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光缆截止波长测试方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述光缆截止波长测试方法是光缆测试中的一项重要内容，它是确定光缆传输特性的关键参数之一。
光缆截止波长即表示光信号在光纤中传输时的最大波长，超过这个波长的光信号会发生严重的衰减和失真，影响传输质量和距离。
因此，准确、可靠地测试光缆的截止波长对于确保通信系统的稳定性和性能至关重要。
在光缆截止波长测试中，常用的方法是使用光源和光功率计进行测试。
测试过程中，光源会发出不同波长的光信号，而光功率计则用于测量不同波长下光信号的强度。
通过记录不同波长下的光功率值，并分析其变化趋势，我们可以确定光缆的截止波长。
需要注意的是，在进行光缆截止波长测试时，还应当考虑到光源的稳定性和准确性，以及光功率计的灵敏度和精确度。
同时，测试环境的稳定性和一致性也对测试结果产生影响，在测试时需要将这些因素考虑进去，并进行必要的校准和控制。
总之，光缆截止波长测试方法是光缆测试中的一项重要内容，它可以帮助我们准确地确定光缆的传输特性，保证通信系统的稳定性和性能。
在实际测试中，我们需要选择合适的光源和光功率计，并注意测试环境的稳定性，以获取可靠的测试结果。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章结构意在组织整篇文章，为读者提供清晰的逻辑框架，使读者能够更好地理解和消化文章内容。
本文将按照以下结构展开：第一部分是引言，引言将概述本文的主题和内容，并给出文章的目的和意义。
第二部分是正文，正文将详细介绍光缆截止波长测试方法的要点和相关知识。
2.1 光缆截止波长测试方法要点1：本部分将详细介绍光缆截止波长的概念、测试原理和测试步骤，并讨论如何选择合适的测试设备和仪器。
2.2 光缆截止波长测试方法要点2：本部分将进一步讨论光缆截止波长测试中需要注意的问题，包括测试环境的影响、数据的分析与解释等。
第三部分是结论，结论将对前文进行总结，并提出作者的观点和建议。
3.1 总结要点1：本部分将概括全文，重点强调光缆截止波长测试方法的重要性和实用性，并总结出本文讨论的关键问题和结论。
一、实验目的1. 了解光纤的基本结构和光学特性。
2. 学习测量光纤的数值孔径、截止波长等关键参数。
3. 掌握光纤的光学特性实验方法及数据分析。
二、实验原理光纤是一种利用光的全反射原理进行信息传输的介质。
光纤的光学特性主要包括数值孔径（NA）、截止波长、衰减系数等。
本实验主要测量光纤的数值孔径和截止波长。
三、实验仪器与设备1. 光纤测试仪2. 氦氖激光器3. 光纤耦合器4. 光纤切割机5. 光纤剥皮器6. 光纤微弯器7. 光纤测试软件四、实验步骤1. 光纤制备：将待测光纤两端分别进行剥皮、切割和清洁处理，确保光纤端面平整。
2. 光纤连接：将激光器输出端连接到光纤耦合器，光纤耦合器另一端连接到待测光纤。
3. 数值孔径测量：- 调整激光器输出功率，使光斑在光纤端面中心。
- 将光纤微弯器放置在光纤另一端，调整微弯器角度，使光斑从光纤端面中心移出。
- 记录光斑移出光纤端面的角度，即为光纤的数值孔径。
4. 截止波长测量：- 将激光器输出波长设置为一定值。
- 调整光纤微弯器角度，使光斑从光纤端面中心移出。
- 逐渐减小激光器输出波长，直至光斑不再从光纤端面中心移出，记录此时的波长，即为光纤的截止波长。
五、实验结果与分析1. 数值孔径测量结果：本实验测得光纤的数值孔径为0.22。
2. 截止波长测量结果：本实验测得光纤的截止波长为1550nm。
六、讨论1. 数值孔径是光纤的重要参数之一，它决定了光纤的色散和模场直径。
本实验测得光纤的数值孔径为0.22，符合普通单模光纤的数值孔径范围。
2. 截止波长是光纤的一个重要参数，它决定了光纤的传输带宽。
本实验测得光纤的截止波长为1550nm，说明该光纤适用于1550nm波段的光通信。
七、结论通过本次实验，我们成功测量了光纤的数值孔径和截止波长，掌握了光纤的光学特性实验方法。
实验结果表明，该光纤符合普通单模光纤的特性，可用于1550nm波段的光通信。
八、实验心得本次实验让我们对光纤的光学特性有了更深入的了解，也提高了我们的实验操作技能。
光纤参数的测试方法光纤的特性参数有多重,最为基本的有三种特性参数:光纤的几何特性参数、光纤的光学特性参数和光纤的传输特性参数。
1、几何特性参数的测量方法光纤的特性参数之几何特性参数主要包括对于光纤长度、光纤纤芯的不圆度、光纤包层的不圆度、光纤纤芯的直径、光纤包层的直径、光纤纤芯与光纤包层同心度误差等的研究。
通过折射近场法来直接测量在光纤横截面上产生的折射曲线的分布来对几何尺寸参数进行确定。
对于对光纤包层的确定并不难,难就难在对于纤芯的确定。
例如对于渐变型光纤的确定,因为光纤包层与光纤纤芯之间的过渡是具有连续性的,所以在光纤包层和光纤纤芯之间不存在明显的界限,所以如何去确定光纤纤芯和光纤包层之间的界限就存在着难点。
而针对这一难点,可以通过对于折射率分布情况的研究来确定。
在折射率分布曲线上确定给定值,通过给定值来界定光纤纤芯的边界,而折射率分布曲线上的给定值需要通过对光纤整个截断面的扫描来获取。
我们知道,受地球引力影响,光纤在生产过程中的整个横截断面并不能形成理想的圆对称,所以在扫描时应该根据不同情况进行区域分化扫描。
光纤包层的折射率是均匀的,所以在扫描光纤包层时幅度可以大一些。
而光纤纤芯的折射率存在很大的变化,所以对于光纤纤芯的扫描的幅度应该小一些。
折射近场法是测试光纤几何参数尺寸的基本测试方法。
2、光学特性参数的测量方法光纤的光学特性参数主要包括对于光纤模场直径、单模光纤(成缆)的截止波长、多模光纤的截止波长以及折射率的分布等的研究。
（1）光纤模场直径的测量方法在单模光纤中,对于光纤横截面内单模光纤的基膜与电场强度的分布,以及光功率存在于光纤横截面一定范围内的多少的衡量,就是模场直径所要研究的范围。
对于单模光纤的研究,不仅受到模场直径的定义影响,也受到模场直径的测量方法影响。
所以在测量单模光纤的模场直径时,根据不同测量方法的优缺点去选择合适的测量方法显得尤为重要。
主要的测量方法有横向偏移法和传输场法。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920606356.8(22)申请日 2019.04.29(73)专利权人 江苏亨通光纤科技有限公司地址 215000 江苏省苏州市吴江经济技术开发区亨通路100号专利权人 江苏亨通光电股份有限公司(72)发明人 江雅芬 郝昌平 范伟亮 宋君 蔡仕军 张良 陆国庆 凌明 徐卫中 季臣德 丁守红 葛瑞好 薛永峰 宋婷婷 蔡桂娟 (74)专利代理机构 苏州睿昊知识产权代理事务所(普通合伙) 32277代理人 马小慧(51)Int.Cl.G01M 11/02(2006.01)(54)实用新型名称一种光纤截止波长测试平台与测试装置(57)摘要本实用新型公开了一种光纤截止波长测试平台和测试装置，包括平板，所述平板上开设有第一槽体、第二槽体、第三槽体、入口槽和出口槽，所述第一槽体为直径为280mm的环形槽，所述第二槽体为直径为60mm的环形槽，所述第一槽体与第二槽体相切设置，所述第一槽体与第二槽体的相切处为相切槽，所述入口槽、第三槽体皆与相切槽连通，所述第三槽体与出口槽连通。
其能够稳定光纤的铺设形状，不需反复测量与调整，方便实用。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 209656252 U 2019.11.19C N 209656252U权 利 要 求 书1/1页CN 209656252 U1.一种光纤截止波长测试平台，其特征在于，包括平板，所述平板上开设有第一槽体、第二槽体、第三槽体、入口槽和出口槽，所述第一槽体为直径为280mm的环形槽，所述第二槽体为直径为60mm的环形槽，所述第一槽体与第二槽体相切设置，所述第一槽体与第二槽体的相切处为相切槽，所述入口槽、第三槽体皆与相切槽连通，所述第三槽体与出口槽连通。
2.如权利要求1所述的光纤截止波长测试平台，其特征在于，所述第三槽体包括第一内壁和第二内壁，所述入口槽、第一槽体、第一内壁和出口槽的长度之和为1.8m，所述入口槽、第一槽体、第二内壁和出口槽的长度之和为2.2m。
对光纤参数的测试方法参照国标中相关的试验方法进行，下面列举出一些光纤基本参数的测试方法。
光纤的特性参数中，几何特性参数对光纤的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法做出相关说明；光学特性参数对模场直径、单模光纤的截止波长、成缆单模光纤的截止波长的测试方法做出相关说明；传输特性参数对光纤的衰减、波长色散的测试方法做出相关说明。
2.1、光纤几何特性参数测试光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法。
测量包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法是折射近场法、横向干涉法和近场光分布法（横截面几何尺寸测定）。
光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法有三种。
●折射近场法折射近场法是多模光纤和单模光纤折射率分布测定的基准试验方法（RTM），也是多模光纤尺寸参数测定的基准试验方法和单模光纤尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。
折射近场测量是一种直接和精确的测量。
它能直接测量光纤（纤芯和包层）横截面折射率变化，具有高分辨率，经定标可给出折射率绝对值。
由折射率剖面图可确定多模光纤和单模光纤的几何参数及多模光纤的最大理论数值孔径。
●横向干涉法横向干涉法是折射率剖面和尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。
横向干涉法采用干涉显微镜，在垂直于光纤试样轴线方向上照明试样，产生干涉条纹，通过视频检测和计算机处理获取折射率剖面。
●近场光分布法这种方法是多模光纤几何尺寸测定的替代试验方法（ATM）和单模光纤几何尺寸（除模场直径）测定的基准试验方法（RTM）。
通过对被测光纤输出端面上近场光分布进行分析，确定光纤横截面几何尺寸参数。
可以采用灰度法和近场扫描法。
灰度法用视频系统实现两维（x-y）近场扫描，近场扫描法只进行一维近场扫描。
由于纤芯不圆度的影响，近场扫描法与灰度法得出的纤芯直径可能有差别。
纤芯不圆度可以通过多轴扫描来确定。
一般商用仪表折射率分布的测试方法是折射近场法。
光纤与光缆的截止波长一、概述单模光纤,顾名思义,应当只能传输一种模式(基模LP01)的光,以便尽可能的为通信系统提供最大带宽。
但这种行为取决于窗口的工作波长以及光纤的性能参数,如光纤的芯径以及芯、包层间的折射率的差值Δ。
截止波长指的是,单模光纤通常存在某一波长,当所传输的光波长超过该波长时,光纤只能传播一种模式(基模)的光,而在该波长之下,光纤可传播多种模式(包含高阶模)的光。
理论分析表明,光纤中能够传播的模式数是有限的,只有满足全反射和相位一致条件的模式才能在光纤中传播,而其它模式则被截止。
实现单模传输条件是：归一化频率V小于其归一化截止频率Vc(V≤Vc)。
α- 折射率分布指数对阶跃型多模光纤:α→∞,Vc =2.405抛物型光纤:α=2,Vc =3.533三角形折射率分布:α=1,Vc =4.379对应的截止波长λc为：n1- 芯折射率指数a - 芯径Δ-相对折射率理论截止波长对通信网络的设计,用途不大,因而国际标准化组织ITU、IEC和EIA都定义了实际截止波长的测定方法,给出了光纤截止波长λc与光缆截止波长λcc的国际标准。
光纤截止波长一般由光纤制造商测定。
光缆截止波长与光纤截止波长有很强的关联性,另外还与光纤及光缆的类型,长度以及附加环有关。
光缆截止波长实质上要比光纤截止波长低,对系统设计者而言,光缆截止波长更为有用。
为避免模式噪音问题,光缆截止波长应低1250nm,这也是多数系统的最小工作波长。
二、截止波长的国际标准根据ITU的推荐G.650, 截止波长可定义为：当光波长大于该波长时,高阶模全功率PLP11与基模全功率PLP01间的比率将降至0.1 dB以下。
在此定义中,第一高阶模LP11,在截止波长处将衰耗掉19.3dB。
依据此定义,还分别给出了光纤截止波长λc与光缆截止波长λcc的测试样品的采集标准光纤截止波长λc 的测试样品：一段2米长,未成缆光纤,中间绕一半径为140 mm的圆环。
光纤截止波长测试及影响因素涂昌伟 Tu changwei成都中住光纤有限公司 Chendu SEI Optical Fiber Co.,Ltd摘要：现代光纤通信中单模光纤已经作为的光传输主要媒介，由光纤的传输理论可知，把包层和芯层边界代入波动方程求解，可得LP11模截止时光纤只有单模即LP01模传输，对应的波长叫作截止波长。
在通信链路中系统波长必须大于截止波长。
国际电信联盟技术委员会ITU-T 根据不同的测试条件和环境规定了截止波长测试方法和替代方法及相应标准，本文主要针对用光谱传输功率法进行截止波长测试及影响测试截止波长的原因进行阐述。
关键词：单模光纤、截止波长、光谱传输功率法Abstract: A Singlemode fiber is a primary optic transmission medium in modern Fiber-optic communication. With the fiber transmission theory ，we solve wave equations according to fiber ’s core-cladding boundary and know that fiber transmits only by Singlemode(LP01 mode) if the higher mode(LP11 mode) is cut-off. That wavelength is defined as cut-off wavelength. The system ‘s operating wavelength must be greater than the fiber cut-off wavelength in transmission-lank. The International Telecommunication Union Standardization Sector(ITU-T) rule the cut-off wavelength measuring method ,the substitution method and the corresponding standard by the deferent measuring factor and condition. This article describe the optic spectral transmitted power technique which measure the cut-off wavelength and the influent factor.Key words: a Singlemode fiber, cut-off wavelength, an optic spectral transmitted power technique一． 截止波长的物理概念和定义根据光纤中光传输的标量波动方程求解可知，单模光纤LP11模的截止波长为：∆=221n V acc πλ 1-1 对于阶跃型光纤，Vc=2.40483。
由上式得到的截止波长，其与光纤芯层直径和折射率n 1有关,另外还和光纤的指数相对折射率有关系，大多数文献上称之为理论截止波长，记作λct 。
在工程应用中λct 意义不大。
一般中只在理论研究中有一定价值。
人们通常所说的截止波长是指测试截止波长，通过实践表明测试截止波长与所测光纤的长度和所处的状态有关(如弯曲和受到应力作用等)。
为了使测试截止波长在工程应用中有实际意义，如在光纤生产中控制光纤拉丝张力，制造光缆和敷设光缆时控制其在工作波长有效单模传输等。
国际电信联盟标准化部门在ITU-T G.650(2000/10)中将实际测量的截止波长分为三类并制定相应标准，根据测试条件和测试式样不同分为：光缆截止波长、光纤截止波长和跳线光缆截止波长。
1．光缆截止波长λcc，光缆截止波长是在预先将22m光缆平直安放，剥去被测光缆端护套等保护层，两端各裸露出1m长的预涂覆光纤，并在两端裸露光纤各打一个40mm的小圈条件下测的成缆截止波长。
实践证明，工作波长经过22m成缆光纤后，LP11模不能继续传播。
因此，光缆截止波长是确保光缆中光纤单模工作最为直接有效的参数。
2．光纤截止波长λc，因为其测试容易，也是工程应用中最多的截止波长。
光纤截止波长是指光纤在保持一个140mm松绕大圈其它部分平直、长度为2m光纤的条件下测的光纤截止波长。
3．跳线光缆截止波长λcj，跳线光缆波长是指跳线光缆包含一个76mm松套小圈、长度为2m条件测得的截止波长。
由于跳线光缆实际应用中可能长度很短，所以ITU-T专门对跳线缆和普通光缆规定了不同的测试条件和标准。
如上所述，λcc、λc、λcj是由于光纤种类、光缆结构和试验条件不同而得到的，但不管怎样的定义，对于λcc、λc和λcj就是规定的条件下LP11模截止对应的波长。
在实际应用中虽然这三种对应关系不易确定，但对不同光纤和光缆结构、及试验条件，应确保在最短工作波长、两点连续的最短光缆段长处于单模传输是非常重要的，现在很多光纤光缆厂家都引用光缆截止波长为标准，实践表明其对应光纤截止波长可延长到1290nm甚至到1330nm。
为了降低光纤模式噪音和色散对光纤系统的影响，规定λcc即最短光缆段长的截止波长小于系统波长即：λcc<λs是非常有必要的。
通常对于同一类型的光纤λcc、λc、λcj一般有如下关系：λc>λcj>λccITU-T(2000/10)中对G652、G653、G654、G655不同类型光纤对应截止波长作了规定，同时GB/T9771-2000中也对几种不同类型的光纤的截止波长作了规定。
下面列出目前应用最广的两种光纤对应标准：G652光纤λcc≤1260mm,λc≤1250mm, λcj≤1250mmG655光纤λcc≤1480mm,λc≤1470mm, λcj≤1480mm二．光纤截止波长的测试（1）测试原理光纤截止波长的测试在ITU-T G650（2000）中规定了传输功率法作为基准测试方法，而作为替代方法未成缆光纤截止波长测试法在实际工程中很少应用，目前商用仪器也是采用传输功率法作为测试原理，在光纤光缆等厂家中大量应用。
我们知道单模光纤中除了固有的吸收和散射损耗外，还有因外界作用使光纤产生的附加损耗，如：光纤芯包缺陷、纵向不均匀性、光纤微（宏）弯等。
这些附加损耗在单模光纤截止波长处产生的衰减很大，从前面的截止波长定义可知，在理论截止波长以下波段，高阶模LP11模传输，而在其后高阶模截止，对应波长只有基模存在，所以在接近截止波长时光纤功率急剧衰减。
传输功率法的测量原理就是在规定的实验条件下，通过测试被测的一短段光纤随波长变化传输功率与参考的传输功率之比来确定截止波长。
在实际应用中我们取2m长度的被测光纤作试样，用综合测试装置把传输功率谱和参考传输功率谱相比较，确定光纤的截止波长，根据ITU G650（2000）中规定了两种得到参考传输功率谱，这里取打一小圈所得光功率谱作为参考传输功率谱。
（2）试验装置传输功率法测量单模光纤的试验装置，如下图所示。
这个试验装置主要成分有：光源、包层模剥除器、光探测器等。
图一传输功率法试验装置图对如上装置简单说明如下：光源：选用的光源FWHM谱宽不超过10nm。
在完成整个测量过程中，光源的位置、光强和波长应稳定不变，并能够在足够宽的波长范围内工作。
调制：为改善接收器处的信噪比，通常采取调制光源方法，如果采取这个办法，光探测器应与光源调制频率同步信号处理系统连接探测，系统应基本是线性的。
注入条件与系统：应用的条件是均匀地激励LP01和LP11模，例如：稳定的注入方法是用稳定的大光斑、大数值孔径的注入光学系统。
包层模剥除器：包层模剥除器：其是一个确保包层模转换为辐射模的器件，因此，它从光纤中剥除包层模，应确定不能影响LP01模。
光探测器：选用一个合适的光探测器，以求截断来自光纤的所有辐射，光探测器的光谱响应与光源的光谱特性相一致，光探测器应具有良好的表面均匀性和线性灵敏度。
（3）截止波长测试本测试装置选用光纤光缆厂家采用较多的PK2220作为测试手段，其光源稳定，接收器的信噪比较高，测试重复性较好，能满足ITU-T G650（2000/10）截止波长对测试装置要求。
选取一根2m 单模光纤作为测试试样。
用光纤剥线钳和切割刀把带有夹具光纤两端面切得平整，有条件的情况下可以测试一下端面角，要求端面角小于1.0然后进行下一步工作。
选取单模光纤截止波长测试菜单，我们选取用打小圈作为参考信号的测试方法。
把2m 光纤放在装置的输入输出端，调节端面校准装置，使光纤端面清晰即可，把2m 光纤打一280mm 的大圈，注意应保持光纤松驰不应受到任何外部应力和比280mm 小的自然弯曲。
这样就可以进行试样光纤光功率谱P 1(λ)测试，测试结果暂时保存在一数组CUTRUNDAT 中。
当试样光纤光功率谱测试完毕时，检查光纤的端面是否保持不变，如保持完好，把试样光纤打一60mm 的小圈，这时就可以测试光纤参考功率谱P 2(λ)，测试装置根据如下公式拟合衰减谱：()()()λλλα21log10p p = 2-1这是含有高阶模即LP11模试样光纤衰功率谱P 1(λ)和参考的传输功率P 2(λ)得到的衰减谱损耗，测试截止波长就定义为其损耗()λα下降到0.1dB 时所对应的c λ，拟合曲线如下图所示：图二 单模光纤谱损耗图由图二可见，在转变区，高阶模功率随波长增大而降低，在光纤截止波长附近，衰减急剧下降，在之后各波长可以认为基本上只有LP01模传输，在图b 中测试光纤衰功率谱P 1(λ)在截止波长后有少量LP11模残余功率。
三．影响测试截止波长的因素光纤测试截止波长是在规定的试验条件下得到的，在各工程应用中由于种种原因可能不会完全按照规定试验条件进行测试。
前面已经提出光纤长度和光纤所处的状态对光纤截止波长测试有很大影响，下面通过实验总结各个因素对测试截止波长影响程度，可作为各光纤光缆厂家参考：（1）长度对测试截止波长的影响分别取1.5m、2.0m、3.0m试样其它试验条件满足ITU G650(2000/10)规定测试条件，得如下数据：趋势图图三长度影响c从如上两图及测试数据分析:在进行光纤截止波长测试时，如果样品取得较短 1.5m 时，测试数据均值会比正常测试均值（取2m）时偏小，但标准偏差较好；如果样品取得过长3m时，测试时完全模拟操作工测试过程可能存在比28cm小的圈，所以测试截止波长均值比较接近正常测试均值，但标准偏差及重复性非常差可从图三看出，测试的随机误差较大。
