关于回波损耗分析

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1、关于回波损耗分析关于单模无源器件回波损耗的分析张亮，冯杰(LinkstarCommunicationTechnology,PLC)1、引言光纤与光纤的连接，光纤与光学无源器件的连接中，由于连接界面存在折射率不连续导致一部分光沿着入射路径返回(菲涅尔反射・回波)。传输线路中多级光器件产牛回波，较高的反射光被回送到发光器件，会导致光源输出不稳定，接收装置产生噪声，在双向传输系统中会产生串扰，线宽、频率方面的干扰,最终造成发射光的不稳定，进而产生系统误码，回损较大时，将严重影响传输系统的传输性能。回波损耗：ReturnLoss

2、/RelflectionLoss,表示入射功率与反射功率比，单位：dB????RL(dB)=10log=?20log

3、r

4、??等式中????表示入射光功率，？???表示反射光功率，「表示反射系数(ReflectionCoefficient)o一般情况RL越大越好。工程上通常采用在光纤连接处施加折射率匹配剂(Linkstar采用W02UV胶)或保持连接端面紧密物理接触(Physicalcontact,PC)两种方法减少菲涅耳反射，提高回波损耗。单模光纤斜面连接时，使回射光的入射角大于光纤临界角余角，从而回射光进入包层最终泄

5、漏出去。因此适当选择端而倾角可以降低RLo2、高斯光束间耦合单模光纤的模场近似高斯分布(正态分布)。由高斯光束模式耦合理论可以得到单模光纤连接的耦合效率。设光纤基模光斑直径为23,纤芯折射率为??包层折射率??2,连接间隙折射率??0。1、当两光纤存在轴向间隙D时(图1所示)，耦合效率????为：????=(1+??2)?1(1)式⑴中Z为归一化间隙距离?????z=o图1•光纤间存在D间距2、当两光纤存在倾角B时(图2所示)，耦合效率????为：????二？？？？？？[?(????20)02??)](2)图2•光纤间存

6、在夹角93、当两光纤存在径向偏移d时(图3所示)，耦合效率????为：????=??????[?()](3)u)??2图3•光纤间存在径向偏向d实际影响中同时还要考虑菲涅尔反射损耗：当单模光纤斜面连接(图4所示)时，存在轴向间隙D和径向偏移d的耦合效率为：T二[1+(??其中：??,=??????????????2????03,)2]?1??????[?()](4)3??2；••••••丄•…V//••9d=Dsin????图4单模光纤斜面连接式(4)是假定两个斜面完全平行，没有角度倾斜，与式⑴相比多了指数部分，即斜面

7、连接时的轴向间隙还附带有径向的偏移。故斜面连接的插入损耗比平面连接时更加难以控制0不过斜面连接可以达到较高的回波损耗值。3、斜面连接回波损耗设R为连接界面处的功率反射率，则RL简单表示为：RL=?10logR(dB)(5)1、平面连接单模光纤平面连接时，假设作为正入射处理，其菲涅耳反射系数为：??0=(??1???02??1+??0)(6)2、？?1为纤芯折射率，？?0为连接界面失陪层折射率。当入=1310nm时，??1为1.54O当??0=1(空气间隙)，RL=13.4488dB斜面连接单模光纤斜面连接时，连接界面处的

8、菲涅耳反射光以2??角返回,反射功率系数等同于两个高斯光束存在2??角倾斜的耦合率。则斜面连接的功率反射系数为:R=??O??????[?(????2u)202??)](7)??0为平面连接时菲涅耳反射系数。4•端面倾角与回波损耗理论曲线当??=5°时,RL=?72.03dB(X=i310nm)当??=5°时，RL=?55.11dB(入=1550nm)当??=8°时，RL=?135.3dB(X=1310nm)当??=8°时，RL=?105.6dB(X=1550nm)光纤自身的瑞利散射在65dB左右。4、回损形成的原因及解

9、决方案形成回损原因:1、因光纤接口、光纤的SC/SC适配器、FC/SC适配器等器件的洁、接触不充分或过紧；2、尾纤被挤压；3、尾纤的曲率半径过小；4、光接头接触点湿度过大，会使光纤接口处形成反射膜，从而导致反射过大；5、光接头，法兰盘的物理损伤；6、纤芯熔接不好；7、Chip耦合时，耦合效率偏低（主要因素）7、PLC耦合时，UV胶有气泡、微粒、凝固时各部分凝固时间有差异。解决方案：1、对纤芯做紧物理接触，非纤芯部分做弧面抛光处理；（目的：在保证耦合效率情况下，进一步增大反射面角度）—增大反射角2、耦合表面镀增透膜或减反膜

10、；（目的：进一步降低反射功率）降低反射功率3、耦合面精细抛光