光纤的弯曲损耗抗弯曲光纤标准G及试验PPT课件

➢ 例如，按照λ=1550nm，λcf=1300nm，Δ=0.65%的应用条件， 计算得Rc=15.6mm。可见，当普通G.652光纤的弯曲半径达到 15mm以下时，其宏弯损耗将不可接受。请注意，当光纤的弯曲长度 大于1m时，（4）式给出的Rc值要加倍才可靠。这是G652光纤弯曲 半径规定为30mm的原因。
光纤的弯曲损耗、 抗弯曲光纤标准G.657及试验
2007年9 月
成都大唐线缆有限公司： 电信科学技术第五研究所：
薛梦 驰
引言
随着接入网光缆的布放和FTTH的迅速发展，室内和机房狭 小的弯曲半径和存储空间，使得对光纤弯曲损耗的要求越来越 高。在此背景下，抗弯曲光纤近期已成为ITU-T SG15组和SG6 组的热点研究课题，G.657光纤因而应运而生。
光纤的弯曲损耗归根揭底是由于光不满足全内反射的条件 而造成的。它可分为宏弯损耗和微弯损耗两种：
➢ 宏弯损耗：当光纤弯曲时，光在弯曲部分中进行传输，当超 过某个临界曲率时，传导模就会变成辐射模，从而引起光束功 率的损耗。
➢ 微弯损耗：微弯曲相应于光纤在其正常（直的）位置附近以 微小偏移作随机振荡。尽管偏移量小（曲率半径可以和光纤的 横截面尺寸相比拟），但振荡周期一般也很小，因而可能发生 急剧的局部弯曲。微弯主要是由制造和安装过程中的应变、以 及由于温度变化引起的光缆材料尺寸变化引起，例如受到侧压 力或者套塑光纤在温度变化时产生的微小不规则弯曲。
弯曲10圈宏弯损耗为3.8dB，这比前者上升了75倍，这种非常 急剧的增加明显是由于（1）式中的指数项引起的。此计算结果 与实测值相比有比较好的近似程度。
一、光纤弯曲损耗的理论和计算
➢ 针对给定的折射率差、工作波长和截止波长，可以定义一个临界曲
率半径Rc，当实际曲率半径接近Rc时，弯曲损耗从可以忽略的程度急
一、光纤弯曲损耗的理论和计算
2、微弯损耗的计算：
微弯损耗大小由下式求出：
Am N h2
a4 b6 3
…( E…E…f …)3…/…2 .….(5)
式中：N为随机微弯的个数；h为微弯突起的高度；<>表示统计平 均符号；E是涂料层的杨氏模量；Ef是光纤的杨氏模量；a为纤芯半 径，b为光纤外半径；Δ为光纤的相对折射率差。
➢ 设计图：
二、光纤弯曲与截止波长的关系
由于在截止附近，LP11模的衰减很大程度上受光缆几何尺寸的影响，故光 纤成缆后由于微弯损耗等因素，一般要进一步降低截止波长。此外，绕在光 缆盘上，由于其弯曲圈数较多，也会使截止波长降低。住友公司给出了其光 纤和光缆截止波长的关系式，可供参考：

cf
AC

1
30 ( n) 4


1 2
(
cf

3
)2
当1≤λ/λcf≤2时 准确率
(m1)
1
(dB / m2 )
优于3% 优于10%
➢ 由于Ac在式（1）的指数项外，故结果是足够好的。
➢ 弯曲损耗随着弯曲半径的减小、折射率差的减小而迅速增大；
➢ 弯曲损耗随着比值λ/λcf的增大而迅速增大。
一、光纤弯曲损耗的理论和计算
1、宏弯损耗的计算：
对折射率突变型单模光纤，设曲率半径为R，则每单位长度的弯
曲损耗由下式给出[1]：
c

1
AC R 2
exp(UR)..............(1)
(dB / m)
近似公式
（2） （3）
3
U 0.705(n)2 (2.748 0.996 )3
一、光纤弯曲损耗的理论和计算
从式(1)、(2)、(3)可以得到： ➢ 按G.652光纤通常的应用条件，即λ=1550nm， λcf=1300nm，再取Δ=0.65%，R=15mm，计算得到弯曲损耗
αc=0.054dB/m，折合每弯曲10圈宏弯损耗为0.051dB。
➢ 再取R=10mm，计算得到弯曲损耗αc=6.13dB/m，折合每
与此同时，光纤的弯曲也影响着光纤其他诸多的性能，例如 截止波长、大功率注入、存储寿命等。本文主要介绍：
光纤弯曲损耗的理论和计算 弯曲与截止波长的关系 弯曲对大功率注入的影响 G.657抗弯曲光纤标准 光纤弯曲损耗的对比测试 接入网用多模光纤标准进展
一、光纤弯曲损耗的理论和计算
二、光纤弯曲与截止波长的关系
➢ MAC=MFD/λc，用于表征单模光纤 弯曲（宏弯和微弯）灵敏度的特征，弯 曲损耗随着MFD减小、λc增加而减小， 即MAC值越小对弯曲损耗越有利。
➢ G.650.1中提到：“光纤截止波长可 以和模场直径结合起来评估光纤的弯曲 敏感性。截止波长大而模场直径小的光 纤更能耐受弯曲。这就是为什么常常想 要规定较大的截止波长c, 哪怕该参数 的上限超过工作波长。但所有的实际安 装技术和光缆设计都应确保缆截止波长 小于工作波长。”这句话很好地解释了 大多数光纤厂家将光纤出厂的截止波长 上限规定为1330nm甚至更高，以及 G.655光纤的截止波长超出PK2200测 试波长范围的原因。
剧增加到不可容忍的数值。在通常波段(1000nm附近)，Rc近似公式
为： RC

20

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(m)
➢ 因此，对于确定的光纤（即折射率差和截止波长确定），就能用上 式对给定的工作波长，近似估算出可接受的最小曲率半径；或对给定 曲率半径，估算最大的工作波长。
➢ 公式表明，对于给定的截止波长和工作波长（并因此给定a）， 微弯损耗与折射率差有很强的相依关系。
➢ 按照每米1个高0.2mm微弯，a=5μm,b=125μm, Δ=0.65%,计算 得光纤可能产生的微弯损耗为0.22dB/m。
二、光纤弯曲与截止波长的关系
光纤的截止波长受诸多因素的影响（甚至包括测量条件）。 同样，弯曲直径和光纤长度也影响单模光纤的截止波长，可 表达为[2]：
c2
c1

C log
L2 L1

S…( …1…… …1…)…….(6) D2 D1
式中，λc2和λc1分别是在弯曲直径D2和长度L2与弯曲直径 D1和长度L1时的截止波长，C是长度相关常数，S是弯曲相关 常数。
研究证明，对于匹配包层光纤，其截止波长对弯曲的依赖 性更大。由（6）式可以看出，弯曲半径减小，截止波长也将 减小。