤，n1=1.46，△=0.005，（1）当波长分别为0.85um 、1.3um 和1.55um 时，要保证单模传输a 范围是多少？解：由单模条件得V=a k 0)(2 221n n -?2.4048可得: 单模光纤尺寸为a =1.202λ0/[ π （ )(2 221n n -）] 因为?=1-n n 1 2=0.005而n 1=1.46，所以n 2=1.4527

分析光纤衰减损耗主要因素及分类

分析光纤衰减损耗主要因素及分类 [大] [中] [小] [收藏]阅读：638来源：广州邮通时间：2010-3-3 15:23:34编辑：admin 经常听到有人说，传输设备（PDH光端机，视频光端机等）光纤显示灯不正常，导致传输业务时好时坏，甚至中断通信，又或者传输距离达不到标准，这些现象排除了设备问题与线路接触不良之外，最大的可能就是光纤衰减损耗而造成的收光弱或无收光状况。为了保证光信号远距离、低损耗的传输，整条光纤链路必须满足非常苛刻且敏感的物理条件。任何细微的几何形变或者轻微污染都会造成信号的巨大衰减，甚至中断通信。造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。当光从光纤的一端射入，从另一端射出时，光的强度会减弱。这意味着光信号通过光纤传播后，光能量衰减了一部分。这说明光纤中有某些物质或因某种原因，阻挡光信号通过。这就是光纤的传输损耗。只有降低光纤损耗，才能使光信号畅通无阻，而光纤的损耗又分为一、光纤的吸收损耗，二、光纤的散射损耗，三、波导散射损耗，四、光纤弯曲产生的辐射损耗这四点。同时它又分为：固有损耗和附加损耗，固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和因光纤结构不完善引起的损耗。附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。光纤的传输既不可以太弱，也不可以太强，如果收光超过范围的话，也有可能会激坏设备，所以安装时需先测试一下光功率等情况，合格后才通业务。光纤的损耗近年来，光纤通信在许多领域得到了广泛的应用。实现光纤通信，一个重要的问题是尽可能地降低光纤的损耗。所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减，单位为dB／km。光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继站间隔距离的远近，因此，了解并降低光纤的损耗对光纤通信有着重大的现实意义。

光纤传输损耗测试实验报告.doc

华侨大学工学院实验报告课程名称：光通信技术实验实验项目名称：实验 1 光纤传输损耗测试学院：工学院专业班级：13 光电姓名：林洋学号：1395121026 指导教师：王达成

2016 年05月日预习报告一、实验目的 1）了解光纤损耗的定义 2）了解截断法、插入法测量光纤的传输损耗二、实验仪器 20MHz双踪示波器万用表光功率计电话机光纤跳线一组光无源器件一套（连接器，光耦合器，光隔离器，波分复用器，光衰减器）三、实验原理光纤在波长处的衰减系数为( ) ，其含义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位是 dB/km 。当长度为 L 时， ( ) 10 lg P(L) (dB / km) （公式 1.1 ）L P(0) ITU-T G. 650 、 G.651 规定截断法为基准测量方法，背向散射法（OTDR 法）和插入法为替代测量方法。本实验采用插入法测量光纤的损耗。（1 ）截断法：（破坏性测量方法）

截断法是一个直接利用衰减系数定义的测量方法。在不改变注入条件下，分别测出长光纤的输出功率P2 ( ) 和剪断后约2m长度短光纤的输出功率 P1( ) ，按定义计算出() 。该方法测试精度最高。偏置电路包层模被测光纤光源滤模器剥除器注入系统检测器放大器电平测量图 1.1截断法定波长衰减测试系统装置（2 ）插入法插入法原理上类似于截断法，只不过用带活接头的连接软线代替短纤进行参考测量，计算在预先相互连接的注入系统和接受系统之间（参考条件）由于插入被测光纤引起的功率损耗。显然，功率P 1、 P 2的测量没有截断法直接，而且由于连接的损耗会给测量带来误差，精度比截断法差一些。所以该方法不适用于光纤光缆制造长度衰减的测量。但由于它具有非破坏性不需剪断和操作简便的优点，用该方法做成的便携式仪表，非常适用于中继段长总衰减的测量。图 1.2示出了两种参考条件下的测试原理框图。

塑料光纤弯曲损耗特性的测试与分析精选文档

塑料光纤弯曲损耗特性的测试与分析精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

天津工业大学毕业论文塑料光纤弯曲损耗特性的测试与分析姓名学院专业指导教师职称年月日

摘要塑料光纤具因其质地柔软，芯径大，连接容易，传输带宽大，价格便宜等优点而广泛应用于照明，宽带接入网系统，短距离数据传输系统，汽车智能系统太阳能利用系统等诸多领域。本文回顾了塑料光纤的发展历程，从其结构，材料等方面了解其性能，研究分析其损耗，色散等传输特性，最后通过通过实验测试和分析塑料光纤弯曲半径和弯曲圈数对弯曲损耗影响的变化规律以掌握更多的塑料光纤传输特性信息，探讨其本质，充实其理论。关键词：塑料光纤；弯曲损耗；弯曲半径

ABSTRACT Plastic optical fiber is widely used in various fields such as lighting, broadband access network system, short distance data transmission systems, automotive intelligent systems, solar energy utilization system because of its many advantages range from soft texture and large core diameter to easy connection, large transmission bandwidth and cheaper prices. My paper reviews the development of plastic optical fiber,explores its performance from its structure, materials, etc. And I will research and analyze its loss, dispersion and transmission characteristics. In the last, I will experiment testing and analyzing the variation of the bending loss due to bending radius and bending number of turns to explore its nature and enrich its theory. Key word：Plastic optical fiber; bending loss; bending radius

光纤损耗有哪些

光纤损耗有哪些光纤传输相比电缆传输和无线传输而言有众多优势。光纤比电缆更轻、更小、更灵活，而且在长距离传输中，光纤比电缆的传播速度更快。然而，影响光纤传输性能的因素很多，为了确保光纤的性能更好更稳定，这些因素不容忽视。光纤的损耗就是其中之一，它已成为许多工程师在选择和使用光纤时最优先考虑的一个因素。这篇教程将为您详细介绍光纤传输中的光损耗。光信号经光纤传输后，光的强度会逐渐减弱，与此同时，光信号也会逐渐减弱。光纤传输过程中，光信号的损失就叫做光纤损耗或者光的衰减。所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减，单位为dB/km。为了确保光信号安全有效的传输，就要尽可能地降低光纤的损耗。引起光纤损耗的因素主要有两个：内部因素和外部因素，亦即本征光纤损耗和非本征光纤损耗。本征光纤损耗本征光纤损耗是指光纤材料固有的一种损耗，引起本征光纤损耗的因素主要有两个：光的吸收和光的散射。光的吸收是光纤传输中引起光损耗的主要原因，这是由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的，因此，光的吸收损耗也被称为光纤材料吸收损耗。实际上，光的吸收是光在传播过程中以热能的形式消耗于光纤中，这是由于分子的共振和波长的掺杂不均匀引起的。完全纯净的的原子只吸收特定波长的光，但是绝对纯净的光纤材料几乎不可能生产出来，所以，光纤制造厂商选择掺杂锗这类含有纯硅的材料来优化光纤的性能。光的散射是光纤损耗的另一个重要原因。光纤的散射损耗是指在玻璃结构中分子水平上的不规则所造成的光的散射。在光纤线路中，当发生散射时，光能量会向各个方向分散，其中一部分能量沿着线路方向继续前行，而其它方向分散的光能量则会丢失，如下图所示。因此，为了减少散射而引起的光纤损耗，必须消除光纤芯的不完善，并对光纤涂层和挤压进行严格控制。非本征光纤损耗