光纤衰减的原因及测试方法
来源: 谈纤说缆   发布时间: 2023-08-08 10:42   1684 次浏览   大小:  16px  14px  12px


光纤的衰减性能也常常被称

光纤的衰减性能也常常被称为光纤的损耗性能,是光纤光缆的关键性能,光纤的研发制造商和最终用户都在孜孜不倦地追求降低光纤的衰减,以提高光纤的应用性能。目前衰减性能最好的超低损耗光纤在1550nm衰减系数可以达到0.15dB/Km以下。

一、   光纤衰减机理和分类

 


影响光纤衰减性能的因素很多,主要有以下6种:

(1本征:是光纤的固有损耗,包括瑞利散射,固有吸收等。(2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。(3挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。(4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。(5不均匀:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。(6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。  以上六种造成光纤衰减的因素根据内在机理的不同,可以把光纤的衰减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,散射损耗和吸收损耗还有更细致的划分,具体分类如下图所示。


 

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   附加损耗是在光纤的铺设过程中人为造成的。附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。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。图片二、光纤衰减的测量

2.1 衰减性能的数学表示

1.衰减(attenuation

光纤的衰减指一段光纤上,相距L的两个横截面12之间在波长l处的衰减A(l )定义见公式(1)。

图片 图片

2.衰减系数(attenuation coefficient

   衰减系数(单位长度上的衰减)对于稳态条件下的均匀光纤,可定义单位长度衰减(即衰减系数)a(l )见公式(2):

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2.2 衰减的测量方法  光纤衰减是光通过光纤传播时光功率减小程度的一种度量,它取决于光纤的性质和长度,并受测量条件的影响。测量光纤衰减特性有以下四种试验方法

方法A:截断法; 

截断法直接基于光纤衰减定义,在不改变注入条件的前提下测量出通过光纤两横截面的光功率P1(l) P2(l),从而直接计算出光纤衰减。P2(l)是光纤末端出射光功率;P1(l)是截断光纤后截留段末端出射 的光功率。根据测量原理,截断法不可能获得整个光纤长度上衰减的全部信息,在变化条件下也很难测出光纤衰减变化。在某些情况下,其破坏性是截断法的一个缺点。图片    方法B:插入损耗法   

插入损耗法是光纤衰减的替代测量方法,其基本原理类似于截断法,但P1(l)是光注入系统的输出光。插入损耗法的测量精度不如截断法的高,但是对被测光纤和固定在光纤端头上的终端连接器具有非破坏性的优点,因而,这一方法适合现场测量,并且主要用于对链路光缆的测量。   插入损耗法不能分析整个光纤长度上的衰减特征,但是,当预知了P1(l)时,可以测量出在变化的环境中(如温度或应力变化)光纤衰减连续变化的特征。图片图片  方法C:后向散射法 

后向散射法是光纤衰减的替代测量方法,该方法是一种单端测量方法,它测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率来测量光纤的衰减。 

后向散射法对衰减的测量受光纤中光传输速度和光纤后向散射特性的影响,其结果可能不是十分精确,本方法需要分别从被试光纤的两端进行测量,并取两次结果的平均值作为光纤衰减的最终测量结果。   

后向散射法允许对光纤整个长度(或感兴趣的光纤段、或串联的光纤链)进行分析,甚至可以鉴别分立的点(如接头、点不连续)。本方法也可用于光纤长度的测量。

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   方法D:谱衰减模型法 

谱衰减模型法可以作为B类光纤衰减的替代测量方法。光纤的谱衰减系数可通过特征矩阵M和矢量v计算出来。矢量v包含了在几个(3~5)预定波长(例如1310nm1330nm1360nm1380nm/1550nm)上测量的衰减系数。 

本方法是对预先测量的衰减值进行计算而得出谱衰减,不需要特定装置。所选用的装置即是测量单波长衰减的试验装置。图片

  在以上方法中,方法A、方法B和方法C适用于所有的A类多模光纤和B类单模光纤的衰减测量,方法C还可用作光纤长度、点不连续性和衰减均匀性的测量。方法D仅适用于B类单模光纤的测量。