弯曲状态下光纤损耗的研究.
弯曲状态下光纤损耗的研究
被测光纤
光 检
测 器
信号处理 与数字显 示
短接光纤
实验仪器及设备
• 实验仪器：红外光源、光功率计、光纤跳 线及G.652光纤组成。G.652是目前广泛使 用的单模光纤，称为1310nm性能最佳的单 模光纤，又称为色散未移位的光纤。按纤 芯折射率剖面，又可分为匹配包层光纤和 下陷包层光纤两类，两者的性能十分相近， 前者制造简单，但在1550nm波长区的宏弯 损耗和微弯损耗稍大；而后者连接损耗稍 大。
弯曲损耗的类型
•宏弯损耗：它是由光纤实际应用中必需的盘绕、曲折等引起 的宏观弯曲导致的损耗；它是曲率半径比光纤的直径大得多 的弯曲引起的损耗。
微弯损耗：微弯曲是因为光纤在制造过程中内部的应力没
有完全释放而造成的，也可能是使用过程中由于光纤各个部 分受力不均热胀冷缩的不同而导致的损耗。
目前的研究现状 • 在以上背景下，G.657光纤因而应运而生， 与其他光纤相比，它具有极好的弯曲能力， 其适用于光纤接入网，包括位于光纤接入 网终端的建筑物内的各种布线，甚至是弯 曲半径最小的墙角。
研究意义 • 光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继 站间隔距离的远近，因此，了解并降低光 纤的损耗对光纤通信有着重大的现实意义。
光纤损耗类型 光纤损耗可分为固有损耗和附加损耗。其 中固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和光 纤本身结构不完善引起的损耗；附加损耗 包括弯曲损耗和连接损耗。对于制成并使 用的光纤，我们无法改变其固有损耗和连 接损耗，所以要想降低其损耗，我们只能 通过降低弯曲损耗来实现。另外，随着接 入网光缆的布放和入户光纤的迅速发展， 室内和机房狭小的弯曲半径和存储空间， 使得对光纤弯曲损耗的要求越来越高。
目前的研究现状在以上背景下g657光纤因而应运而生不其他光纤相比它具有极好的弯曲能力其适用于光纤接入网包括位于光纤接入网终端的建筑物内的各种布线甚至是弯曲半径最小的墙角
光纤的宏弯损耗
光纤的宏弯损耗光纤的宏弯损耗是指光纤在弯曲时会导致光信号损失的现象。
光纤作为一种重要的传输介质，广泛应用于通信、电力、医疗等领域。
然而，由于光纤的特殊结构和材料，当光纤被弯曲时，会产生一定的损耗，影响光信号的传输质量和距离。
光纤的宏弯损耗主要源于两个因素：弯曲半径和光纤的折射率。
当光纤被弯曲时，曲率半径越小，光信号的损耗就越大。
这是因为当光纤被弯曲时，光信号会发生折射，部分光信号会逸出光纤，导致信号损失。
而光纤的折射率则决定了光信号在光纤中的传播速度和路径，直接影响光信号的传输质量和损耗情况。
在实际应用中，为了减小光纤的宏弯损耗，人们通常采取以下几种措施。
首先是选择合适的光纤类型和规格。
不同类型和规格的光纤具有不同的折射率和弯曲特性，选择合适的光纤可以降低宏弯损耗。
其次是合理设计光纤的布线和弯曲半径。
在光纤的布线过程中，应尽量避免过度弯曲，特别是在连接点和转弯处，应保持足够的弯曲半径，以减小光纤的宏弯损耗。
使用光纤连接器和接头时，也需要注意减小宏弯损耗。
合适的连接器和接头结构可以降低光信号的损失，提高传输质量。
需要注意的是，光纤的宏弯损耗与光纤的工作波长、光功率等因素也有关系。
不同波长的光信号在光纤中的传输特性不同，可能会导致不同的宏弯损耗。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的光纤和工作参数，以达到最佳的传输效果。
光纤的宏弯损耗是光纤传输中需要重视的问题。
合理选择光纤类型和规格，设计合理的布线和弯曲半径，使用适当的连接器和接头，可以有效降低光纤的宏弯损耗，提高光信号的传输质量和距离。
在光纤应用领域，我们需要不断研究和改进，以满足不同场景下的传输需求，推动光纤技术的发展和应用。
空芯反谐振光纤弯曲损耗与拉制技术的研究
空芯反谐振光纤弯曲损耗与拉制技术的研究空芯反谐振光纤（HCF：Hollow Core Fiber）是一种具有空心中心的光纤结构，由于其独特的波导性能，如低损耗、宽带隔离和高光纤添加能力等特点，近年来受到了广泛的关注和研究。
而与HCF相关的一个重要问题是弯曲损耗，即当HCF被弯曲时光信号的损耗情况。
为了解决这个问题，研究人员通过不同的拉制技术来改善HCF的性能。
HCF的弯曲损耗是由于光信号在空芯和材料之间的模式耦合引起的。
由于空芯中存在的空气折射率较低，光信号在HCF的空芯和材料之间被多次耦合进出，导致较大的损耗。
为了减小这种耦合损耗，研究人员采用了一系列的拉制技术。
首先，一种常用的拉制技术是采用双大孔预制棒法。
这种方法首先通过预制一个双大孔的玻璃圆棒，形成含有空芯的光纤前体。
然后，通过热压和拉伸等步骤将这个前体拉制成最终的HCF。
这种方法可以控制HCF的直径和空芯尺寸，从而改善HCF的波导性能和减小弯曲损耗。
另一种常用的拉制技术是采用氢气氟化抛光法。
这种方法通过使用氢气氟化物和受控的加热来腐蚀HCF的外壁，使其变得光滑。
然后，通过削磨和拉伸等步骤来调整HCF的直径和空芯尺寸。
这种方法可以减小HCF表面的不均匀性和降低弯曲损耗。
此外，还有一些其他的拉制技术被应用于HCF的研究中。
例如，利用电极法可以实现对HCF直径和空芯尺寸的精确控制。
利用多孔山羊防护毛拉制技术可以提高HCF的光学质量和减小弯曲损耗。
利用微软衬底法可以制备出带有压电层的HCF，从而可以实现对HCF波导性能和弯曲损耗的调节。
综上所述，HCF的弯曲损耗与拉制技术密切相关。
不同的拉制技术能够改善HCF的性能，减小弯曲损耗。
通过不断的研究和改进，相信HCF的性能会得到进一步的提高，为光通信和其他领域的应用带来更广阔的前景。
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
骨架式光缆的弯曲半径和弯曲损失分析研究
骨架式光缆的弯曲半径和弯曲损失分析研究引言：随着信息技术的飞速发展，光纤通信作为一种高速、大容量的传输方式得到了广泛应用。
光纤通信的核心是光缆，它承载着巨大的信息流量。
在实际的应用过程中，光缆需要经历各种弯曲和曲折的布置。
然而，弯曲过大或频繁的弯曲会导致光缆的损耗以及传输质量的下降。
因此，对光缆的弯曲半径和弯曲损失进行研究是非常重要的。
本文将从理论和实验两个方面阐述骨架式光缆的弯曲半径和弯曲损失的分析研究。
一、理论研究1. 弯曲半径的基本概念光缆的弯曲半径是指在光缆的单元长度内，光缆的曲线半径大小。
弯曲半径越小，光缆的弯曲就越大。
理论上，光缆的弯曲半径可以非常小，但实际应用中需要考虑光缆的抗弯性能以及传输质量。
2. 弯曲损失的形成机制当光缆被弯曲时，光线在光缆中传输的路径会发生改变，从而导致一部分光信号能量的散失。
这种光信号能量的散失被称为弯曲损失。
光缆的材料、结构和工艺会影响弯曲损失的产生。
3. 弯曲损失的计算方法弯曲损失的计算是光缆设计中的重要工作之一。
目前常用的计算方法有经验公式法和数值仿真法。
经验公式法是通过试验和经验总结得出的近似计算方法，主要用于常见的光缆结构；数值仿真法是基于光传输理论和光缆结构参数，通过计算机模拟进行的。
4. 弯曲半径和弯曲损失的关系弯曲半径和弯曲损失之间存在着一定的关系。
一般来说，当弯曲半径较大时，弯曲损失较小，传输质量较好；弯曲半径较小时，弯曲损失较大，传输质量较差。
因此，合理选择光缆的弯曲半径对于保障光缆的传输质量至关重要。
二、实验研究1. 实验装置介绍本文通过搭建一套实验装置对骨架式光缆的弯曲半径和弯曲损失进行实验研究。
实验装置主要由光纤光源、光功率计、示波器等仪器组成。
2. 实验过程在实验过程中，首先需要准备不同弯曲半径的光缆样品。
然后将样品固定在实验装置中，通过改变弯曲半径，记录弯曲损失和光功率的变化情况。
最后，根据实验数据分析光缆的弯曲半径和弯曲损失的关系。
多模光纤弯曲损耗概要
多模光纤的弯曲损耗实验研究何国财（吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南吉首416000）摘要：随着光通讯、光网络、光传感技术的发展，光纤已经被广泛应用于上述系统作为信息载体和敏感元件。
多模光纤以其结构简单、芯径大、耦合效率高，损耗、色散较大而被广泛应用于小型局域网，局域网的铺设线路上往往弯曲较多。
因此，研究弯曲对多模光纤所传输信号的衰减对于合理构建和铺设局域网是十分必要的。
为此，我们实验研究了62.5微米芯径多模石英光纤在相同圈数不同弯曲半径和相同弯曲半径不同圈数情况下的弯曲损耗，得到了如下结论：（1）多模光纤弯曲时有一个4.5厘米到5厘米的临界值。
（2）当弯曲半径大于临界值时，弯曲不对损耗产生影响，当弯曲半径小于临界值时，弯曲半径越小则损耗越大；（3）当弯曲圈数到一定程度时，弯曲圈数不影响损耗。
关键词：多模光纤；弯曲损耗；弯曲半径Experimental study about loss of Multi- molds optical fiberinducing by bendingHe Guocai(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou, Hunan 416000)Abstract：Along with development of the optical communication, the optical network, the optical sensor technology, the optical fiber widely is already applied to the above system as the information carrier and the sensitive unit. Multi-molds optical fiber has been applied widely in the LAN for its simple structure, big core diameter, high coupling efficiency, highly waste and big dispersion. The line of LAN always has many bending, therefore, it is necessary to research the bending waste of the multi- molds optical fiber for constructing reasonably and laying down the LAN.For this，it has been experimental study that the bending loss of 62.5-microns- cores-diameters multi-molds silica fiber has the same number of loop with different radius and has the same radius with different number of loop, obtained the following conclusion: (1) The multi- molds optical fiber have a marginal when has curving 4.5 centimeters to 5 centimeters. (2) The winding radius is bigger than marginal, it is not influence lost. The winding radius is more small the lost more big when the winding radius smaller thenmarginal. (3) Winding number circle to certain degree, the winding number circle does not affect the loss.Key word：Multi- molds optical fiber; winding waste; winding radius目录摘要 (Ⅰ)关键字 (Ⅰ)Abstract (Ⅰ)Keywords (Ⅱ)1. 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 光纤的发展历史、种类及用途 (2)1.3本论文工作的目的、意义和主要内容 (8)2. 光纤传输理论 (8)2.1 光纤的模式理论 (8)2.2 光纤的光线理论 (11)3. 光纤传输特性 (16)3.1 光纤的损耗、色散和非线性 (16)3.2 光纤的宏弯损耗、微弯损耗和弯曲过渡损耗 (19)4. 多模光纤弯曲损耗的实验研究 (23)4.1 实验装置与实验方法 (23)4.2 实验结果与分析 (24)5. 结束语 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1 绪论1.1 引言当今的信息时代是以两大技术的出现与发展为基础，同时也是以这两大技术为支撑的。
光纤损耗的原因
光纤损耗的原因
光纤损耗是指光纤中光信号的强度、功率或能量在传输过程中损失的现象。
这种损耗是光纤通信中一个重要的问题。
下面我们来探讨一下光纤损耗的原因。
1.弯曲损耗
光纤细且易弯曲，若弯曲过度，容易导致光线发生反射而损失，弯曲程度越大，反射越多损耗越大。
因此，光纤在使用时要尽可能避免过度弯曲，特别是在光纤接头处。
2.散射损耗
光纤存在微小的面、体、杂质、缺陷等，光束经过时会与这些微小的障碍物发生散射，导致光能量减少，形成光纤损耗。
通常，光纤材料制造过程中如果没有得到很好的净化，或者由于使用过程中人为损坏或外部环境影响，光纤表面或内部可能会产生划痕、凹坑等散射损耗。
3.吸收损耗
光纤内的材料对波长相同但能量较低的光线会进行吸收，导致光
线功率降低。
光纤中常见的吸收材料有氧化铝、石墨、镁等。
4.位移损耗
如果光纤的轴线发生偏移，光线就会发生位移，从而导致光线与
纤芯之间的接触面积减小或完全失去接触，使光信号损失严重。
5.光纤接头问题
光纤接头是光纤网络中最薄弱的环节，不正确的接头方式、接头
磨损、污染、接触不良都会影响到光纤的传输性能，对光能量的损失
越大，损耗就越大。
6.温度变化
温度对光纤的性能会有一定的影响，通常低温会使光纤损耗增加，而高温则可能导致光纤变形、膨胀、蒸发等问题，也会影响光纤损耗。
7.消光损失
光纤中的某些部分在特定波长下可以形成干涉，使光线发生干涉
消光，从而导致光信号强度降低。
不同波长单模光纤的弯曲损耗
不同波长单模光纤的弯曲损耗单模光纤是一种用于传输光信号的光纤，具有较小的光波模式直径和较大的带宽。
在实际应用中，光纤的弯曲会导致信号损耗，因此了解不同波长下的单模光纤弯曲损耗是很重要的。
在本文中，我们将探讨不同波长下的单模光纤弯曲损耗以及其影响因素。
首先，我们先来了解一下单模光纤的结构。
单模光纤主要由两部分构成：光纤芯和光纤包层。
光纤芯是传输光信号的核心区域，通常由高折射率的材料制成。
光纤包层则是用低折射率材料包裹光纤芯，以保持光信号的传输。
在传输的过程中，光信号主要通过光纤芯进行传输。
当光信号沿着光纤传输时，如果光纤发生弯曲，就会引起信号的散射和损耗。
这种损耗被称为弯曲损耗。
弯曲损耗的大小取决于波长、光纤结构和弯曲半径等因素。
波长是一个很重要的因素，因为不同波长的光信号在光纤中的传输特性不同。
一般来说，光纤的折射率会随波长的增加而减小。
这意味着在较长波长的情况下，光信号在光纤中传播的速度会变慢，同时也会引起更大的弯曲损耗。
除了波长，光纤的结构也会对弯曲损耗产生影响。
光纤的结构主要包括光纤芯和光纤包层的材料、直径和折射率等。
一般来说，光纤芯的直径越小，弯曲损耗越小。
而光纤包层的折射率与光纤芯的折射率之间的差距越大，弯曲损耗也会越小。
此外，光纤的弯曲半径也会对弯曲损耗产生影响。
当光纤弯曲半径较小时，弯曲损耗会增加。
在实际应用中，人们通常使用光纤衰减测试仪来测量弯曲损耗。
光纤衰减测试仪是一种可以模拟光纤曲率的设备，通过测量在给定波长下信号的损耗来判断弯曲损耗的大小。
在不同波长下的单模光纤中，通常可以使用测量数据来计算弯曲损耗。
在实验中，人们可以使用不同弯曲半径的光纤样品，并测量在每个波长下的光信号损耗。
通过分析这些数据，可以得到不同波长下单模光纤的弯曲损耗特性。
总的来说，不同波长下的单模光纤的弯曲损耗由波长、光纤结构和弯曲半径等因素共同决定。
在实际应用中，了解这些因素对光纤传输的影响，可以帮助我们优化光纤设备的设计和性能。
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• 插入法是在注入装置的输出和光检测器的输入之
间用1～2m长的短光纤直接连接，测出光功率Pi，
然后在两者间插入被测光纤，再测出光功率Po，
据此计算损耗系数。
调制 振荡器
光源
被测光纤
光检 测器
信号处理 与数字显 示
短接光纤
实验仪器及设备 • 实验仪器：红外光源、光功率计、光纤跳
线及G.652光纤组成。G.652是目前广泛使 用的单模光纤，称为1310nm性能最佳的单 模光纤，又称为色散未移位的光纤。按纤 芯折射率剖面，又可分为匹配包层光纤和 下陷包层光纤两类，两者的性能十分相近， 前者制造简单，但在1550nm波长区的宏弯 损耗和微弯损耗稍大；而后者连接损耗稍 大。
• 在以上背景下，G.657光纤因而应运而生， 与其他光纤相比，它具有极好的弯曲能力， 其适用于光纤接入网，包括位于光纤接入 网终端的建筑物内的各种布线，甚至是弯 曲半径最小的墙角。
研究方法
• 通过运用插入法来测试G.652光纤在不同弯曲程 度下的传输损耗，找出弯曲程度的极限弧度，计 算出损耗系数。
弯曲状态下光一门技术，其出现和发展的 历史至今不过30~40年，但它已经给世界通 信的面貌带来了巨大的变化，给通信界带 来了巨大的影响。而实现光纤通信，一个 重要的问题是要尽可能地降低光纤的损耗。 光纤损耗是指光纤每单位长度上的衰减， 单位为dB/km。
研究意义
• 光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继 站间隔距离的远近，因此，了解并降低光 纤的损耗对光纤通信有着重大的现实意义。
光纤损耗类型 光纤损耗可分为固有损耗和附加损耗。其 中固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和光 纤本身结构不完善引起的损耗；附加损耗 包括弯曲损耗和连接损耗。对于制成并使 用的光纤，我们无法改变其固有损耗和连 接损耗，所以要想降低其损耗，我们只能 通过降低弯曲损耗来实现。另外，随着接 入网光缆的布放和入户光纤的迅速发展， 室内和机房狭小的弯曲半径和存储空间， 使得对光纤弯曲损耗的要求越来越高。
实验装置
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弯曲损耗的类型
•宏弯损耗：它是由光纤实际应用中必需的盘绕、曲折等引起 的宏观弯曲导致的损耗；它是曲率半径比光纤的直径大得多 的弯曲引起的损耗。
微弯损耗：微弯曲是因为光纤在制造过程中内部的应力没 有完全释放而造成的，也可能是使用过程中由于光纤各个部 分受力不均热胀冷缩的不同而导致的损耗。
目前的研究现状