光纖培訓(xùn)資料課件

光纖事業(yè)部

教育培訓(xùn)資料一、光纖測試部分1.幾何尺寸2.傳輸性能3.機(jī)械性能4.環(huán)境性能二、光纖標(biāo)準(zhǔn)部分G.652單模光纖單模光纖檢驗規(guī)程光纖不合格品管理標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)識和可追溯性管理標(biāo)準(zhǔn)<光纖測試部分>光纖的幾何參數(shù)是最基本的參數(shù)，它們除對光纖的傳輸性能和機(jī)械性能有影響外，還對光纖的接續(xù)損耗產(chǎn)生很大的影響；它們是光纖物理尺寸制造的依據(jù)，在光纖制造過程中要嚴(yán)格控制光纖的幾何尺寸，并進(jìn)行嚴(yán)格的測量；按照CCITT及IEC的推薦，多模光纖的幾何參數(shù)包括“纖芯直徑、包層直徑、芯不圓度、包層不圓度、芯/包同心度誤差等”；單模光纖的幾何參數(shù)包括“包層直徑、包層不圓度、芯/包同心度誤差等”；一、光纖的幾何參數(shù)1、光纖的典型結(jié)構(gòu)①②③④代號結(jié)構(gòu)名稱材料①二次涂層

UV固化樹脂

②一次涂層

UV固化樹脂

③包層

微量摻雜的石英玻璃

④纖芯

摻Ge成分的石英玻璃

備注：折射率大小關(guān)系：n①＞n②＞n④＞

n③1、衰減定義：它是光纖中光功率減少的一種度量，它取決于光纖的工作波長和長度，一般來說，用單位長度的衰減即衰減系數(shù)來反映光纖衰減性能的好壞。公式：光在光纖中傳播時，光功率是沿光纖長度方向呈指數(shù)規(guī)律減少的，即：二、光纖的傳輸參數(shù)（單模）12LP1(λ）P2(λ）被測光纖上式中：P1(λ)：在波長為λ時，通過橫截面1的光功率；P2(λ)：在波長為λ時，通過橫截面2的光功率；L：橫截面1和橫截面2之間的距離；衰減系數(shù)a(λ)＝A(λ)/L(dB/km)1.1測試方法截斷法（基準(zhǔn)測試方法）－－在不改變注入條件下，分別測出通過光纖兩個點的光功率P1(λ)和P2(λ)，P2(λ)是光纖末端測得的光功率，P1(λ)是截斷2m后，2m光纖末端的測得的輸出功率，即長光纖的輸入光功率；然后按照定義和公式計算得到衰減系數(shù)a(λ)。后向散射法（第一替代法）它是基于光纖中雙后向散射信號來提取光纖的衰減系數(shù)、長度、衰減均勻性、點不連續(xù)性、光學(xué)連續(xù)性、物理缺陷和接頭損耗等信息的一種測試方法；－－將大功率的窄脈沖注入被測光纖，然后在同一端檢測光纖后向返回的散射光功率。由于它是經(jīng)過往返兩次的衰減值，所以如圖中AB段的衰減系數(shù)為：aAB(λ)＝1/2(PA－PB）/LAB長度LAB是根據(jù)光在光纖中的傳播速度和傳輸時間換算得到的。C0是真空中的光速＝3*108m/s;n(λ)是波長為λ的光纖群折射率；①光纖輸入端由光分路器和耦合器產(chǎn)生的反射；②散射斜率恒定區(qū)；③由于局部缺陷、連接或耦合造成的不連續(xù)性；④表示散射斜率隨波長而變化；⑤在光纖輸出端的波動或反射；⑥噪聲。①②③④⑤ABdB長度圖：后向散射法測得的衰減曲線⑥1.2OTDR測試的項目和注意點長度：在1310nm波長下測得，本公司單模光纖的各波長群折射率分別為：n1310nm＝1.4660；n1383nm＝1.4663；n1550nm＝1.4667；n1625nm＝1.46830；－－將光標(biāo)A、B，分別置于始端反射脈沖和終端反射脈沖上升邊緣的前一點；如果由于接續(xù)質(zhì)量非常反射峰不易分辨而難以確定A點，一般可以重新接續(xù)或在接續(xù)點的光纖上打一緊繃的小圈；如果末端無反射而不易確定光標(biāo)B，則可以切割光纖末端，使其產(chǎn)生反射；波長衰減系數(shù)：－－避開光纖的測試盲區(qū)（盲區(qū)長度一般100～200m），一般我們采用過渡光纖的辦法來充分避開盲區(qū)；－－一般OTDR的衰減測試方法有LSA（最小2乘法）和2PT（兩點法）兩種，當(dāng)光纖有段差時采用2PT結(jié)果，其它情況下用LSA結(jié)果；－－必要時，應(yīng)采取雙向測量，取平均值，如：靠近調(diào)整纖、停機(jī)纖、F變等…；dB長度AB光纖衰減譜圖0.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7543210dB/km波長（μm）單模光纖的截止波長OH－OH－OH－多模應(yīng)用850nm第1窗口1280～1325nm第2窗口1530～1565nm第3窗口1565～1625nm第4窗口1480～1530nm第5窗口1350～1480nm3、色散3.1在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于光纖中的信號是由不同的頻率成分和不同的模式成分來攜帶的，這樣不同的頻率成分和不同的模式成分的傳輸速度不同，從而引起色散。3.2光纖色散主要有“模間色散、材料色散、波導(dǎo)色散”等；3.3在光纖中，不同速度的信號傳過同樣的距離所需的時延不同。時延差越大，色散就越嚴(yán)重，因此，常用時延差表示色散程度；3.4單模光纖中只傳輸基模LP01，總色散由材料色散、波導(dǎo)色散和折射率剖面色散組成，這三個色散都與波長有關(guān)，所以單模光纖的總色散也稱為波長色散；3.5定義：－－色散是由組成光源譜的不同波長，以不同群速度傳輸所引起的光纖中單位光源譜寬的光脈沖展寬，用Ps/nm表示；－－色散系數(shù)是單位長度光纖的波長色散，單位：Ps/（nm.km）－－λ0是指波長色散為零的波長；－－S0是在零色散波長處，波長色散隨波長變化的斜率；圖：純SiO2材料色散與波長關(guān)系0.81.01.21.41.6μm500-50-100-150-200材料色散（Ps/（nm.km）S0＝1.29μm色撒系散（Ps/（nm.km）40200-20-401.21.41.61.8波長（μm）圖：改變纖芯半徑a來移動零色散波長Dm純硅2a＝11μm2a＝4.5μm2a＝3.5μmDm+Dw3.7色散特性由圖可知，在一定的波長范圍內(nèi)，波導(dǎo)色散和材料色散相反為負(fù)值，其幅度由纖芯半徑a、相對折射率差Δ及剖面形狀決定。通常通過采用復(fù)雜的折射率分布形狀和改變剖面結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法獲得適量的負(fù)波導(dǎo)色散來抵消石英玻璃的正色散，從而達(dá)到移動零色散波長點的位置，以使光纖的總色散在所希望的波長上實現(xiàn)總零色散和負(fù)色散的目的。色散公式：4、偏振模色散4.1定義：是指單模光纖中的兩個正交的主偏振態(tài)之間的差分群時延；－－差分群時延，是兩個主偏振態(tài)之間的群時延的時間差，Ps。4.2測試方法：－－斯托克斯法（基準(zhǔn)方法）－－偏振態(tài)法（第一替代法）－－干涉法（第二替代法）－－PMD4004.3產(chǎn)生機(jī)理Δτ偏振是與光的振動方向有關(guān)的光性能。光纖中的光纖傳輸可描述為完全是沿X軸振動和完全沿Y軸上的振動或一些光在兩個軸上的振動。造成單模光纖中的PMD的內(nèi)在原因是纖芯的橢圓度和殘余內(nèi)應(yīng)力。它們改變了光纖折射率分布，引起相互垂直的本征偏振以不同的速度傳輸，造成脈沖展寬。通常在預(yù)制棒制造時盡量保證纖芯的圓對稱性，并在光纖制造過程中引入“搓扭裝置”來保證光纖總長度上的各向（X、Y軸）一致性；外因則是成纜和敷設(shè)時的各種作用力，即壓力、彎曲、扭轉(zhuǎn)以及光纜連接都會引起PMD。所以在光纜制造過程中要盡量利用可以減小光纜結(jié)構(gòu)對光纖的殘余應(yīng)力的材料和工藝過程。5、截止波長5.1定義：由于最鄰近基模LP01模的高階模是LP11模，所以我們定義：－－使LP11模截止（完全不能傳輸）的波長稱為單模光纖的截止波長λc?；蛘撸焊唠A模與基模光功率之比減小到0.1dB時所對應(yīng)的更長波長。5.2光纖的截止波長和模場直徑可以用來估算光纖的彎曲敏感性，較大的λc和較小的mfd會得到更好的抗彎曲性能。－－所以為了提高光纖的彎曲敏感性，一般我們在實際生產(chǎn)中會追求較大的λc（由于mfd由母棒決定，同時mfd太小，接頭損耗會上升。），甚至?xí)^工作波長（1285～1330nm），但是，這必須是在實際的安裝技術(shù)或者光纜結(jié)構(gòu)能確保光纜截止波長λcc是小于工作波長的。－－根據(jù)本公司生產(chǎn)光纜的經(jīng)驗，成纜后的截止波長λcc比未成纜的截止波長λc要小80nm～110nm左右。5.3各種截止波長的大小關(guān)系：λc（光纖）〉λcj（跳線纜）〉λcc（光纜）工作波長λ〉λcj（跳線纜）〉λcc（光纜）5.4測量方法5.4.1光纖截止波長λc的測量：取2m長的光纖，兩端做好端面，注入均勻激勵LP01、LP11模的光源（光源的波長范圍一般是估計λc值的左右，如：1000～1400nm），同時光纖在試驗裝置中松繞成直徑為280mm的完整的圓，然后測出輸出端光功率P1（λ）與波長的關(guān)系曲線；保持注入條件不變，在被測試樣上打一直徑60mm的小圈，以濾除LP11模，測出P2（λ）與波長的關(guān)系曲線；然后根據(jù)公式：計算出

當(dāng)a（λ）＝0.1dB時所對應(yīng)的波長λ（λ應(yīng)取大的一個）；輸入端輸出端280mm輸入端輸出端φ60mmP1（λ）P2（λ）5.4.2光纜截止波長λcc的測量：取22m長的光纜平直放置（實際測試中，由于受到場地的限制，一般將22m光纜繞成直徑約1m的圈，且結(jié)果具有可信度），并將光纜的兩端各剝開1m（由于測試設(shè)備的限制，一般需要1.5～2m），并在其上各打一直徑80mm的小圈（為了模擬實際應(yīng)用時存在的接頭盒中的光纖狀態(tài)）；兩端做好端面，注入均勻激勵LP01、LP11模的光源（光源的波長范圍一般是估計λcc值的左右，如：1000～1400nm），然后測出輸出端光功率P1（λ）與波長的關(guān)系曲線；保持注入條件不變，在被測試樣上打一直徑60mm的小圈，以濾除LP11模，測出P2（λ）與波長的關(guān)系曲線；然后根據(jù)公式：計算出

當(dāng)a（λ）＝0.1dB時所對應(yīng)的波長λ（λ應(yīng)取大的一個）；衰減（dB）0.1截止（如1265nm）波長（nm）波長λP1P10.9XXXXYYYY1.0XXXXYYYY1.1XXXXYYYY1.2XXXXYYYY1.3XXXXYYYY1.4XXXXYYYY1.5XXXXYYYY7、光學(xué)連續(xù)性（通斷性）7.1光學(xué)連續(xù)性不是光纖性能的測試項目，但對光纖由于機(jī)械損傷引起的斷纖的判斷是必要的。7.2由于光纖在測試中，特別是大長度光纖，且又是一端測量的情況下，光纖終端的短段個斷纖是難以被發(fā)現(xiàn)的，所以必須采用一種簡單的方法來判斷光纖的連續(xù)性；7.3方法：測量時，將OTDR設(shè)置在“實時”狀態(tài)，然后在光纖的終端用手打一繃緊的小圈，此時OTDR曲線上的末端反射峰就會消失，反復(fù)幾次以確定，這時我們就認(rèn)為光纖是連續(xù)的，否則光纖可能不連續(xù)，應(yīng)立即進(jìn)行雙向OTDR測試以證實；dB長度AB（A端圖）dB長度AB（B端圖）例1：例2：dB長度AB判斷：可能性1：斷纖→分切；可能性2：詭影→重新做光纖端面或清潔V型槽或重啟動測試程序；8、宏彎敏感性8.1定義：彎曲半徑大大于光纖的橫截面尺寸的彎曲引起的光功率的衰減8.2測試方法：將光纖不重疊的松繞在直徑50mm（ITU-TG.652規(guī)定為60mm）的圓柱上100圈，所引起的附加衰減應(yīng)不大于0.05dB。或者：將光纖打一直徑為31mm的小圈，所引起的附加衰減應(yīng)不大于0.05dB；8.3宏彎損耗常常發(fā)生在光纜鏈路中的“接頭盒”中，或者光纖排纖不良的情況下；例如：當(dāng)光纖1550nm等長波長上出現(xiàn)段差時，往往是因為排纖不良引起的宏彎現(xiàn)象，一般通過復(fù)繞重新排纖得到改善；N＝100圈φ50宏彎試驗示意圖光纜接頭盒內(nèi)容纖盤示意圖三、光纖的機(jī)械性能1、張力篩選1.1目的：將整個光纖制造長度上的強(qiáng)度低于或等于篩選應(yīng)力的點去除，保證光纖具有最低的可靠強(qiáng)度；1.2原理：施加一定的張力荷載到光纖涂覆后的整根連續(xù)長度上，被測的初始光纖會斷成n個短段光纖，那么每段短光纖可以被認(rèn)為已經(jīng)通過了篩選試驗；1.3篩選機(jī)理：σaσp放線加載篩選卸載收線≤10％σptitdtu2、抗拉強(qiáng)度2.1目的：為了驗證經(jīng)過張力篩選后的具有最低強(qiáng)度的光纖所具有的破斷力，需要對光纖進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的試驗。2.2試驗方法：將光纖（標(biāo)距長度0.5m）垂直（或水平）固定，并以每分鐘3％～5％試樣長度的速度拉伸，直至光纖斷裂，記錄拉斷力F，連續(xù)n次（FSO規(guī)定30次，拉伸中不打滑），用“韋布爾分布”求出光纖在15％和50％的斷裂概率時的應(yīng)力水平和m值。4、翹曲性能4.1翹曲是剝除涂覆層后的裸光纖自然彎曲的曲率半徑；4.2它是由于光纖制造過程中的高速拉制和驟然冷卻致使光纖中產(chǎn)生