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1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21、光纤的典型结构 代号结构名称材料二次涂层 UV固化树脂 一次涂层 UV固化树脂 包层 微量掺杂的石英玻璃 纤芯 掺Ge成分的石英玻璃 备注：折射率大小关系：n n n n 32、几何参数的定义（单模、多模）DdDmaxDmindmaxdminx纤芯直径 包层直径包层不圆度 芯/包同心度误差纤芯、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：41、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(）P2(）被测光纤上式中：P1()：在波长为时，通过横截面1的光功率； P2()：在波长为时，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() A()/L (dB/km)51.1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()和P2()， P2()是光纤末端测得的光功率， P1()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()。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()1/2(PAPB）/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。6C0是真空中的光速3*108 m/s;n()是波长为的光纤群折射率；光纤输入端由光分路器和耦合器产生的反射；散射斜率恒定区；由于局部缺陷、连接或耦合造成的不连续性；表示散射斜率随波长而变化；在光纤输出端的波动或反射；噪声。ABdB长度图：后向散射法测得的衰减曲线71.2 OTDR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： n1310nm1.4660； n1383nm1.4663； n1550nm1.4667； n1625nm1.46830；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100200m），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AB8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 =0.01 dB;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；9光纤衰减谱图0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7543210dB/km波长（m）单模光纤的截止波长OHOHOH多模应用850nm第1窗口12801325nm第2窗口15301565nm第3窗口15651625nm第4窗口14801530nm第5窗口13501480nm10S波段水峰区间C波段L波段备注12801340nm 13401480 15301565 15651625G652 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12801625nm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c移至1480nm处.最低损 单模通信窗口早期少数无中继海缆应用 .c 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(15401560 nm) 8或(一般NZDF) (基本不用) 高速,长距离DWDM. (基本不用) 16ch2.5Gb/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：注：单模光纤带宽资源应用还受激光器、光放大器等限性。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主要单模光纤带宽资源应用及局限性113、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）0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；123.6 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（i）得到最佳拟合时延曲线（），通过数学运算得到D （）； 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1285nm1330nm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。13图：纯SiO2材料色散与波长关系 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6m500-50-100-150-200材料色散（ Ps/ （ nm.km ）S01.29 m色撒系散（ Ps/ （ nm.km ）40200-20-401.21.41.61.8波长（m）图：改变纤芯半径a来移动零色散波长Dm纯硅2a11m2a4.5m2a3.5mDm+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：144、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。155、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c。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c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c（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（12851330nm），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cc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cc比未成缆的截止波长c要小80nm110nm左右。5.3 各种截止波长的大小关系：c（光纤）cj（跳线缆） cc（光缆）工作波长 cj（跳线缆） cc（光缆）165.4测量方法5.4.1 光纤截止波长c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c值的左右，如：10001400nm），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（）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（）与波长的关系曲线；然后根据公式： 计算出 当a（）0.1dB时所对应的波长（ 应取大的一个）；输入端输出端280mm输入端输出端60mmP1（）P2（）175.4.2 光缆截止波长cc的测量：取22m长的光缆平直放置（实际测试中，由于受到场地的限制，一般将22m光缆绕成直径约1m的圈，且结果具有可信度），并将光缆的两端各剥开1m（由于测试设备的限制，一般需要1.52m），并在其上各打一直径80mm的小圈（为了模拟实际应用时存在的接头盒中的光纤状态）；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cc值的左右，如：10001400nm），然后测出输出端光功率P1（）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（）与波长的关系曲线；然后根据公式： 计算出 当a（）0.1dB时所对应的波长（ 应取大的一个）；衰减（ dB ）0.1截止（如1265nm）波长（nm）波长 P1 P10.9 XXXX YYYY1.0 XXXX YYYY1.1 XXXX YYYY1.2 XXXX YYYY1.3 XXXX YYYY 1.4 XXXX YYYY1.5 XXXX YYYY186、模场直径（MFD）6.1 由于光在光纤中传播时，光能并不完全集中在纤芯中，而有相当一部分能量在包层中传输，所以一般不以纤芯直径来衡量光纤的特性参数；6.2 定义：模场直径（mfd）表示光纤横截面上基模的电磁场强度横向分布的度量； ：测量波长 F （）：孔径透射互补函数 Pmax：通过最大孔径的光功率； ：偏离光纤轴的远场测量角根据公式6.3测量方法：远场扫描法（基准法）可变孔径法（第一替代法）PK2210采用；原理：将光源发出的光耦合到被测单模光纤中，经滤模（直径60mm小圈）后，测出通过依次转动转盘上的18个（必须大于12个）不同孔径（）的光功率P（），求出透射互补函数 F （）E(r)r内包层芯区基模（LP01）近场功率分布图197、光学连续性（通断性）7.1 光学连续性不是光纤性能的测试项目，但对光纤由于机械损伤引起的断纤的判断是必要的。7.2 由于光纤在测试中，特别是大长度光纤，且又是一端测量的情况 下，光纤终端的短段个断纤是难以被发现的，所以必须采用一种简单的方法来判断光纤的连续性；7.3 方法：测量时， 将OTDR设置在“实时”状态，然后在光纤的终端用手打一绷紧的小圈，此时OTDR曲线上的末端反射峰就会消失，反复几次以确定，这时我们就认为光纤是连续的，否则光纤可能不连续，应立即进行双向OTDR测试以证实；dB长度AB（A端图）dB长度AB（B端图）例例1：例例2：dB长度AB判断：可能性1：断纤分切；可能性2：诡影 重新做光纤端面 或 清洁V型槽 或 重启动测试程序；208、宏弯敏感性8.1 定义：弯曲半径大大于光纤的横截面尺寸的弯曲引起的光功率的衰减8.2 测试方法：将光纤不重叠的松绕在直径50mm（ITU-TG.652规定为60mm）的圆柱上100圈，所引起的附加衰减应不大于0.05dB。或者：将光纤打一直径为31mm的小圈，所引起的附加衰减应不大于0.05dB；8.3 宏弯损耗常常发生在光缆链路中的“接头盒”中，或者光纤排纤不良的情况下；例如：当光纤1550nm等长波长上出现段差时，往往是因为排纤不良引起的宏弯现象，一般通过复绕重新排纤得到改善；N100圈50宏弯试验示意图光缆接头盒内容纤盘 示意图219、微弯敏感性9.1 定义：微弯是一些随机的曲率半径可以和光纤横截面尺寸相比拟的畸变；9.2 测试方法（不用于精确测量，一般作定性的对比测试）通常采用重块法（FSO）：将光纤以直径大于75mm的，不重叠的盘放在光滑的橡胶片上5圈，然后在光纤上覆盖薄膜，薄膜上再覆盖200目左右的砂纸，再在砂纸上加一定重量的重块，测量光纤在不同重块作用下的附加损耗；9.3 微弯损耗通常发生在光纤涂覆过程、套塑、成缆、及温度变化等场合；例如：1310nm、1550nm波长上同时出现段差现象时，往往是因为涂覆过程光纤局部产生微弯引起的，只能通过分切该点来消除；二次涂层一次涂层包层杂质重块砂纸光纤垫板薄膜22三、光纤的机械性能1、张力筛选1.1 目的：将整个光纤制造长度上的强度低于或等于筛选应力的点去除，保证光纤具有最低的可靠强度；1.2 原理：施加一定的张力荷载到光纤涂覆后的整根连续长度上，被测的初始光纤会断成n个短段光纤，那么每段短光纤可以被认为已经通过了筛选试验；1.3 筛选机理：ap放线加载筛选卸载收线10ptitdtu232、抗拉强度2.1目的：为了验证经过张力筛选后的具有最低强度的光纤所具有的破断力，需要对光纤进行抗拉强度的试验。2.2 试验方法：将光纤（标距长度0.5m）垂直（或水平）固定，并以每分钟35试样长度的速度拉伸，直至光纤断裂，记录拉断力F，连续n次（FSO规定30次，拉伸中不打滑），用“韦布尔分布”求出光纤在15和50的断裂概率时的应力水平和m值。243、涂层剥离力3.1 光纤的涂覆层是为了保护光纤原有的强度不会随着环境的改变而降低，（如光纤遇水后，Si-O键水解，强度降低 ），所以要求涂层和玻璃兼之间的粘结力越大越好；但是由于光纤测试、熔接、抢修时需要剥去涂层来制作端面，所以粘结力又不能太大，一般在1.38.9N之间为好；3.2 试验方法（FSO）将光纤垂直固定在拉力机上，底端用大于50mm的固定轮固定，自然拉直光纤后，上端用刀刃孔径大于光纤包层直径50m的刀具固定，然后用500mm/min的剥离速度剥离光纤涂覆层50mm，记录整个剥离过程中的最大值（峰值），连续10次试验后，取平均值；剥离力F峰值剥离时间NS254、翘曲性能4.1 翘曲是剥除涂覆层后的裸光纤自然弯曲的曲率半径；4.2 它是由于光纤制造过程中的高速拉制和骤然冷却致使光纤中产生内应力，即淬火造成的裸光纤固有的弯曲特性。4.3 它对光纤的接续损耗有很大的影响，特别是光纤带的影响；26四、光纤的环境性能由于光纤、光缆正在以不同的方式（架空、直埋、管道、水底）进行敷设，应用的环境条件不一，为了模拟那些环境，我我们设计出了“温度循环、浸水、高温高湿、高温、核辐射”等试验方法来验证光纤光缆的适应性；1、温度循环测试设备：OTDR试样长度：2.2km松绕直径：150mm试验设备：高低温箱条件：-6085，各恒温点恒温12h，三个循环；结果：附加衰减系数0.05dB/km。h8523-60第一循环第二循环第三循环12h272、浸水测试设备：OTDR试样长度：2.2km松绕直径：150mm试验设备：水域箱条件：235 ，水域浸泡30天；结果：附加衰减系数0.05dB/km。3、温水测试设备：OTDR试样长度：2.2km松绕直径：150mm试验设备：水域箱条件：605 ，水域浸泡14天；结果：附加衰减系数0.05dB/km。4、高温高湿（湿热）测试设备：OTDR试样长度：2.2km松绕直径：150mm试验设备：高低温箱条件：85 、85RH ，放置30天；结果：附加衰减系数0.05dB/km。5、高温老化测试设备：OTDR试样长度：2.2km松绕直径：150mm试验设备：老化箱条件：85 ，放置30天；结果：附加衰减系数0.05dB/km。28