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
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
G.652 G.652光纤是目前已广泛使用的单模光纤，称为1310nm性能最佳的单模光纤，又称为色散未移位的光纤。按纤芯折射率剖面，又可分为匹配包层光纤和下陷包层光纤两类，两者的性能十分相近，前者制造简单，但在1550nm波长区的宏弯损耗和微弯损耗稍大；而后者连接损耗稍大。 主要指标:[1] 1、衰减：ITU-T G.652建议规定光纤在1310nm窗口和1550nm窗口的衰减常数应分别小于0.5dB/km和0.4dB/km。1310窗口目前一般在0.3~0.4dB/km，典型值0.35dB/km；1550窗口目前一般在0.17~0.25dB/km，典型值0.20dB/km。 2、色散：零色散波长的允许范围是1300~1324nm。在1550nm窗口的色散系数是正的。在波长1550nm处，色散系数D的典型值是17ps/(nm2km)，最大值一般不超过20ps/(nm2km)。 3、PMD：ITU-T 建议规定，G.652光纤的PMD系数小于0.5ps/(km)^1/2，即400km 光纤的PMD是10ps。但是，早期铺设的光纤由于受当时的工艺条件限制，PMD 系数有可能较大。 4、模场直径：1310nm处的模场直径是8.6~9.5μm，最大偏差不能超过±10%。在1550nm处，ITU-T 建议没有规定模场直径，但一般大于0.3μm。 主要特性： G.652单模光纤特性 光学特性 典型衰减，@1310nm ≤0.34 dB/km 典型衰减，@1550nm ≤0.20 dB/km 零色散波长 1300-1324nm 零色散斜率 ≤0.092ps/（nm2km） 模场直径（MFD） @1310nm 9.2±0.4μm 偏振模色散（PMD） 单根光纤最大值 ≤0.2ps/√km 链路最大值 ≤0.12ps/√km 截止波长λcc ≤1260nm 有效群折射率（Neff） @1310nm 1.4675 有效群折射率（Neff） @1550nm 1.4680 宏弯损耗（60mm直径，100圈）@1550nm ≤0.1dB 背向散射特性（在1310nm和1550nm处）
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）。
多个方面详细比较几种光纤的主要特点 G.652 标准单模光纤 标准单模光纤是指零色散波长在1.3μm窗口的单模光纤，国际电信联盟 （ITU－T）把这种光纤规范为G.652 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。 G.653 色散位移光纤 针对衰减和零色散不在同一工作波长上的特点，20 世纪80 年代中期，人们 开发成功了一种把零色散波长从1.3μm移到1.55μm的色散位移光纤 （DSF，pe rsion－ShiftedFiber）。ITU 把这种光纤的规范编为G.653。然而，色散位移光纤在1.55μm色散为零，不利于多信道的WDM 传输，用的信道数较 多时，信道间距较小，这时就会发生四波混频（FWM）导致信道间发生串扰。 如果光纤线路的色散为零，FWM 的干扰就会十分严重；如果有微量色散， FWM 干扰反而还会减小。针对这一现象，人们研制了一种新型光纤，即非零色 散光纤（NZ－DSF）———G.655。 G.654 衰减最小光纤 为了满足海底缆长距离通信的需求，人们开发了一种应用于1.55μm波长的 纯石英芯单模光纤，它在该波长附近上的衰减最小，仅为0.185dB/km。G.654
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
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
光纤色散 在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象称为光纤的色散或弥散。 光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度，也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时，在多模光纤中，光信号还可能由若干个模式叠加而成，也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成。 光纤的色散主要有材料色散、波导色散、偏振模色散和模间色散四种。其中，模间色散是多模光纤所特有的。 这四种色散作用还相互影响，由于材料折射率n是波长λ（或频率w）的非线性函数，d2n/d2λ≠0，于是不同频率的光波传输的群速度不同，所导致的色散成为材料色散。 由于导引模的传播常数β是波长λ(或频率w)的非线性函数，使得该导引模的群速度随着光波长的变化而变化，所产生的色散成为波导色散（或结构色散）。 偏振模色散指光纤中偏振色散，简称PMD(polarization modedispersion)，它是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模，沿光纤传播过程中，由于光纤难免受到外部的作用，如温度和压力等因素变化或扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，引起信号失真。 不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散，模间色散只存在与多模光纤中。 色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大，光纤中的带宽—距离乘积越小，在传输距离一定（距离由光纤衰减确定）时，带宽就越小，带宽的大小决定传输信息容量的大小。 光纤色散可以使脉冲展宽，而导致误码。这是在通信网中必须避免的一个问题，也是长距离传输系统中需要解决的一个课题。 一般来说，光纤色散包括材料色散和波导结构色散两部分，材料色散取决于制造光纤的二氧化硅母料和掺杂剂的分散性，而波导色散通常是一种模式的有效折射率随波长而改变的倾向。材料色散与波导色散都与波长有关，所以又统称为波长色散。 材料色散：是由光纤材料自身特性造成的。石英玻璃的折射率，严格来说，并不是一个固定的常数，而是对不同的传输波长有不同的值。光纤通信实际上用的光源发出的光，并不是只有理想的单一波长，而是有一定的波谱宽度。当光在折射率n的为介质中传播时，其速度v与空气中的光速C之间的关系为： v=C/n 光的波长不同，折射率n就不同，光传输的速度也就不同。因此，当把具有一定光谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤内传输时，光的传输速度将随光波长的不同而改变，到达终端时将产生时延差，从而引起脉冲波形展宽。 波导色散：由于光纤的纤芯与包层的折射率差很小，因此在交界面产生全反射时，就可能有一部分光进入包层之内。这部分光在包层内传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输。进入包层内的这部分光强的大小与光波长有关，这就相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。把有一定波谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤后，由于不同波长的光传输路径不完全相同，所以到达终点的时间也不相同，从而出现脉冲展宽。具体来说，入射光的波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这部分光走过的距离就越长。这种色散是由光纤中的光波导引起的，由此产生的脉冲展宽现象叫做波导色散。
光纤的色散分类 不同的光分量(不同的模式或不同的频率等)通常以不同的速度在光纤中传输，这种现象称为色散。色散是光纤的一种重要的光学特性，色散引起光脉冲的展宽、严重限制了光纤的传输容量及带宽。对于多模光纤，起主要作用的色散机理是模式色散或称模间色散(即不同的模以不同的速度传输引起的色散)。对于单模光纤，起主要作用的色散机理是色度色散或称模内色散(即不同的光频率在不同的速度下传输引起的色散〕。由于多模光纤受模间色散的限制，传输速率不能超过100Mb/s，单模光纤则比多模光纤更优越，在长途干线实际应用中用的也都是单模光纤，此处也仅考虑单模光纤的色散。 单模光纤的模内色散主要是材料色散和波导色散。材料色散是指由于频率的变化导致介质折射率变化而造成的传输常数或群速变化的现象;波导色散是指由于频率的变化导致波导参数变化而造成的传输常徽或群速变化的现象。模内色散主要是实际光源都是复色光源的结果。另外在单模光纤中，实际上传输着两个相互正交的线性偏振模式，但由于光纤的非圆对称、边应力、光纤扭曲、弯曲等造成轻微的传输速度差，从而形成偏振模色散。 高速光纤通信系统需要色散补偿 目前，全世界范围内，已经教设的1.3 μ m零色散光纤总长度超过5000万公里，而我们知道现在光纤通信系统的工作波长为1.5μm，这样光纤就存在D≈16ps/km?nm的色散、该色散限制光通信系统的传输速度在2Gb/s以下。即使是新教设的光纤、为了限制四波混频现象也仍需使用非零色散位移光纤。故为了克服色散对通信距离及通信速率的限制，必须对光纤进行色散补偿。另外，随着光纤通信和色散补偿方案的迅速发展，一些高速传输系统的传输速率已达到几十甚至几百Gb/s以上。这时，偏振模色散的影响亦不可忽视 光纤色散补偿方案 目前，已有多种群速度色散补偿方案被提出，如后置色散补偿技术、前置色散补偿技术、色散补偿滤波器、高色散补偿光纤(DCF)技术和凋啾光纤光栅色散补偿技术，以及光孤子通信技术等。后置色散补偿技术是通过电子技术在光信号接收端补偿光纤色散引起的脉冲展宽，多用于相干光纤通信系统，适应于低码速的通信系统，传输距离仅有几个色散长度。前置色散补偿技术主要包括预啁啾技术、完全频率调制技术、双二进制编码技术、放大器诱导啁啾技术和光纤诱导啁啾技术，无论哪种前置色散补偿技术都要在光脉冲进人光纤之前产生一个正的凋啾( C>0)、以实现脉冲压缩。色散补偿滤波器技术是采用Fanry一Perat 干涉和Mach一Zehnder干涉技术进行色散补偿。然而相对高的损耗和较窄的带宽限制了Fabry -Perot干涉技术的应用，对输入光偏振比较灵敏和带宽比较窄是Mach--zehnder干涉技术的缺点。下面将主要对色散补偿光纤(DCF).啁啾光纤光栅色散补偿(DCG)技术和光孤子通信技术做一简单的介绍、讨论。
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
光纤测量实验报告 光纤损耗测量 一、实验目的 1、掌握光功率计的原理及使用方法 2、利用光功率计测量1310nm及1550nm光纤的损耗 二、实验装置 LD激光器，光功率计，直径不同的圆柱型物体若干，光纤跳线若干。 1、LD激光器 半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。 2、光功率计 光功率计是指用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。 在光纤系统中，测量光功率是最基本的，非常像电子学中的万用表；在光纤测量中，光功率计是重负荷常用表。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。 3、直径不同的圆柱型物体 分别有笔芯、针管、胶棒等圆柱型物体，如下图所示。 三、实验步骤 如下图所示，连接好实验装置后，首先将光纤拉直，在不进行缠绕的情况下测得初始光功率，再将光纤在不同的圆柱型外缠绕不同的圈数，分别记录下此时的光功率计显示的损耗值，列表分析数据并画出损耗曲线。
四、实验数据及结果分析 1、波长值为1310nm （初始光功率值为5.37dBm ） 2、波长值为1550nm （初始光功率值为2.40dBm ） （1）直径d=5mm
光纤的特性参数可以分为三大类即几何特性参数、特性参数与传输特性参数。受篇幅所限我们仅简单介绍几个富有代表性的典型参数。1、多模光纤的特性参数① 衰耗系数a衰耗系数是多模光纤最重要的特性参数之一（另一个是带宽系数）。因为在很大程度上决定了多模。 光纤的特性参数可以分为三大类即几何特性参数、特性参数与传输特性参数。受篇幅所限我们仅简单介绍几个富有代表性的典型参数。 1、多模光纤的特性参数 ① 衰耗系数a 衰耗系数是多模光纤最重要的特性参数之一（另一个是带宽系数）。因为在很大程度上决定了多模光纤的中继距离。 其中最主要的是杂质吸收所引起的衰耗。在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子（铜、铁、铬等）对光的吸收能力极强，它们是产生光纤衰耗的主要因素。因此要想获得低衰耗光纤，必须对制造光纤用的原材料二氧化硅等进行十分严格的化学提纯，使其杂质的含量降到几个PPb以下。 ② 光纤的色散与带宽 色散当一个光脉冲从光纤输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真。这说明光纤对光脉冲有展宽作用，即光纤存在着色散（色散是沿用了中的名词）。光纤的色散是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 光纤的色散可以分为三部分即模式色散、材料色散与波导色散。 模式色散Δτm因为光在多模光纤中传输时会存在着许多种传播模式，而每种传播模式具有不同的传播速度与相位，因此虽然在输入端同时输入光脉冲信号，但到达到接收端的时间却不同，于是产生了脉冲展宽现象。 对多模光纤而言，由于其模式色散比较严重，而且其数值也较大，所以其材料色散不占主导地位。但对单模光纤而言，由于其模式色散为零，所以其材料色散占主要地位。 波导色散Δτw所谓波导色散是指由光纤的波导结构所引起的色散。对多模光纤而言，其波导色散的影响甚小。 需要注意的是，由于光信号是以光功率来度量的，所以其带宽又称为3dB光带宽。即光功率信号衰减3dB时意味着输出光功率信号减少一半。而一般的电缆之带宽称为6dB电带宽，因为输出电信号是以电压或电流来度量的。引起光纤带宽变窄的主要原因是光纤的色散。 对于多模光纤而言，因为其模式色散占统治地位（材料色散与波导色散的大小可以忽略不计），所以其带宽又称模式色散带宽，或称模时变带宽。对单模光纤而言，由于其模式色散为零，所以材料色散与波导色散占主要地位。注意，单模光纤没有带宽系数的概念，仅有色散系数的概念。对多模光纤而言，其带宽与色散的关系可近似地表达为： 根均方带宽σf带宽系数Bc是在频域范围内描述光纤传输特性的重要参数，实际上它演用了模拟的概念，在数字光纤中的实际意义并不大。在时域范围内，人们经常使用根均方带宽σf来描述光纤的传输特性。 一方面在实际工作中人们在时域内进行测量比在频域内测量更加方便可行；另一方面光纤的根均方带宽σf与数字光纤有着更密切的关系，因为它能直接和其传输的光脉冲的根均方脉宽发生联系。而根均方脉宽不仅能确切地描述光脉冲的特性，而且与光纤系统的传输中继距离密切相关，所以在光纤的中经常用到它。 在时域范围内，光纤的冲击响应是一个高斯波形，如图2.12所示。光纤的根均方带宽的物理含义是：对应于光纤高斯形冲击响应最大函数值的0.61 倍时，自变量时间t的数值。它与光纤模畸变带宽的关系为
光纤损耗的定义 2011-08-25 09:41:06| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅 一、光纤的吸收损耗 这是由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的，它们把光能以热能的形式消耗于光纤中，是光纤损耗中重要的损耗，吸收损耗包括以下几种： 1．物质本征吸收损耗这是由于物质固有的吸收引起的损耗。它有两个频带，一个在近红外的8～12μm区域里，这个波段的本征吸收是由于振动。另一个物质固有吸收带在紫外波段，吸收很强时，它的尾巴会拖到0.7～1.1μm波段里去。2．掺杂剂和杂质离子引起的吸收损耗光纤材料中含有跃迁金属如铁、铜、铬等，它们有各自的吸收峰和吸收带并随它们价态不同而不同。由跃迁金属离子吸收引起的光纤损耗取决于它们的浓度。另外，OH－存在也产生吸收损耗，OH－的基本吸收极峰在2.7μm附近，吸收带在0.5～1.0μm范围。对于纯石英光纤，杂质引起的损耗影响可以不考虑。 3．原子缺陷吸收损耗光纤材料由于受热或强烈的辐射，它会受激而产生原子的缺陷，造成对光的吸收，产生损耗，但一般情况下这种影响很小。 二、光纤的散射损耗 光纤内部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。 光纤材料在加热过程中，由于热骚动，使原子得到的压缩性不均匀，使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。 三、波导散射损耗 这是由于交界面随机的畸变或粗糙所产生的散射，实际上它是由表面畸变或粗糙所引起的模式转换或模式耦合。一种模式由于交界面的起伏，会产生其他传输模式和辐射模式。由于在光纤中传输的各种模式衰减不同，在长距离的模式变换过程中，衰减小的模式变成衰减大的模式，连续的变换和反变换后，虽然各模式的损失会平衡起来，但模式总体产生额外的损耗，即由于模式的转换产生了附加损耗，这种附加的损耗就是波导散射损耗。要降低这种损耗，就要提高光纤制造工艺。对于拉得好或质量高的光纤，基本上可以忽略这种损耗。 四、光纤弯曲产生的辐射损耗 光纤是柔软的，可以弯曲，可是弯曲到一定程度后，光纤虽然可以导光，但会使光的传输途径改变。由传输模转换为辐射模，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，从而产生损耗。当弯曲半径大于5～10cm 时，由弯曲造成的损耗可以忽略
单模光纤与多模光纤的色散2007-10-18 08:20在对光纤进行分类时，严格地来讲应该从构成光纤的材料成分、光纤的制造方 法、光纤的传输点模数、光纤横截面上的折射率分布和工作波长等方面来分类。 现在计算机网络中最常采用的分类方法是根据传输点模数的不同进行分类。根 据传输点模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。所谓"模"是指以一定 角速度进入光纤的一束光。单模光纤采用固体激光器做光源，多模光纤则采用 发光二极管做光源。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散 (因为每一个“模”光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同， 这种特征称为模分散。)，模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离，因此， 多模光纤的芯线粗，传输速度低、距离短，整体的传输性能差，但其成本比较 低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。单模光纤只能允许一束光传 播，所以单模光纤没有模分散特性，因而，单模光纤的纤芯相应较细，传输频 带宽、容量大，传输距离长，但因其需要激光源，成本较高，通常在建筑物之 间或地域分散时使用。同时，单模光纤是当前计算机网络中研究和应用的重点， 也是光纤通信与光波技术发展的必然趋势。 多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为突变型折射率和渐变型折射率。以 突变型折射率光纤作为传输媒介时，发光管以小于临界角发射的所有光都在光 缆包层接口进行反射，并通过多次内部反射沿纤心传播。这种类型的光缆主要 适用于适度比特率的场合，多模突变型折射率光纤的散射通过使用具有可变折 射率的纤心材料来减小，折射率随离开纤心的距离增加导致光沿纤心的传播好 象是正弦波。将纤心直径减小到一种波长（3-10um），可进一步改进光纤的性 能，在这种情况下，所有发射的光都沿直线传播，这种光纤称为单模光纤，这 种单模光纤通常使用ＩＬＤ(注入式激光二极管)作为发光组件，可操作的速率 为数百Mbps。从上述三种光纤接受的信号看，单模光纤接收的信号与输入的 信号最接近，多模渐变型次之，多模突变型接收的信号散射最严重，因而它所 获得的速率最低。 一、概述 色散是光纤的传输特性之一。由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。光纤的色散现象对光纤通信极为不利。光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传