弯曲半径对截止波长测试的影响关系
作者：侯思羽
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2013年第12期
摘要：现代光纤通信中单模光纤已经作为光传输的主要媒介，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
0 引言
当光频使传播常数等于外部媒质的平面波传播常数时，模是截止的。所谓光纤截止波长是指高阶模的截止波长。截止波长是单模光纤所特有的参数，它给出了保证单模传输的光波长范围，是单模光纤的本征参量，也是单模光纤最基本的参数。单模光纤传输系统的工作波长必须大于截止波长，否则光纤将工作在双模区，会产生模式噪声和多模色散，从而导致传输性能的恶化和带宽的降低。
理论截止波长可以从光纤的结构设计参数计算出来，它是光纤的固有参数，与光纤的长度和光信号状态无关；但理论和实践表明，光纤的实际截止波长与光纤的长度和弯曲状态及拉丝条件和成缆工艺有关。本文暂就测试时光纤的弯曲半径来分析对截止波长的影响。 1 截止波长的物理概念和定义
导行波系统中，对于不同频率的电磁波有两种工作状态——传输与截止。介于传输与截止之间的临界状态，即由γ=0所确定的状态，该状态所确定的频率称为截止频率，该频率所对应的波长称为截止波长。
所以，只有f>fc或λ
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。 2 光纤截止波长的测试
2.1 测试原理
当光纤中的模大体上被均匀激励的前提下，包括注入较高次模在内的总光功率与基模光功率之比随波长减小到0.1dB时所对应的较大波长就是截止波长。理论截止波长是单模光纤中仅有基模传输的最短波长。理论截止波长可以用光纤的折射率剖面参数计算得到。在评定光纤的传输性能时，用测量在应用条件下的截止波长比理论值更为重要。截止波长的测量结果随光纤的长度和弯曲状态不同而不同。被测光纤处于已安装的光缆中，或处于短的、未成缆的状态，其截止波长将有很大差别。
本次试验采用的OFM1700光纤多参数分析系统基于传输功率法，即测量光纤中传输的光功率随光波长变化的光谱曲线，并同参考传输光功率的光谱曲线比较后得到该光纤的截止波长。通过弯曲参考技术得到参考传输功率的光谱曲线。弯曲参考技术是将被测单模光纤绕一个半径较小的圈，以带有这样一个小圈的单模光纤的传输光功率谱作“参考”传输光功率谱。
2.2 试验装置
对如上装置简单说明如下：OFM1700光纤多参数分析系统是采用先进的高稳定可调的单色斩波光源系统；微弱信号采集、放大系统；数字锁相系统；机器视觉技术；稳定的光学系统；光纤位置自动控制系统及计算机等组成。系统采用双端面监测系统、全自动调节机构配合计算机图像处理，对光纤位置进行自动调整，从而减小了由于光纤的装校过程中位置的不一致对测量的影响；系统采用稳定的卤钨灯光源配合风冷系统，提供稳定的光源，同时采用高稳定、重复性好的单色仪提供仪器测试所需要的稳定单色光源。
2.3 截止波长测试
OFM1700光纤多参数分析系统基于传输功率法，即测量光纤中传输的光功率随光波长变化的光谱曲线，并同参考传输光功率的光谱曲线比较后得到该光纤的截止波长。通过弯曲参考技术得到参考传输功率的光谱曲线。弯曲参考技术是将被测单模光纤绕一个半径较小的圈，以带有这样一个小圈的单模光纤的传输光功率谱作“参考”传输光功率谱。
由于高次模LP11在接近它的截止波长时，其传输功率对弯曲十分敏感，而基模LP01对弯曲不那么敏感。因此测量一段2m长的短光纤在舒展状态与弯曲状态下的输出功率之比随波长的变化关系，就可找出高次模LP11 的截止波长λC。
取2m±0.2m光纤接入装置中，并弯成松弛的大环和小环，这个大环直径为280mm 的弧与切线相连而组成，小环的直径为60mm 足以滤去高次模LP11。在设定的波长范围内测量出纤功率P1（λ）。保持注入条件固定，放开小圈，使光纤处在大环的状态下，注意：光纤不允许受到任何外部应力。测量此时状态下输出光功率P2（λ）。
得出结论，当大圈直径缩小时截止波长也会随之减少，换言之即滤掉了更多的高阶模。故测试时按照标准使用准确的大圈直径非常重要，偏大或偏小都会严重影响测试数据的准确性。 4 结束语
截止波长与光纤的生产工艺有着莫大的关系，是光纤及光缆的固有参数。但是与其使用时的弯曲半径有着很大关系，事实证明弯曲度越大，光纤的截止波长越短，即越趋近于基膜传输，所以在光纤或光缆的使用或工程安装时尽量避免过多的曲折现象，否则会影响光纤及光缆的传输质量。
参考文献：
[1]蔡春平.拉丝条件对光纤折射率的影响[J].光电子技术与信息，2001，14（3）：17-20.
[2]杨日胜，等.光缆截止波长论述[J].光通信研究，1993（2）：21-27.
[3]蔡春平.光纤截止波长的依赖关系[J].应用光学，2002第23卷第5期.
[4]涂昌伟.光纤截止波长测试及影响因素.
弯曲半径对截止波长测试的影响关系
作者：侯思羽
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2013年第12期
摘要：现代光纤通信中单模光纤已经作为光传输的主要媒介，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
0 引言
当光频使传播常数等于外部媒质的平面波传播常数时，模是截止的。所谓光纤截止波长是指高阶模的截止波长。截止波长是单模光纤所特有的参数，它给出了保证单模传输的光波长范围，是单模光纤的本征参量，也是单模光纤最基本的参数。单模光纤传输系统的工作波长必须大于截止波长，否则光纤将工作在双模区，会产生模式噪声和多模色散，从而导致传输性能的恶化和带宽的降低。
理论截止波长可以从光纤的结构设计参数计算出来，它是光纤的固有参数，与光纤的长度和光信号状态无关；但理论和实践表明，光纤的实际截止波长与光纤的长度和弯曲状态及拉丝条件和成缆工艺有关。本文暂就测试时光纤的弯曲半径来分析对截止波长的影响。 1 截止波长的物理概念和定义
导行波系统中，对于不同频率的电磁波有两种工作状态——传输与截止。介于传输与截止之间的临界状态，即由γ=0所确定的状态，该状态所确定的频率称为截止频率，该频率所对应的波长称为截止波长。
所以，只有f>fc或λ
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。 2 光纤截止波长的测试
2.1 测试原理
当光纤中的模大体上被均匀激励的前提下，包括注入较高次模在内的总光功率与基模光功率之比随波长减小到0.1dB时所对应的较大波长就是截止波长。理论截止波长是单模光纤中仅有基模传输的最短波长。理论截止波长可以用光纤的折射率剖面参数计算得到。在评定光纤的传输性能时，用测量在应用条件下的截止波长比理论值更为重要。截止波长的测量结果随光纤的长度和弯曲状态不同而不同。被测光纤处于已安装的光缆中，或处于短的、未成缆的状态，其截止波长将有很大差别。
本次试验采用的OFM1700光纤多参数分析系统基于传输功率法，即测量光纤中传输的光功率随光波长变化的光谱曲线，并同参考传输光功率的光谱曲线比较后得到该光纤的截止波长。通过弯曲参考技术得到参考传输功率的光谱曲线。弯曲参考技术是将被测单模光纤绕一个半径较小的圈，以带有这样一个小圈的单模光纤的传输光功率谱作“参考”传输光功率谱。
2.2 试验装置
对如上装置简单说明如下：OFM1700光纤多参数分析系统是采用先进的高稳定可调的单色斩波光源系统；微弱信号采集、放大系统；数字锁相系统；机器视觉技术；稳定的光学系统；光纤位置自动控制系统及计算机等组成。系统采用双端面监测系统、全自动调节机构配合计算机图像处理，对光纤位置进行自动调整，从而减小了由于光纤的装校过程中位置的不一致对测量的影响；系统采用稳定的卤钨灯光源配合风冷系统，提供稳定的光源，同时采用高稳定、重复性好的单色仪提供仪器测试所需要的稳定单色光源。
2.3 截止波长测试
OFM1700光纤多参数分析系统基于传输功率法，即测量光纤中传输的光功率随光波长变化的光谱曲线，并同参考传输光功率的光谱曲线比较后得到该光纤的截止波长。通过弯曲参考技术得到参考传输功率的光谱曲线。弯曲参考技术是将被测单模光纤绕一个半径较小的圈，以带有这样一个小圈的单模光纤的传输光功率谱作“参考”传输光功率谱。
由于高次模LP11在接近它的截止波长时，其传输功率对弯曲十分敏感，而基模LP01对弯曲不那么敏感。因此测量一段2m长的短光纤在舒展状态与弯曲状态下的输出功率之比随波长的变化关系，就可找出高次模LP11 的截止波长λC。
取2m±0.2m光纤接入装置中，并弯成松弛的大环和小环，这个大环直径为280mm 的弧与切线相连而组成，小环的直径为60mm 足以滤去高次模LP11。在设定的波长范围内测量出纤功率P1（λ）。保持注入条件固定，放开小圈，使光纤处在大环的状态下，注意：光纤不允许受到任何外部应力。测量此时状态下输出光功率P2（λ）。
得出结论，当大圈直径缩小时截止波长也会随之减少，换言之即滤掉了更多的高阶模。故测试时按照标准使用准确的大圈直径非常重要，偏大或偏小都会严重影响测试数据的准确性。 4 结束语
截止波长与光纤的生产工艺有着莫大的关系，是光纤及光缆的固有参数。但是与其使用时的弯曲半径有着很大关系，事实证明弯曲度越大，光纤的截止波长越短，即越趋近于基膜传输，所以在光纤或光缆的使用或工程安装时尽量避免过多的曲折现象，否则会影响光纤及光缆的传输质量。
参考文献：
[1]蔡春平.拉丝条件对光纤折射率的影响[J].光电子技术与信息，2001，14（3）：17-20.
[2]杨日胜，等.光缆截止波长论述[J].光通信研究，1993（2）：21-27.
[3]蔡春平.光纤截止波长的依赖关系[J].应用光学，2002第23卷第5期.
[4]涂昌伟.光纤截止波长测试及影响因素.