光纖事業部

教育培訓資料一、光纖測試部分1.幾何尺寸2.傳輸性能3.機械性能4.環境性能二、光纖標準部分G.652單模光纖單模光纖檢驗規程光纖不合格品管理標準產品標識和可追溯性管理標準<光纖測試部分>光纖的幾何參數是最基本的參數，它們除對光纖的傳輸性能和機械性能有影響外，還對光纖的接續損耗產生很大的影響；它們是光纖物理尺寸制造的依據，在光纖制造過程中要嚴格控制光纖的幾何尺寸，并進行嚴格的測量；按照CCITT及IEC的推薦，多模光纖的幾何參數包括“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1、光纖的典型結構①②③④代號結構名稱材料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規律減少的，即：二、光纖的傳輸參數（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a(λ)＝A(λ)/L(dB/km)1.1測試方法截斷法（基準測試方法）－－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、長度、衰減均勻性、點不連續性、光學連續性、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。由于它是經過往返兩次的衰減值，所以如圖中AB段的衰減系數為：aAB(λ)＝1/2(PA－PB）/LAB長度LAB是根據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生的反射；②散射斜率恒定區；③由于局部缺陷、連接或耦合造成的不連續性；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；如果由于接續質量非常反射峰不易分辨而難以確定A點，一般可以重新接續或在接續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B，則可以切割光纖末端，使其產生反射；波長衰減系數：－－避開光纖的測試盲區（盲區長度一般100～200m），一般我們采用過渡光纖的辦法來充分避開盲區；－－一般OTDR的衰減測試方法有LSA（最小2乘法）和2PT（兩點法）兩種，當光纖有段差時采用2PT結果，其它情況下用LSA結果；－－必要時，應采取雙向測量，取平均值，如：靠近調整纖、停機纖、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在光纖數字通信系統中，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、波導色散和折射率剖面色散組成，這三個色散都與波長有關，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，波導色散和材料色散相反為負值，其幅度由纖芯半徑a、相對折射率差Δ及剖面形狀決定。通常通過采用復雜的折射率分布形狀和改變剖面結構參數的方法獲得適量的負波導色散來抵消石英玻璃的正色散，從而達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總零色散和負色散的目的。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之間的差分群時延；－－差分群時延，是兩個主偏振態之間的群時延的時間差，Ps。4.2測試方法：－－斯托克斯法（基準方法）－－偏振態法（第一替代法）－－干涉法（第二替代法）－－PMD4004.3產生機理Δτ偏振是與光的振動方向有關的光性能。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的內在原因是纖芯的橢圓度和殘余內應力。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時的各種作用力，即壓力、彎曲、扭轉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構對光纖的殘余應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。或者：高階模與基模光功率之比減小到0.1dB時所對應的更長波長。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。），甚至會超過工作波長（1285～1330nm），但是，這必須是在實際的安裝技術或者光纜結構能確保光纜截止波長λcc是小于工作波長的。－－根據本公司生產光纜的經驗，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）與波長的關系曲線；然后根據公式：計算出

當a（λ）＝0.1dB時所對應的波長λ（λ應取大的一個）；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，且結果具有可信度），并將光纜的兩端各剝開1m（由于測試設備的限制，一般需要1.5～2m），并在其上各打一直徑80mm的小圈（為了模擬實際應用時存在的接頭盒中的光纖狀態）；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）與波長的關系曲線；然后根據公式：計算出

當a（λ）＝0.1dB時所對應的波長λ（λ應取大的一個）；衰減（dB）0.1截止（如1265nm）波長（nm）波長λP1P10.9XXXXYYYY1.0XXXXYYYY1.1XXXXYYYY1.2XXXXYYYY1.3XXXXYYYY1.4XXXXYYYY1.5XXXXYYYY7、光學連續性（通斷性）7.1光學連續性不是光纖性能的測試項目，但對光纖由于機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現的，所以必須采用一種簡單的方法來判斷光纖的連續性；7.3方法：測量時，將OTDR設置在“實時”狀態，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，反復幾次以確定，這時我們就認為光纖是連續的，否則光纖可能不連續，應立即進行雙向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規定為60mm）的圓柱上100圈，所引起的附加衰減應不大于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不大于0.05dB；8.3宏彎損耗常常發生在光纜鏈路中的“接頭盒”中，或者光纖排纖不良的情況下；例如：當光纖1550nm等長波長上出現段差時，往往是因為排纖不良引起的宏彎現象，一般通過復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容纖盤示意圖三、光纖的機械性能1、張力篩選1.1目的：將整個光纖制造長度上的強度低于或等于篩選應力的點去除，保證光纖具有最低的可靠強度；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為已經通過了篩選試驗；1.3篩選機理：σaσp放線加載篩選卸載收線≤10％σptitdtu2、抗拉強度2.1目的：為了驗證經過張力篩選后的具有最低強度的光纖所具有的破斷力，需要對光纖進行抗拉強度的試驗。2.2試驗方法：將光纖（標距長度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n次（FSO規定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生