光纤培训资料

光纤事业部教育培训资料一、光纤测试部分1.几何尺寸2.传输性能3.机械性能4.环境性能二、光纤标准部分1.G.652单模光纤2.单模光纤检验规程3.光纤不合格品管理标准4.产品标识和可追溯性管理标准光纤测试部分•光纤的几何参数是最基本的参数，它们除对光纤的传输性能和机械性能有影响外，还对光纤的接续损耗产生很大的影响；它们是光纤物理尺寸制造的依据，在光纤制造过程中要严格控制光纤的几何尺寸，并进行严格的测量；•按照CCITT及IEC的推荐，多模光纤的几何参数包括“纤芯直径、包层直径、芯不圆度、包层不圆度、芯/包同心度误差等”；单模光纤的几何参数包括“包层直径、包层不圆度、芯/包同心度误差等”；一、光纤的几何参数1、光纤的典型结构①②③④代号结构名称材料①二次涂层UV固化树脂②一次涂层UV固化树脂③包层微量掺杂的石英玻璃④纤芯掺Ge成分的石英玻璃备注：折射率大小关系：n①＞n②＞n④＞n③2、几何参数的定义（单模、多模）DdDmaxDmindmaxdminΔx纤芯直径包层直径2minmaxddd2minmaxDDD包层不圆度芯/包同心度误差%100minmaxDDD包x纤芯、包层区域的最大直径定义为纤芯直径和包层直径，分别用d和D表示。但通常情况下，纤芯、包层的边界均不是理想的圆，二者也不同心，所以用下面的图和公式进行阐述：1、衰减•定义：它是光纤中光功率减少的一种度量，它取决于光纤的工作波长和长度，一般来说，用单位长度的衰减即衰减系数来反映光纤衰减性能的好坏。•公式：光在光纤中传播时，光功率是沿光纤长度方向呈指数规律减少的，即：二、光纤的传输参数（单模）12LP1(λ）P2(λ）被测光纤)()()(log10)(21dBPPA上式中：P1(λ)：在波长为λ时，通过横截面1的光功率；P2(λ)：在波长为λ时，通过横截面2的光功率；L：横截面1和横截面2之间的距离；衰减系数a(λ)＝A(λ)/L(dB/km)1.1测试方法•截断法（基准测试方法）－－在不改变注入条件下，分别测出通过光纤两个点的光功率P1(λ)和P2(λ)，P2(λ)是光纤末端测得的光功率，P1(λ)是截断2m后，2m光纤末端的测得的输出功率，即长光纤的输入光功率；然后按照定义和公式计算得到衰减系数a(λ)。•后向散射法（第一替代法）它是基于光纤中双后向散射信号来提取光纤的衰减系数、长度、衰减均匀性、点不连续性、光学连续性、物理缺陷和接头损耗等信息的一种测试方法；－－将大功率的窄脉冲注入被测光纤，然后在同一端检测光纤后向返回的散射光功率。由于它是经过往返两次的衰减值，所以如图中AB段的衰减系数为：aAB(λ)＝1/2(PA－PB）/LAB长度LAB是根据光在光纤中的传播速度和传输时间换算得到的。C0是真空中的光速＝3*108m/s;n(λ)是波长为λ的光纤群折射率；2)(0tnCL•①光纤输入端由光分路器和耦合器产生的反射；•②散射斜率恒定区；•③由于局部缺陷、连接或耦合造成的不连续性；•④表示散射斜率随波长而变化；•⑤在光纤输出端的波动或反射；•⑥噪声。①②③④⑤ABdB长度图：后向散射法测得的衰减曲线⑥1.2OTDR测试的项目和注意点•长度：在1310nm波长下测得，本公司单模光纤的各波长群折射率分别为：n1310nm＝1.4660；n1383nm＝1.4663；n1550nm＝1.4667；n1625nm＝1.46830；－－将光标A、B，分别置于始端反射脉冲和终端反射脉冲上升边缘的前一点；如果由于接续质量非常反射峰不易分辨而难以确定A点，一般可以重新接续或在接续点的光纤上打一紧绷的小圈；如果末端无反射而不易确定光标B，则可以切割光纤末端，使其产生反射；•波长衰减系数：－－避开光纤的测试盲区（盲区长度一般100～200m），一般我们采用过渡光纤的办法来充分避开盲区；－－一般OTDR的衰减测试方法有LSA（最小2乘法）和2PT（两点法）两种，当光纤有段差时采用2PT结果，其它情况下用LSA结果；－－必要时，应采取双向测量，取平均值，如：靠近调整纤、停机纤、F变等…；dB长度AB•点不连续性的测量点不连续性是指：连续的OTDR信号在朝上或朝下方向的暂时或永久性的局部偏移；－－它是随“脉冲宽度、波长、测量方向”而变化的；－－工程测试中，它是应用两端测试的平均值表示的，如：（+0.03-0.01〕/2=0.01dB;•衰减不均匀性测量它是指：在OTDR曲线长度上，任意500m的衰减值和全长平均500m衰减值之差的最坏值；－－一般光纤曲线平滑良好的情况下，不需要测量不均匀性，当曲线波形不良时要测试；2、衰减谱•衰减谱（如图）形象的描绘了光纤衰减系数和波长的函数关系，同时也给出了光纤的5个工作波长的范围；•它具有三个主要的特征：1〕衰减系数随波长的增大而呈降低趋势；2〕衰减吸收峰与OH-离子有关；3〕在波长大于1600nm后，衰减的增大原因是由微弯损耗和石英玻璃吸收损耗引起的；光纤衰减谱图0.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7543210dB/km波长（μm）单模光纤的截止波长OH－OH－OH－多模应用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1350～1480nmS波段水峰区间C波段L波段备注1280~1340nm1340~14801530~15651565~1625G652单模通信窗口不能利用低损耗,高色散.＞2.5Gb/s色散太大,C波段主流光纤(占90％).宽带色散低长距离需色散补偿和放大(基本不用)城域和接入网CWDM(S,C,L)G652C/D同上能利用同上同上1280~1625nm全波段应用(全波)宽带城域和接入网CWDMG653单模通信窗口不能利用低损耗,低色散,1550nm处单模通信窗口早期海缆应用.C,L窗口不等间色散位移(基本不用)TDM+EDFA高速长距离(基本不用)隔WDM(避开零色散).现不用G654不是单模窗口不能利用λc移至1480nm处.最低损单模通信窗口早期少数无中继海缆应用.λc位移(不能利用)耗及抗弯特性.但高色散(基本不用)光纤工艺复杂,昂贵.现不用G655单模通信窗口不能利用低非零色散,色散斜率大.色散及斜率大早期C波段(1540~1560nm)8或(一般NZDF)(基本不用)高速,长距离DWDM.(基本不用)16ch×2.5Gb/sWDM.现很少用G655不是单模窗口不能利用低非零色散,大Aeff抑制非色散及斜率大弯曲损耗大,色散斜率高.(LEAF)(不能利用)线性.高速,长距离DWDM(基本不用)最适用C波段大容量海缆G655色散不大.高速,不能利用C,L窗口:低非零色散,低色散斜率,低损耗.同时用于S,C,L窗口超高速,(低色散斜率）长距离DWDM超高速,大容量,长距离DWDM大容量,长距离DWDM注：单模光纤带宽资源应用还受激光器、光放大器等限性。主要单模光纤带宽资源应用及局限性3、色散3.1在光纤数字通信系统中，由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这样不同的频率成分和不同的模式成分的传输速度不同，从而引起色散。3.2光纤色散主要有“模间色散、材料色散、波导色散”等；3.3在光纤中，不同速度的信号传过同样的距离所需的时延不同。时延差越大，色散就越严重，因此，常用时延差表示色散程度；3.4单模光纤中只传输基模LP01，总色散由材料色散、波导色散和折射率剖面色散组成，这三个色散都与波长有关，所以单模光纤的总色散也称为波长色散；3.5定义：－－色散是由组成光源谱的不同波长，以不同群速度传输所引起的光纤中单位光源谱宽的光脉冲展宽，用Ps/nm表示；－－色散系数是单位长度光纤的波长色散，单位：Ps/（nm.km）－－λ0是指波长色散为零的波长；－－S0是在零色散波长处，波长色散随波长变化的斜率；3.6色散的测量－－相移法（基准法），通过测量不同波长的光纤的光信号，通过光纤后产生相移量，计算得出不同波长间的相对群时延，再根据时延τ（λi）得到最佳拟合时延曲线τ（λ），通过数学运算得到D（λ）；CD400采用该方法；－－干涉法（第一替代法），按照干涉仪测量原理，测量被测光纤试样和参考通道之间与波长有关的时延，参考通道可以是空气通道也可以是已知群时延谱的单模光纤；S18采用该方法测试；3.6色散产生机理假设谱宽为1285nm～1330nm的激光脉冲被同时注入光纤1285nm1310nm1330nm由于不同波长传输速度不同，一定时间后，光脉冲被展宽。图：纯SiO2材料色散与波长关系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波长（μm）图：改变纤芯半径a来移动零色散波长Dm纯硅2a＝11μm2a＝4.5μm2a＝3.5μmDm+Dw3.7色散特性由图可知，在一定的波长范围内，波导色散和材料色散相反为负值，其幅度由纤芯半径a、相对折射率差Δ及剖面形状决定。通常通过采用复杂的折射率分布形状和改变剖面结构参数的方法获得适量的负波导色散来抵消石英玻璃的正色散，从而达到移动零色散波长点的位置，以使光纤的总色散在所希望的波长上实现总零色散和负色散的目的。色散公式：4、偏振模色散4.1定义：是指单模光纤中的两个正交的主偏振态之间的差分群时延；－－差分群时延，是两个主偏振态之间的群时延的时间差，Ps。4.2测试方法：－－斯托克斯法（基准方法）－－偏振态法（第一替代法）－－干涉法（第二替代法）－－PMD4004.3产生机理Δτ偏振是与光的振动方向有关的光性能。光纤中的光纤传输可描述为完全是沿X轴振动和完全沿Y轴上的振动或一些光在两个轴上的振动。造成单模光纤中的PMD的内在原因是纤芯的椭圆度和残余内应力。它们改变了光纤折射率分布，引起相互垂直的本征偏振以不同的速度传输，造成脉冲展宽。通常在预制棒制造时尽量保证纤芯的圆对称性，并在光纤制造过程中引入“搓扭装置”来保证光纤总长度上的各向（X、Y轴）一致性；外因则是成缆和敷设时的各种作用力，即压力、弯曲、扭转以及光缆连接都会引起PMD。所以在光缆制造过程中要尽量利用可以减小光缆结构对光纤的残余应力的材料和工艺过程。5、截止波长5.1定义：由于最邻近基模LP01模的高阶模是LP11模，所以我们定义：－－使LP11模截止（完全不能传输）的波长称为单模光纤的截止波长λc。或者：高阶模与基模光功率之比减小到0.1dB时所对应的更长波长。5.2光纤的截止波长和模场直径可以用来估算光纤的弯曲敏感性，较大的λc和较小的mfd会得到更好的抗弯曲性能。－－所以为了提高光纤的弯曲敏感性，一般我们在实际生产中会追求较大的λc（由于mfd由母棒决定，同时mfd太小，接头损耗会上升。），甚至会超过工作波长（1285～1330nm），但是，这必须是在实际的安装技术或者光缆结构能确保光缆截止波长λcc是小于工作波长的。－－根据本公司生产光缆的经验，成缆后的截止波长λcc比未成缆的截止波长λc要小80nm～110nm左右。5.3各种截止波长的大小关系：•λc（光纤）〉λcj（跳线缆）〉λcc（光缆）•工作波长λ〉λcj（跳线缆）〉λcc（光缆）5.4测量方法5.4.1光纤截止波长λc的测量：•取2m长的光纤，两端做好端面，注入均匀激励LP01、LP11模的光源（光源的波长范围一般是估计λc值的左右，如：1000～1400nm），同时光纤在试验装置中松绕成直径为280mm的完整的圆，然后测出输出端光功率P1（λ）与波长的关系曲线；•保持注入条件不变，在被测试样上打一直径60mm的小圈，以滤除LP11模，测出P2（λ）与波长的关系曲线；•然后根据公式：计算出当a（λ）＝0.1dB时所对应的波长λ（λ应取大的一个）；)(P)(P10log)21(a输入端输出端280mm输入端输出端φ60mmP1（λ）