【正文】 2 2221 nnac?? ?? () 。 截止波長測量 根據(jù)式 ()和式 ()， 對常規(guī) 單模光纖 ， 通過對折射率分布的測量 ， 確定纖芯半徑 a， 纖芯 和 包層 的折射率 n1和 n2， 由式 ()就可以計(jì)算出理論 截止波長 λc。 時域法 是測量通過光纖的光脈沖產(chǎn)生的脈沖展寬 ， 又稱脈沖法 ； 頻域法 是測量通過光纖的頻率響應(yīng) ， 又稱 掃頻法 。 損耗測量 光纖損耗測量有兩種基本方法：一種是測量通過光纖的傳輸光功率 ， 稱 剪斷法和插入法 ；另一種是測量光纖的后向散射光功率 ， 稱 后向散射法 。 光纜特性 彎曲特性 溫度特性 光纖特性測量方法 光纖的特性參數(shù)很多 ， 基本上可分為 幾何特性 、 光學(xué)特性 和傳輸特性 三類 。 根據(jù)使用條件 光纜 可以分為： 室內(nèi)光纜 、 架空光纜 、 埋地光纜和管道光纜 等 。 2. 護(hù)套 護(hù)套 起著對纜芯的機(jī)械保護(hù)和環(huán)境保護(hù)作用 ， 要求具有良好的抗側(cè)壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力 。 中心束管式 把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中 ， 加強(qiáng)件配置在套管周圍而構(gòu)成 。 圖 (a) 6芯緊套層絞式光纜 (架空 、 管道 )； (b) 12芯松套層絞式光纜 (直埋防蟻 )； (c) 12芯骨架式光纜(直埋 )； (d) 6~48芯束管式光纜 (直埋 )； (e) 108芯帶狀光纜；(f) LXE束管式光纜(架空 、 管道 、 直埋 )； (g) 淺海光纜； (h) 架空地線復(fù)合光纜 (OPGW) 填充油膏緊套光纖中心加強(qiáng)件包帶鋁縱包PE 護(hù)層( a )填充繩( 聚乙烯)第一單元松套管( 6 芯)第二單元松套管( 6 芯)包帶皺紋鋼帶PE 層尼龍 12 外護(hù)層中心加強(qiáng)件填充油膏( b )P E外 護(hù)層皺紋鋼帶塑料骨架中心加強(qiáng)件緊套光纖( c )PE 外 護(hù)層鋁縱包鋼絲( 分散加強(qiáng))高強(qiáng)度塑料光纖束管6 ～ 48 芯光纖( d )外護(hù)層金屬加強(qiáng)件塑料繞包帶帶狀光纖單元帶狀線( e )單根金屬加強(qiáng)件高密度 PE 護(hù)層開索鄒紋鋼護(hù)套防潮層高強(qiáng)度塑料束管4 ～ 48 芯光纖( f)內(nèi)金屬或高強(qiáng)度塑料線光纖光纖或聚乙烯填充線聚乙烯銅管聚乙烯聚丙烯內(nèi)層鋼絲鎧裝外層鋼絲鎧裝( g )隔熱襯材光纖高強(qiáng)度塑料線鋁管鋁扇形體鋁包鋼線( h )光纖塑料光纜 的基本型式 層絞式 把松套光纖繞在中心加強(qiáng)件周圍絞合而構(gòu)成。 被覆光纖 是光纜的核心 ， 決定著光纜的傳輸特性 。 圖 光纖使用壽命和應(yīng)力比的關(guān)系 1010210410610810100 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 020 年1 年1 日1 小時1 分20 年應(yīng) 力 比 ?r / ?p使用壽命tr / sn＝20n＝13 圖 (芯線 ) (a) 緊套； (b) 松套； (c) 大套管； (d) 帶狀線 緊套一次被覆光纖松套大套管一次被覆光纖帶狀線( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 光纜一般由 纜芯 和 護(hù)套 兩部分組成 ， 有時在護(hù)套外面加有鎧裝 。 設(shè)對光纖進(jìn)行拉伸應(yīng)力篩選時 ， 施加的應(yīng)力為 ζp， 作用時間為 tp(設(shè)為 1s)； 長期使用時 ， 容許施加的應(yīng)力為 ζr， 作用時間為 tr，斷裂概率為 106km一個斷裂點(diǎn) 。 二次被覆光纖有 緊套 、 松套 、 大套管 和 帶狀線 光纖四種 ， 見圖 。 表 光纖特性的標(biāo)準(zhǔn) 光纜基本要求 保護(hù)光纖固有機(jī)械強(qiáng)度的方法 ， 通常是采用 塑料被覆 和 應(yīng)力篩選 。 色散補(bǔ)償光纖 其特點(diǎn)是在波長 μm具有大的負(fù)色散 。 μm損耗最小的單模光纖 其特點(diǎn)是在波長 μm色散為零 ， 在 μm色散為 17~20 ps/(nm 是第二代單模光纖 ， 其特點(diǎn)是在波長 μm色散為零 ， 損耗又最小 。km－1)波長 / n m0 . 0S I FG I FS M F0 . 51 . 02 . 02 . 53 . 03 . 54 . 01 . 51 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0ab cdeabcde8 5 01 3 0 01 3 1 01 3 8 01 5 5 01 . 8 10 . 3 50 . 3 40 . 4 00 . 1 9nm d B / k m( a ) ( b )1 . 8 光纖標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用 (GIF)光纖 應(yīng)用于中小容量 、 中短距離的通信系統(tǒng) 。 圖 (a) 三種實(shí)用光纖； (b) 優(yōu)質(zhì)單模光纖 波長 / ? m損耗 /( dB 單模石英光纖 的 零色散波長在 μm， 還可以把零色散波長從 μm移到 ， 實(shí)現(xiàn)帶寬最大損耗最小的傳輸 。 由圖 ：從 多模突變型 (SIF)、 漸變型 (GIF)光纖 到單模 (SMF)光纖 ， 損耗依次減小 。 圖 單模光纖損耗譜， 示出各種損耗機(jī)理 0 . 0 10 . 0 50 . 10 . 51510501000 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6實(shí)驗(yàn)波 導(dǎo) 缺 陷紫 外 吸 收瑞 利 散 射紅外吸收波長 / ? m損耗 / (dB 散射損耗 主要由材料微觀密度不均勻引起的 瑞利 (Rayleigh )散射 和由光纖 結(jié)構(gòu)缺陷 (如氣泡 )引起的散射產(chǎn)生的 。 PdzdP ???() 1. 圖 單模光纖 的損耗譜 ， 圖中示出各種機(jī)理產(chǎn)生的 損耗與波長 的關(guān)系 ， 這些機(jī)理包括 吸收損耗 和 散射損耗 兩部分 。 偏振模色散 Δτ取決于光纖的 雙折射 ， 由 Δβ=βxβy≈nxknyk得到 ， )(11 yx nncdkdc ????? ??() )/(lg100kmdBPPL i??() 光纖損耗 損耗 的存在 光信號 幅度 減小 限制系統(tǒng)的 傳輸距離 。 由于存在 偏振模色散 ， 即使在色度色散 C(λ)=0的波長 ， 帶寬也不是無限大 ， 見圖 。 偏振模色散本質(zhì)上是 模式色散 ， 由于模式耦合是隨機(jī)的 ， 因而它是一個統(tǒng)計(jì)量 。 同樣可以選取使 ζ2最小的最佳 ζ1。 在長度為 L的單模光纖上 ， 輸入和輸出的光脈沖都是 高斯型 ，其 rms 脈沖寬度分別為 ζ1和 ζ2， 經(jīng)計(jì)算得到 21202122 )4(0?????cLC?? () 21021 )4( )(0 LCc??? ?最佳() 由此得到最佳輸出 脈沖寬度 (ζ2)最佳 = 最佳)(2 1?() 中等譜寬 ：設(shè) 光源的頻譜寬度 Δωλ和調(diào)制帶寬 Δωs相近(Δωλ≈Δωs)， 這相當(dāng)于頻譜寬度較大的 單縱模激光器 。 根據(jù)式 ()， 可以選取使輸出脈沖寬度 ζ2最小的最佳輸入脈沖寬度 ζ1 單色光源 ：設(shè) Δωλ (光源頻譜寬度 ) Δ ωs (調(diào)制帶寬 ) 且中心波長不受調(diào)制的影響 。 / ? m 上式右邊第二項(xiàng)為光纖產(chǎn)生的 脈沖展寬 。 179。178。214。 207。 201。 201。 196。 213。 10 nm198。 ? 163。 5n m161。 ? 163。 2n m161。 ? 163。km)1101001000100001. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6161。237。248。00 2 )()( 2 ?? ??? LCLC ?? () 由長度為 L 2)(21 239。 由式 ()可以計(jì)算出 3dB光帶寬 ， 圖 單模光纖 帶寬和波長的關(guān)系 。 這相當(dāng)于 多縱模半導(dǎo)體激光器 的情況。 0)()(?????ddc 光源的影響 存在色散 ［ C(λ)≠0］ 的條件下 ， 光源對 光纖脈沖展寬 的影響可以分為三種情況 。 式中 ， λ0為 中心波長 。km)163。(nm161。 / (ps161。201。 / ? m201。 179。 1001020178。1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 1. 7163。 185。179。 206。 210。 201。201。 204。 198。 201。 SiO2材料 M2(λ)的近似經(jīng)驗(yàn)公式為 圖 不同結(jié)構(gòu)單模光纖的色散特性 1. 1201。 式 ()第二項(xiàng)為 波導(dǎo)色散 ，其中 δ=(n3n2)/(n1n3)， 是 W型單模光纖 的結(jié)構(gòu)參數(shù) ， 當(dāng) δ=0時 ，相應(yīng)于常規(guī) 單模光纖 。 上式右邊第一項(xiàng)為 材料色散 ))/)(1 2 7 3()(102 kmnmpsM ???? ? ??? 式中 ， λ的單位為 nm。 由式 ()可以推導(dǎo)出單位長度光纖的 時間延遲 dkdc?? 1?3. 單模光纖的色散 色度色散 材料色散 和 波導(dǎo)色散 總稱為 色度色散 (Chromatic Dispersion )， 常簡稱為色散 ， 它是 時間延遲 隨 波長變化產(chǎn)生的結(jié)果 。 圖 三種不同光源的均方根脈沖展寬與折射率分布指數(shù)的關(guān)系 1. 00. 10. 011. 6 1. 8 2. 0 2. 2 2. 42. 6 2. 8折射 率分 布指 數(shù) g均方根脈沖展寬? / (ns 當(dāng)用 分布反饋激光器 時 ， 最小 ζ約為 ns， 相應(yīng)的帶寬達(dá)到 10 GHz 當(dāng) g=g0時 ， ζ達(dá)到最小值 。 對于一般 多模光纖 ， 第一項(xiàng)是主要的 ， 其他兩項(xiàng)可以忽略 ， 由式 ()簡化得到 ζ模間 ≈ 212??? ?dndcL? () 圖 rms脈沖展寬 σ和 折射率分布指數(shù) g的關(guān)系 。 當(dāng) g→∞ 時 ， 相應(yīng)于 突變型光纖 ， 由式 ()簡化得到 當(dāng) g=2+ε時 ， 相應(yīng)于 rms 脈沖展寬達(dá)到最小值的 漸變型光纖 ， 由式 ()簡化得到 211111211 )]232)((1)(2)[( ??????????? ggCNaaCNnncL ????? ?模間() cLNg32)(1 ????模間?() () cLNg34)2(21???? ? ζ模間