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光纤损耗的测试

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光纤损耗的测试

杨东;轩克辉

【摘 要】Fiber loss testing is an important process in system

design,verifying and maintenances.It not only directly serves

communication business,but also verifies the theoretical calculation

accuracy;thus the design scheme can be revised and improved.So making

clear the principle of fiber loss and quantitatively analyzing several

measuring methods of fiber loss are very critical for developing fiber of

lower loss and reasonably using optical fiber.%光纤损耗的测试是系统设计、验收及维护的重要环节。它既直接为通信业务服务,又可对理论计算的正确与否进行实验检验,进而修改与完善设计方案。所以,搞清楚产生损耗的机理,定量地分析几种损耗的测量方法,对于研制低损耗光纤,合理使用光纤有着极其重要的意义。

【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2011(025)003

【总页数】3页(P74-76)

【关键词】光纤损耗;设计;测量

【作 者】杨东;轩克辉

【作者单位】黄河科技学院信息工程学院,河南郑州450063;漯河职业技术学院,河南漯河462002

【正文语种】中 文 【中图分类】TN929.1

1 引起光纤损耗的因素

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:

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。这些损耗又可以归纳为本征损耗、制造损耗和附加损耗等。

本征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。该损耗是无法避免的，它决定了光纤的损耗极限。

光纤制造损耗是在光纤的生产工艺过程中产生的，主要由光纤中不纯成分的吸收(杂质吸收)和光纤的结构缺陷引起。杂质吸收中影响较大的是各种过渡金属离子和OH－离子导致的光的损耗。其中OH－离子的影响比较大，它的吸收峰分别位于950 nm，1240 mm和1390 nm，对光纤通信系统影响较大。随着光纤制造工艺的日趋完善，过渡金属的影响已不显著，最好的工艺已可以使OH－离子在1390

nm处的损耗降低到0.04 dB/km，甚至小到可忽略不计的程度［1］。

2 光纤的损耗特性曲线—损耗谱

从石英光纤的损耗谱曲线(见图1)，可以看到光纤通信所使用的三个低损耗“窗口”—三个低损耗谷，它们分别是850 nm波段—短波长波段、1310 nm波段和1550 nm波段—长波长波段［2］。目前，光纤通信系统主要工作在1310 nm波段和1550 nm波段上，尤其是1550 nm波段，长距离大容量的光纤通信系统多工作在这一波段。

图1 光纤的损耗谱曲线

光纤的损耗谱形象地描绘了衰减系数与波长的关系。从光纤损耗谱可以看出，衰减系数随波长的增大呈降低趋势;损耗的峰值主要与OH－离子有关。另外，波长大于1600 nm时损耗增大的原因是由于石英玻璃的吸收损耗和微(或宏)观弯曲损耗引起的。目前，光纤的制造工艺可以消除光纤在1385 nm附近的0H－离子的吸收峰，使光纤在整个(1300～1600)nm波段都有很低的损耗［3］。

3 光纤损耗的测量方法

测量光纤损耗的方法很多，以剪断法为参考法，插入法为第一替代法，背向散射法为第二替代法，工程测量为第三代替法。

测量光纤损耗时，只要测出光纤输入端的光功率Pi和输出光功率Po(见图2)，即可得到光纤总的平均损耗，若光纤的长度为L(km)，则单位长度的光纤损耗值为:

图2 光纤损耗测量原理

式中求得波长在λ处的衰减系数;Pi表示输入光纤的功率，Po表示输出光功率，L为光纤的长度。

3.1 剪断法

剪断法是一种按衰减定义进行测量的方法，剪断法的测量框图如图3所示，标准光源发出光信号，扰模器的作用是使光信号达到稳态模功率分布，利用光功率计先测出光纤的输出光功率Po，然后，在距离输入端(2～3)m的地方将光纤剪断，测量出输入光功率Pi，最后根据(1)式即可算出光纤的损耗。

图3 剪断法示意图

尽管剪断法在测量中需要剪断光纤，是一种具有破坏性的测量方法，但由于这种方法测量准确度高(误差小于0.1 dB)，所以它是一种光纤衰减测量的标准方法。

3.2 插入法

剪断法具有破坏性.因此很难用于现场测量。在现场测量时.待测的光纤是已铺设的成缆光纤，且多半铺设在管道中，很难或不允许剪断。此时，通常采用插入损耗法替代剪断祛。目前，对于多模光纤的测量，插入损耗法能实现的测量准确度和重复性已在允许的范围内。因此，插入损耗法已作为光纤衰减测量时可选用的方法。插入法的测量原理图如图4所示，标准光源发出光信号，扰模器的作用是使光信号达到稳态模功率分布，测量时，可通过连接器，先将自环线(损耗可忽略的短光纤)接入，用光功率计测出此时的光功率值为Pi，然后，撤去自环线，将待测光纤插入，读出光功率值为Po，则根据(1)式即可算出光纤损耗值［4］。

图4 插入法原理图

可见，插入损耗法的0测量准确度和重复性受耦合元件准确度和重复性影响。此外，插入前、后不能获得完全相同的稳态功率分布。因此.这种方法没有剪断法的准确度高。这种方法的优点是其属于非破坏性测量，测量简单方便，很适于工程和维护现场使用。

3.3 背向散射法

所谓背向散射法就是利用光时域反射仪(OTDR)来测量光纤损耗。后向散射法测量光纤损耗的原理:

由于瑞利散射光功率与传输光功率成比例，利用与传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的方法，称为后向散射法［5］。当光纤存在故障点时，亦可采用此方法检测。

具体方法:

设在光纤中正向传输光功率为P，依次经过L1和L2点时分别为P1和P2，后向散射光功率分别为Pd(L1)、Pd(L2)，则:

背向散射法的特点是:采用单端输入和输出，不破坏光纤，使用方便。

3.4 工程测量

在实际工程中，为得到接头损耗的精确值，往往采取“四功率”法，其测试步骤如下(见图5)。 (1)首先在连接处D作临时接头;

(2)在光纤连接后的尾端C处测得接收光功率

(3)在临时接头后的B点(相距D点约几厘米)切断光纤，测得光功率为P2;

(4)在临时接头前的A点切断光纤，测得光功率为P1;

(5)在连接处D点将光纤作永久性连接，然后在C点重测得光功率为P4。

图5 光纤连接损耗测量(“四功率”法)

则此永久性连接的附加损耗为:

经过几种方法的测试与比较，除了考虑各种方法的优缺点外，还要考虑的以下三个因素:

(1)两端连接器的个数

(2)连接类型是否相同

(3)连接类型是否与仪表的接口匹配。

根据这个三个因素，参照上面的四种测试方法，当我们要测试一条光纤链路时，就可以选择合适的测试方法测量光纤线路的损耗。

4 总结

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。全面地介绍了光纤链路损耗(包括长度)的测试方法，然后在此基础上进行了归纳，方便读者在实践中选择合适的测试方法，最后列出光纤测试中应该注意的事项。希望对光缆链路测试或维护人员，尤其是入门者有所帮助。

参考文献:

［1］ 张宝富，谭笑，蒋慧娟.光纤通信系统原理与实验教程［M］.北京:电子工业出版社，2004.

［2］ 彭吉虎，吴伯瑜.光纤技术及应用［M］.北京:北京理工大学大学出版社，1995.

［3］ 王廷尧.光通信设备基础［M］.天津:天津科学技术出版社，1992.

［4］ 纪越峰，赵荣华，顾碗仪，等.光纤数字通信实用基础［M］.北京:北京科学技术文献出版社，1994.

［5］ 孙强，周虚.光纤通信系统及其应用［M］.北京:清华大学出版社，2004.

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光纤弯曲损耗的测试方案

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Pi，P0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。

001-光纤损耗测试记录

001-光纤损耗测试记录

光纤损耗测试记录工程名称湖北能源调度大楼2层测试时间年 月 日仪表型号OTDR波长长度操作员张林测试要求:MAX 期望损耗小于 3 dB光纤损耗备注光纤号类型12芯-1-1室内多模万兆光纤850nm97.5m0.6〈30.9〈312芯-1-2室内多模万兆光纤850nm97.5m12芯-1-4室内多模万兆光纤850nm97.5m0.8〈312芯-1-3室内多模万兆光纤850nm97.5m

850nm97.5m0.7〈312芯-1-5室内多模万兆光纤850nm97.5m0.4〈30.4〈312芯-1-7室内多模万兆光纤850nm97.5m0.8〈312芯-1-6室内多模万兆光纤850nm97.5m12芯-1-9室内多模万兆光纤850nm97.6m0.6〈3

12芯-1-12室内多模万兆光纤850nm97.5m0.4〈312芯-1-8室内多模万兆光纤

施工单位专业技术负责人质检员试验员97.7m97.8m测试结果光纤损耗小于3dB,符合规范要求。参加人员监理（建设）单位12芯-1-1012芯-1-11室内多模万兆光纤室内多模万兆光纤850nm850nm0.4〈30.3〈30.9〈3

光纤跳线插入损耗回波损耗的测试方法

光纤跳线插入损耗回波损耗的测试方法

1 光纤跳线插入损耗回波损耗的测试方法

尾纤 尾纤：英文名称pigtail，指只有一端有连接器的光纤或光缆。

光跳线 跳线：北美的英文名称常称作jumper，欧洲常称作cord，指两端都有连接器的光纤或光缆，有的有分支。

分支缆 分支缆：英文名称为branch cord，指一端为一个连接器另一端有多个连接器的光跳线。

尾纤组件 尾纤组件：英文名称pigtail assembly，指两条尾纤有连接器的那端通过一个适配器连接起来形成的组合。

光跳线组件 跳线组件：jumper cable assembly

尾纤和光跳线分为下面三种形态，并以此为基础，分别说明其各项技术指标要求，其它特殊形

态(如圆形连接器等)的尾纤或光跳线由具体的技术规格书单独说明。

测试仪器

测试用光功率计的光源(S)和光检测器(D)必须符合IEC 61300-3-4的要求。 2 插入损耗的测试方法采用标准IEC 61300-3-4 Part 5.4.5 Insertion method (B) with direct coupling to

power meter规定的方法，即插入法(B)。

插入损耗测试仪器的测试精度不低于0.03dB，显示精度不低于0.01dB。

光跳线的插入损耗测试

尾纤的插入损耗测试

3

1.4 光连接器的插入损耗测试

参照尾纤的插入损耗测试方法测试A端连接器的插入损耗，调转被测光跳线的方向，测试B端连接器的插

入损耗。注意，插入损耗的测试

2 回波损耗 的 测试 方法

2.1 测试仪器

光跳线和尾纤的回波损耗测试，既可采用基于OTDR(后向散射)原理的免缠绕回波损耗测试仪，也可采用

基于OCWR原理的回波损耗测试仪。

采用OTDR原理的方法测试时，须特别关注以下几个方面：

1）仪器的设置：不要把被测件的总插入损耗与单端插入损耗混淆，不要把被测件的总回波损耗与单端

回波损耗混淆。

2）测试标准线的长度：一般要求测试标准线的长度不小于3m，具体以各测试仪器的说明书为准。

减小及测试光纤接续损耗的方法

减小及测试光纤接续损耗的方法

内　蒙古　电力技术　ＩＮＮＥＲ　ＭＯＮＧ０ＵＡ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　Ｐ０ＷＥＲ　２００６年第２４卷第３期　减小及测试光纤接续损耗的方法　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｎ　Ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆａｂｒｉｃ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　Ｌｏｓｓ　

刘海燕　（薛家湾供电局，内蒙古　准格尔０１０３００）　【摘要】分析了光纤接续损耗产生的原因，介绍　了减小光纤接续损耗的几种方法，重点阐述了　ＯＴＤＲ（光时域反射仪）的测试原理及具体操作步　骤。　【关键词】光纤；接续；损耗；ＯＴＤＲ　【中图分类号】ＴＮ９１３　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】ｌ００８—６２１８（２００６）０３－００４０－０３　光纤的传输损耗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。光纤接续损耗　是光纤通信系统性能指标中的一项重要参数，损耗　值的大小直接影响到光传输系统的整体传输质量。　在光缆施工和维护中，运用科学的测试方法，对提高　整个光缆接续施工质量极其重要，尤其是对如何减　小光纤接续损耗的研究具有一定的指导意义。　

１光纤接续损耗产生的原因　１．１光纤固有损耗　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４点，其中影响最大的是模场直径不一致。　１．２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　环境清洁程度等因素造成。　１．３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。　

２减小光纤接续损耗的几种方法　

２．１选用优质的光纤　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　光纤，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。　２－２按规程操作　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Ｉ＞５００　ｍ），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。　２．３挑选经验丰富的接续人员　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。　２．４选择符合要求的接续环境　严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光纤接　续部位及工具、材料保持清洁，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。　２．５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。优质的光纤端面应是平整、无毛刺、无缺损，　且与轴线垂直，避免灰尘污染。操作时要选用优质的　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。　２．６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　【收稿日期】２００６－０４－２７　【作者简介】刘海燕（１９７３一），女，内蒙古人，毕业于华北电力大学，学士学位，工程师，主要从事电力系统通信运行管理工作。