光纤与光缆的截止波长
光缆截止波长测试方法-概述说明以及解释
光缆截止波长测试方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述光缆截止波长测试方法是光缆测试中的一项重要内容，它是确定光缆传输特性的关键参数之一。
光缆截止波长即表示光信号在光纤中传输时的最大波长，超过这个波长的光信号会发生严重的衰减和失真，影响传输质量和距离。
因此，准确、可靠地测试光缆的截止波长对于确保通信系统的稳定性和性能至关重要。
在光缆截止波长测试中，常用的方法是使用光源和光功率计进行测试。
测试过程中，光源会发出不同波长的光信号，而光功率计则用于测量不同波长下光信号的强度。
通过记录不同波长下的光功率值，并分析其变化趋势，我们可以确定光缆的截止波长。
需要注意的是，在进行光缆截止波长测试时，还应当考虑到光源的稳定性和准确性，以及光功率计的灵敏度和精确度。
同时，测试环境的稳定性和一致性也对测试结果产生影响，在测试时需要将这些因素考虑进去，并进行必要的校准和控制。
总之，光缆截止波长测试方法是光缆测试中的一项重要内容，它可以帮助我们准确地确定光缆的传输特性，保证通信系统的稳定性和性能。
在实际测试中，我们需要选择合适的光源和光功率计，并注意测试环境的稳定性，以获取可靠的测试结果。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章结构意在组织整篇文章，为读者提供清晰的逻辑框架，使读者能够更好地理解和消化文章内容。
本文将按照以下结构展开：第一部分是引言，引言将概述本文的主题和内容，并给出文章的目的和意义。
第二部分是正文，正文将详细介绍光缆截止波长测试方法的要点和相关知识。
2.1 光缆截止波长测试方法要点1：本部分将详细介绍光缆截止波长的概念、测试原理和测试步骤，并讨论如何选择合适的测试设备和仪器。
2.2 光缆截止波长测试方法要点2：本部分将进一步讨论光缆截止波长测试中需要注意的问题，包括测试环境的影响、数据的分析与解释等。
第三部分是结论，结论将对前文进行总结，并提出作者的观点和建议。
3.1 总结要点1：本部分将概括全文，重点强调光缆截止波长测试方法的重要性和实用性，并总结出本文讨论的关键问题和结论。
光纤中的波长
光纤中的波长光纤作为一种传输光信号的重要媒介，其特点是具有高速、大容量、低损耗等优势。
而光信号的传输又与光的波长密切相关。
本文将以光纤中的波长为主题，探讨光纤中波长的意义、特性以及相关应用。
一、波长的定义和单位波长是指光波在介质中传播一个完整周期所需要的距离，通常用λ表示，单位为纳米（nm）。
在光的电磁波谱中，不同波长的光波具有不同的特性和应用。
二、光纤中的波长范围光纤传输的波长范围通常是从800纳米到1600纳米。
这个范围内的光波被称为光纤通信的窗口。
其中，850纳米、1310纳米和1550纳米是光纤通信中最常用的波长。
三、不同波长的特性和应用1. 850纳米波长850纳米波长的光波属于近红外光，具有较短的传输距离和较大的衰减。
这种波长的光波主要应用于短距离传输，例如局域网和数据中心内部的通信。
2. 1310纳米波长1310纳米波长的光波属于近红外光，具有较长的传输距离和较小的衰减。
这种波长的光波被广泛应用于长距离光纤通信，如城域网和广域网。
3. 1550纳米波长1550纳米波长的光波属于中红外光，具有最小的衰减和最长的传输距离。
这种波长的光波被广泛应用于光纤通信的骨干网和长距离传输。
四、波分复用技术波分复用技术（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）是利用不同波长的光波在同一根光纤中传输不同的信号。
这种技术可以极大地提高光纤传输的容量和效率。
目前常用的WDM技术包括密集波分复用（DWDM）和波分多路复用（CWDM）。
DWDM技术允许在光纤中传输数十个波长的光信号，从而大幅增加了光纤的传输容量。
CWDM技术则可以传输较少的波长，但成本较低，适用于短距离通信。
五、光纤中波长选择的影响因素在光纤通信中，选择合适的波长对于传输的质量和距离都有重要影响。
以下是一些影响因素：1. 光纤的材料和结构：不同材料和结构的光纤对于不同波长的光波有不同的响应特性，需要选择合适的波长以获得最佳传输效果。
光纤的弯曲损耗、抗弯曲光纤标准G.657及试验
二、光纤弯曲与截止波长的关系
MAC=MFD/λ c，用于表征单模光纤弯 曲（宏弯和微弯）灵敏度的特征，弯曲 损耗随着MFD减小、λ c增加而减小，即 MAC值越小对弯曲损耗越有利。 G.650.1中提到：“光纤截止波长可 以和模场直径结合起来评估光纤的弯曲 敏感性。截止波长大而模场直径小的光 纤更能耐受弯曲。这就是为什么常常想 要规定较大的截止波长c, 哪怕该参 数的上限超过工作波长。但所有的实际 安装技术和光缆设计都应确保缆截止波 长小于工作波长。”这句话很好地解释 了大多数光纤厂家将光纤出厂的截止波 长上限规定为1330nm甚至更高，以及 G.655光纤的截止波长超出PK2200测试 波长范围的原因。 设计图：
一、光纤弯曲损耗的理论和计算
光纤的弯曲损耗归根揭底是由于光不满足全内反射的条件 而造成的。它可分为宏弯损耗和微弯损耗两种：
宏弯损耗：当光纤弯曲时，光在弯曲部分中进行传输，当 超过某个临界曲率时，传导模就会变成辐射模，从而引起光束 功率的损耗。 微弯损耗：微弯曲相应于光纤在其正常（直的）位置附近 以微小偏移作随机振荡。尽管偏移量小（曲率半径可以和光纤 的横截面尺寸相比拟），但振荡周期一般也很小，因而可能发 生急剧的局部弯曲。微弯主要是由制造和安装过程中的应变、 以及由于温度变化引起的光缆材料尺寸变化引起，例如受到侧 压力或者套塑光纤在温度变化时产生的微小不规则弯曲。
( nm )
………………….(7)
光缆结构的松紧也影响截止波长（主要是由于引起微弯），一般而言，对 于同一种光纤，松套光缆截止波长降低较小，带状光缆次之，紧套光纤成缆 后其截止波长降低最大[2]。表2给出了试验结果。 表2 光纤光缆截止波长数据统计平均值
光缆结构 松套光缆 带状光缆 紧套单芯缆 光纤λ cf （nm） 光缆λ cc （nm） 1251 1273 1283 1176 1192 1174 截止波长差 （nm） 75 81 109
光纤截止波长测试
光纤截止波长测试及影响因素涂昌伟 Tu changwei成都中住光纤有限公司 Chendu SEI Optical Fiber Co.,Ltd摘要：现代光纤通信中单模光纤已经作为的光传输主要媒介，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Abstract: A Singlemode fiber is a primary optic transmission medium in modern Fiber-optic communication. With the fiber transmission theory ，we solve wave equations according to fiber ’s core-cladding boundary and know that fiber transmits only by Singlemode(LP01 mode) if the higher mode(LP11 mode) is cut-off. That wavelength is defined as cut-off wavelength. The system ‘s operating wavelength must be greater than the fiber cut-off wavelength in transmission-lank. The International Telecommunication Union Standardization Sector(ITU-T) rule the cut-off wavelength measuring method ,the substitution method and the corresponding standard by the deferent measuring factor and condition. This article describe the optic spectral transmitted power technique which measure the cut-off wavelength and the influent factor.Key words: a Singlemode fiber, cut-off wavelength, an optic spectral transmitted power technique一． 截止波长的物理概念和定义根据光纤中光传输的标量波动方程求解可知，单模光纤LP11模的截止波长为：∆=221n V acc πλ 1-1 对于阶跃型光纤，Vc=2.40483。
光纤截止波长测试及影响因素
光纤截止波长测试及影响因素涂昌伟 Tu changwei成都中住光纤有限公司Chendu SEI Optical Fiber Co.,Ltd摘要：现代光纤通信中单模光纤已经作为的光传输主要媒介，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Abstract: A Singlemode fiber is a primary optic transmission medium in modern Fiber-optic communication. With the fiber transmission theory ，we solve wave equations according to fiber ’s core-cladding boundary and know that fiber transmits only by Singlemode(LP01 mode) if the higher mode(LP11 mode) is cut-off. That wavelength is defined as cut-off wavelength. The system ‘s operating wavelength must be greater than the fiber cut-off wavelength in transmission-lank. The International Telecommunication Union Standardization Sector(ITU-T) rule the cut-off wavelength measuring method ,the substitution method and the corresponding standard by the deferent measuring factor and condition. This article describe the optic spectral transmitted power technique which measure the cut-off wavelength and the influent factor.Key words: a Singlemode fiber, cut-off wavelength, an optic spectral transmitted power technique一． 截止波长的物理概念和定义根据光纤中光传输的标量波动方程求解可知，单模光纤LP11模的截止波长为： ∆=221n V a cc πλ 1-1 对于阶跃型光纤，Vc=2.40483。
截止波长
10 log
PLP11 PLP01
0.1dB
在此定义中，第一高阶模 LP11，在截止波长处将衰耗掉 19.3dB。 依据此定义， 还分别给出了光纤截止波长λ c 与光缆截止波长λ cc 的测试样品的采集标 准 光纤截止波长λ c 的测试样品： 一段 2 米长，未成缆光纤，中间绕一半径为 140 mm 的圆环。 光缆截止波长λ cc 的测试样品： A） 取一段长 22 米的光缆，其中两端各包 1 米长的未成缆光纤，为了模拟接头盒的效 果，两端各绕制一个半径为 40 mm 的圆环。 由于一般的光纤生产厂没有成缆的光纤，因而 ITU，IEC 和 EIA 提出另一种，可供光纤 生产厂的测试样品的采集标准： B） 一段长 22 米的未成缆光纤，将中间 20 米绕制成半径≥140 mm 的若干个圆环，两 端仍然各含一个半径为 40mm 的圆环。 Bellcore 文件 GR-20 提出了一种简便的测试样品的采集标准： C）一段两米长的光纤，其中绕制两个半径 40 mm 的圆环。 但是，这种测试方法仅对 MCSM 单模光纤，才能给出等值的结果。 三· 测试结果的比较 文献[1]中对两种未成缆 MCSM 光纤的光缆截止波长的测试方法进行了比较[测试样品 的采集标准（B）和（C）]。测试样品选择了一些截止波长超过标准的光纤，以便发现最佳 的映射图形。图 1，给出了两个测试标准所得到的光纤与光缆截止波长的对应结果。 由下图可以看出，由两种未成缆光纤测试标准给出的结果所拟合的曲线非常吻合（ 22 米未成缆光纤及 Bellcore 2 米未成缆光纤） 。 这说明光纤样品的长度对光缆截止波长的测量
图4 截止波长的分布 1400 1300 1200 1100
11 13 15 17 截止波长
位置
1 ． Ir. P ete r P rleun is, the cable and fiber cu t o ff l Fiber BV P O Box 1136, 5602 BC Eindho ven th e Netherlan d. 2. 何珍宝, PCVD 光 纤 的 均 匀 性 ， 光 电 产 品 世 界 ， 2000 年 第 11 期 .
ITU-T G.652单模光纤和光缆的特性
国际电联 2005 版权所有。未经国际电联事先书面许可，不得以任何手段复制本出版物的任何部分。
ii
ITU-T G. 652 建议书（06/2005）
ITU-T G.652 建议书
单模光纤和光缆的特性
摘要
本建议书描述了单模光纤和光缆的几何、机械及传输属性，光纤的零色散波长约为 1310nm。这 种光纤原本是为在 1310nm 波长范围内使用而进行优化的，但也可以用于 1550nm 波长范围。这个最 初于 1984 年编制的最新版本的建议书明确提出，PMDQ 必须在未成缆光纤上标明，并缩小某些容差。 本版旨在保持此光纤在高性能光传输系统不断发展的情况下继续取得商业成功。
表3g652c属性类似于g652a允许在1360nm到1530nm的扩展波长范围内的部分传表4g652d属性类似于g652b允许在1360nm到1530nm的扩展波长范围内的部分传652062005652a波长1310nm标称值范围8695标称值1250核壳同心度误差最大值06包层不圆度最大值10光缆截止波长最大值1260半径30mm100宏弯损耗在1550nm区域的最大值01db表面应力最小值069gpa0min1300nm0max1324nm色散系数0max0092psnmkm在1310nm区域的最大值05dbkm衰减系数在1550nm区域的最大值04dbkm20光缆001pmd系数最大pmdq05pskm注根据62的规定确定了未成缆光纤的最大pmd652062005652b波长1310nm标称值范围869506m标称值1250m包层直径核壳同心度误差最大值06m包层不圆度最大值10光缆截止波长最大值1260nm半径30mm100宏弯损耗在1625nm区域的最大值01db表面应力最小值069gpa0min1300nm0max1324nm色散系数0max0092psnmkm衰减系数在1310nm区域的最大值04dbkm在1550nm区域的最大值035dbkm在1625nm区域的最大值04dbkm20根光缆001pmd系数pmd的最大值020pskm注根据62的规定确定了未成缆光纤 参考性文献 ........................................................................................................................
光缆技术指标
3-1、光缆主要技术要求及指标1 光缆中的光纤光缆中的光纤1.1.1使用ITU-T 建议的单模光纤。
1.1.2每一包中的所有光缆及光缆中的所有光纤为同一型号和同一来源（同一工厂、同一材料、同一制造方法和同一折射率分布）。
每盘光缆保证没有光纤接头。
1.1.3 模场直径（1310nm）标称值：μm偏差：不超过±μm模场直径（1550nm）标称值：μm偏差：不超过±μm1.1.4 包层直径标称值：125μm偏差：不超过±1μm1310nm波长的模场同心度偏差：小于μm。
1.1.6包层不圆度：小于1%。
1.1.7 截止波长截止波长满足下述λcc或λc要求：λc （在2米光纤上测试）：1100～1330nmλcc（在20米光缆+2米光纤上测试）：≤1270nm1.1.8 光纤衰减系数（1）在1310nm波长上的最大衰减系数为km在1285～1330nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1310nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过km。
在1550nm波长上的最大衰减系数为km在1480～1580nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过km。
（2）光纤衰减曲线具有良好的线性并且无明显台阶。
用光时域反射计（OTDR）检测任意一根光纤时，在1310nm和1550nm处500m光纤的衰减值不大于（αmean+）/2,αmean是光纤的平均衰减系数。
1.1.9光纤在1550nm波长上的弯曲衰减特性以37.5mm的弯曲半径松绕100圈后,衰减增加值小于。
1.1.10 色散零色散波长范围为（1300～1324）nm。
最大零色散点斜率不大于ps /(nm2·km)。
1288～1339nm范围内色散系数不大于ps /(nm·km)。
1271～1360nm范围内色散系数不大于ps /(nm·km)。
1550nm波长的色散系数不大于18 ps /(nm·km)。
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光纤与光缆的截止波长
一、概述
单模光纤,顾名思义,应当只能传输一种模式(基模LP01)的光,以便尽可能的为通信系统提供最大带宽。
但这种行为取决于窗口的工作波长以及光纤的性能参数,如光纤的芯径以及芯、包层间的折射率的差值Δ。
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。
理论分析表明,光纤中能够传播的模式数是有限的,只有满足全反射和相位一致条件的模式才能在光纤中传播,而其它模式则被截止。
实现单模传输条件是：归一化频率V小于其归一化截止频率Vc(V≤Vc)。
α- 折射率分布指数
对阶跃型多模光纤:α→∞,Vc =2.405
抛物型光纤:α=2,Vc =3.533
三角形折射率分布:α=1,Vc =4.379
对应的截止波长λc为：
n1- 芯折射率指数
a - 芯径
Δ-相对折射率
理论截止波长对通信网络的设计,用途不大,因而国际标准化组织ITU、IEC和EIA都定义了实际截止波长的测定方法,给出了光纤截止波长λc与光缆截止波长λcc的国际标准。
光纤截止波长一般由光纤制造商测定。
光缆截止波长与光纤截止波长有很强的关联性,另外还与光纤及光缆的类型,长度以及附加环有关。
光缆截止波长实质上要比光纤截止波长低,对系统设计者而言,光缆截止波长更为有用。
为避免模式噪音问题,光缆截止波长应低1250nm,这也是多数系统的最小工作波长。
二、截止波长的国际标准
根据ITU的推荐G.650, 截止波长可定义为：
当光波长大于该波长时,高阶模全功率PLP11与基模全功率PLP01间的比率将降至0.1 dB以下。
在此定义中,第一高阶模LP11,在截止波长处将衰耗掉19.3dB。
依据此定义,还分别给出了光纤截止波长λc与光缆截止波长λcc的测试样品的采集标准光纤截止波长λc 的测试样品：
一段2米长,未成缆光纤,中间绕一半径为140 mm的圆环。
光缆截止波长λcc的测试样品：
A)取一段长22米的光缆,其中两端各包1米长的未成缆光纤,为了模拟接头盒的效果,两端各绕制一个半径为40 mm的圆环。
由于一般的光纤生产厂没有成缆的光纤,因而ITU,IEC和EIA提出另一种,可供光纤生产厂的测试样品的采集标准：
B)一段长22米的未成缆光纤,将中间20米绕制成半径≥140 mm的若干个圆环,两端仍然各含一个半径为40mm的圆环。
Bellcore文件GR-20提出了一种简便的测试样品的采集标准:
C)一段两米长的光纤,其中绕制两个半径40 mm的圆环。
但是,这种测试方法仅对MCSM单模光纤,才能给出等值的结果。
三、测试结果的比较
文献中对两种未成缆MCSM光纤的光缆截止波长的测试方法进行了比较[测试样品的采集标准(B)和(C)]。
测试样品选择了一些截止波长超过标准的光纤,以便发现最佳的映射图形。
图1,给出了两个测试标准所得到的光纤与光缆截止波长的对应结果。
由两种未成缆光纤测试标准给出的结果所拟合的曲线非常吻合(22米未成缆光纤及Bellcore 2米未成缆光纤)。
这说明光纤样品的长度对光缆截止波长的测量结果,没有多大影响,至少对MCSM光纤是这样的。
即使光纤的截止λc达到1330nm,但光缆截止波长仍然低于1250nm。
在这些测试标准中,截止波长大约漂移100nm；大多数漂移是由于两种测试方法所定义的不同的弯曲所引起的(光纤是一个半径140mm的圆环,光缆的是二个40mm的圆环)。
我们对市场上G.655光纤的进行取样测试,也可发现同样的的变化趋势,光纤在成缆前后其截止波长有较大幅度的降低,只是G.655光纤,在成缆前后其截止波长降低幅度要大于G.652光纤,一般其漂移量都达到150nm以上,这就是说对G.655光纤而言,其光纤的截止波长达到1600nm,其光缆截止波长
也可满足要求。
由于长飞公司是中国最大的光纤与光缆的生产企业,具有齐全的光纤与光缆的检测手段；故光纤的截止波长是采用ITU推荐的G.650标准进行测试的,光缆的截止波长的测试是采用方法A。
四、截止波长的工艺控制
由截止波长的理论方程可知,光纤的截止波长与光纤的芯径的大小,相对折射率的高低及归一化频率有关,而归一化频率又与光纤的剖面结构有关。
故光纤的截止波长的控制对不同类型的光纤具有不同的要求,对不同的制造工艺会采取不同的方法；具体而言,芯径越大,相对折射率越高则截止波长越高。
对应力较大的预制棒而言,拉丝的张力对截止波长有显著的影响,即拉丝张力越大,则截止波长越高。
对不同类型的光纤,其截止波长的控制也有很大的不同。
比如,对G.652光纤而言,ITU给出的光纤截止波长的控制范围为1150 ~ 1330nm,基本可以保证光缆的截止波长应小于1250nm；而G.655光纤的截止波长则未作要求,但光缆的截止波长应小于1480nm。
为何成缆后光纤的截止波长会大副降低呢？其原因如下：当工作波长略小于截止波长时,在光纤系统中有LP01基模LP11高阶模同时出现,但此时,高阶模LP11接近截止区,LP11高阶模的光功率,绝大部分分布在包层中,光场的约束性极差。
这样的模场分布其传输性能极不稳定,由于光纤在光缆结构中,光纤不可避免处于弯曲,微弯状态,加上光纤本身由于工艺造成的几何尺寸的偏差,均能使此类经过很短的距离(通常是几米)的传输后,转换为辐射模,而被截止。
而不同类型的光纤,其在成缆后的截止波长降低的幅度也不相同；具体而言,G.655光纤要比G.652的光纤降低的幅度大。
这是因为,为了增强光纤的抗弯曲性能,现在商用的G.655在剖面设计时,都采用了W型结构。
外环的作用主要是可增大有效面积并降低弯曲损耗,同时,改变光纤的零色散点。
外环将光从中心拉出来可使光具有较大的场分布,增大了有效面积,同时外环将约束光在包层的传播,而防止了光波在包层转变为泄漏模,改善了弯曲性能。
由于在外环内传输的光为高阶模LP11,处于未成缆状态时,较稳定,光纤具有较高的截止波长；当成缆后,高阶模LP11不稳定,易被截止,故光缆截止波长降低幅度大。
多年来光纤传送系统的使用实践也表明,当光纤传输系统的工作波长适当小于光纤的截止波长,光纤仍然能工作在单模运行状态。
五、光纤截止波长与光纤的均匀性
光纤的截止波长是沿整个光纤而发生变化的；截止波长变化越小,说明光纤的均匀性越好。
而光纤的均匀性,对光缆施工中的接续操作产生影响,由此产生的接头损耗和反射光的增加都会影响通信系统的运行效果。
对整个光纤预制棒而言,当完成拉丝后,其光纤截止波长的分布可以反映出该预制棒的均匀性。