浅谈光纤的弯曲损耗和微弯损耗及其应用

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1、浅谈光纤的弯曲损耗和微弯损耗及其应用张慧峰（国网山丙省电力公司忻州供电公司034000）引言光纤通信技术的飞速发展冲击了当今所有的通信技术领域。目前全世界已敷设光纤数亿km,光纤通信不仅在陆地上使用，而且还形成了跨越大丙洋和太平洋的海底光缆线路，光缆几乎包围了整个地球。木文将对光纤应用中的两种弯曲损耗情况试着进行分析并简要说明其应用。光纤的弯曲损耗和微弯损耗都是由于光不满足全内反射的条件而造成的。1弯曲损耗1.1弯曲损耗的机理现代光纤最重要的优点之一就是它的易弯曲性，如果光纤弯曲的曲率半径太小，将引起光的传播途径的改变，使光从纤芯渗透到包

2、层，甚至有可能穿过包层向外渗漏。在正常情况下，光在光纤里沿轴向传播的常数β应满足：n2k0<β

3、加到不可容忍的数值。在通常波段（lOOOnm）处，有效的RC近似公式为：1.3弯曲损耗的应用(1)模式过滤器：过滤就是对高级模式的去除，只要弯曲一下，光纤就可以作为模式过滤器。(2)衰减器：衰减器是在控制状态下减少传输功率的装置。冇一类衰减器只要将用于传输的光纤转几圈就可以了，根本不需要引入外部器件，使用这种衰减器，可以通过控制光纤以给定的半径所转的圈数来控制衰减量。(3)熔接机：使用弯曲损耗来控制熔接质量。熔接是通过将光纤的端面熔化后将两根光纤连接在一起的过程，这个过程与金属焊接过程类似。(4)光纤识别仪：光纤识别仪是一种利用光纤弯曲效

4、果的仪器。当将一根光纤弯曲时，有些光会从光纤中辐射出来，这些光就会被光纤识别仪检测到，在不切断光纤、不中断通信的条件下，技术人员根据这些光可以将多芯光纤或单根光纤从其他光纤中识别出来，并检测光的状态及方向。大多数的光纤识别仪用于波长为1310nm或1550nm的单模光纤光缆。2微弯损耗2.1微弯损耗的机理所谓微弯损耗就是光纤受到不均匀应力的作用，例如受到侧压力或者套塑光纤受到温度变化吋，光纤轴产生微小不规则弯曲，苏结果是传导模变换为辐射模而导致光能损耗。微弯是一些随机的、曲率半径可以与光纤的横截面尺寸相比拟的畸变。纤芯包层接U在几何上的不

5、完善可能会造成在相应区域上微观的凸起或凹陷。尽管光是在光纤的直分段中传输，光束碰到这些不完善的地方会改变苏方向。光束最初以临界传播角传输，经过在这些不完善点处的反射以后，传播角会发生变化，结果就是不再满足全内反射条件，部分光被折射掉，即泄露出纤芯，这就是微弯损耗的机制。单模光纤中的微弯损耗是依赖于波长的，即单模光纤对微弯损耗的敏感性随着波长的增加会有少量的增长，产生这种变化的物理原因是因为较长的波长会使MFD增加，从而使更多的功率辐射到纤芯外。2.2微弯损耗的理论计算微弯衰减是光纤随机畸变而产生的高次模与辐射模之间的模耦合所引起的光功率损

6、失，其微弯衰减大小由下式求出：式中：NA为数值孔径，am为纤芯半径，amm为数值孔径为NA、纤芯半径为am的突变型多模光纤的微弯损耗。该突变型多模光纤与我们所关心的单模光纤有相同的外径，并处在相同的机械环境中。2.3光纤微弯损耗效应在检测与自控技术中的几种应用(1)光纤微弯及多圈螺旋式传感器光纤微弯可有多种弯曲变形形式，当被测物受到外界影响时，光纤发生弯曲变形，通过检测光纤内传输的光功率变化量而定出被测量。为了提高灵敏度，将微弯曲传感光纤做成多圈螺旋管状，图2所示是一种小位移微弯传感器结构，位移较小吋，测量板的位移量与光纤传输的光功率变化

7、基本上成线性关系。(2)齿条式传•感器这种传感器结构的形式，可适当选择齿条式传感器的齿间周期δ,使之与光纤导波模间的传播系数相当，满足条件δ=2πΔβ。当外界因素使变形器产生位移时，嵌入苏中的光纤因弯曲引起各相邻模式间的有效耦合，导波模不断转换成包层模，发生辐射损耗，导致光纤中传输的光功率明显下降。(3)另外，结合OTDR,利用微弯损耗可以准确找出光纤接续点，确定光纤序号，判定高损耗点等。3结束语由于光纤通信技术的不断飞速发展，了解这光纤的这两种损耗的机理和计算方法，可以积极的推动光纤通

8、信系统的设计及应用。参考文献：［1】刘杰.多模光纤微弯曲损耗的理论分析及应用［」］.北京邮电大学学报，1994(01)［2】张海宾.对光纤微弯损耗的利用［」］.电信技术，1997(03)[3】