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1、第25卷第3期渤海大学学报(自然科学版)Vol.25No.32004年9月JournalofBohaiUniversity(NaturalScienceEdition)Sep.2004单模光纤的接头损耗冀晓莹(中铁九局集团电务工程有限公司,110001)摘要:对用OTDR测量光纤损耗进行了研究。结果表明,真正的接头损耗应由OTDR双向测试的平均值决定。由于光纤后向散射的变化,OTDR从一个方向测得的单向值并不代表真正的接头损耗,单向值大也不代表接头损耗大,在实际铺设光缆时,单向值高达0.5dB是可以接受的。关键词:接头损耗;模场直径;后向散射;OTDR;4P法中图分类号:TN929.11文
2、献标识码:B文章编号:10072533X(2004)0320268203签于光纤实际现场接续时,对接头损耗的正确测试方面,存在着一定的误解,本文将在理论上和实践中对接头损耗进行了详细探讨,进而讨论用OTDR测量接头损耗的正确方法,通过实际的测试,检验理论分析的正确性。1用OTDR测量光纤接头的损耗当今,测量光纤接头损耗的方法有很多,如4P法(即剪断法)、插入损耗法和背向散射法等等。但在施工中最常用的方法是用OTDR进行测量(即背向散射法),OTDR法是一种非破坏性的测试方法,并且有较好的重复性。但值得注意的是,仅仅是从一端测量的单向值,只是代表接头损耗的“表面”损耗,而不是真正的接头损耗。
3、真正的接头损耗是OTDR双向测量的平均值,下面先从理论上分析OTDR测量的单向值和双向平均值。背向散射法是将大功率的窄脉冲光注入被测光纤,然后在同一端检测光纤背向返回的散射光功率。影响光纤接头损耗的因素有很多,有内在的和外来的,然而在光纤熔接非常理想的情况下,相对于模场直径不匹配的影响,其它影响都较小,实际上可忽略不计,这样,接头损耗仅仅由光纤的模场直径不匹配引起。在这种情况下,根据文献[1],当用OTDR测量接头损耗时,正向单向值L12=20lg[(1ƒ2)(W1ƒW2+W2ƒW1)]+10lg(W2ƒW1)+10lg(n2ƒn1)(1)OTDR测得的反向单向值L21=20lg[(1ƒ2
4、)(W1ƒW2+W2ƒW1)]+10lg(W1ƒW2)+10lg(n1ƒn2)(2)式中:W1、W2为输入、输出光纤的模场直径;n1、n2为输入、输出光纤芯的折射系数。式中:第一项表示模场直径不匹配所产生的接头损耗,记为L’2、L’1;第二项为模场直径不匹配使接头前12后的散射截获部分不同而形成的“表面”损耗,记为L’’、L’’;第三项反映了折射率的影响,这一项很小,可以忽略不计。取L12和L21即接头损耗的双向平均值,可得1221āsplice=(1ƒ2)(L12+L21)=20lg[(1ƒ2)(W1ƒW2+W2ƒW1)](3)从式(1)、(2)可知,OTDR测得的单向值中,除了由模场
5、直径不匹配所产生的损耗外,还包括了一项由收稿日期:2004204215.作者简介:冀晓莹(19702),女,工程师,从事通信工程工作.第3期冀晓莹:单模光纤的接头损耗269于接头前后光纤所截获的散射不同而形成的“表面”损耗。不难得第二项的绝对值始终大于第一项。由式(10)可知,取双向平均值āsplice时,“表面”损耗可相互抵消。模场直径表征着光场在纤芯分布情况。G652文件明确指出在1310nm(1550nm也同样)模场直径的标称值应在(9-10)um范围内,且偏差不应超过标称值的±10◊。即(9-10)um±10◊。这样,当两个具有不同模场直径的光纤熔接时,两光纤的模场直径的差值设定
6、为最坏值,即:W1=10um,W2=9um,那么,当正向时(即从W1到W2),L’12=20lg[(1ƒ2)(W1ƒW2+W2ƒW1L’’12=10lg(W2ƒW1)=0.458dB)]=0.048dBL12=L’2+L’’=0.506dB112当反向时(即从W2到W1),L’21=20lg[(1ƒ2)(W1ƒW2+W2ƒW1)]=0.048dBL’’21=10lg(W1ƒW2)=-0.458dB2L21=L’1+L’’21=-0.41dB采用平均值,即通过双向平均值时,āsplice=(1ƒ2)(L12+L21)=0.048虽然单向值很大,但双向平均值āsplice却不大,因为通过双
7、向平均值时,由于接头两边的反向散射的不同所引起“表面”损耗就相互抵消了。所以得出结论,当两个具有不同模场直径的光纤熔接时,从模场直径较小的光纤的后向散射要更大,因为后向散射截获部分与模场直径的平方成反比。这样,当OTDR与模场直径大的光纤连接时,OTDR测得的接头值为负值,此时接头表现为增益,当反向测量时,光能从模场直径小的光纤流向模场直径大的光纤,由于模场直径大的光纤反向散射小,接头表现出较实际接头损耗更大的正值,图一
