1、 孫筱虹 陸敏捷：有關塑料光纖測試的研究 （） 濾模器 濾模器使模分布近似為穩(wěn)態(tài)模分布。 一般常用的有兩種：虛纖濾模和芯棒卷繞濾模。 虛纖濾模器 可以 選擇一根與被測光纖類型相同的足夠長 （ 典型長度不短于 ） 光纖作為濾模器， 這樣光纖中的模分配才能達到穩(wěn)態(tài)。這是我們在玻璃光纖測試中一般采用的方法。如圖 圖 芯棒濾模器 將被試光纖以 低張力在芯軸上繞幾圈 （ 典型為 圈）的芯軸形式濾模器， 芯軸直徑的 選擇應保證在被測光纖中激勵的瞬態(tài)模受到足夠的衰減， 從而達到穩(wěn)態(tài)模分布。 （） 幾何光學注人 幾何光學注人測量是采用空間狀態(tài)限制的衰減測量。注人光束光斑尺寸應為被測光纖 纖芯直徑的 數(shù)值孔徑應

2、為被試光纖數(shù)值孔徑的 這是不會產生泄漏模 （ ， ， 即非束 縛模） 最大幾何注人功率分布 的 以上注人條件是針對多模石英光纖衰減測試注人條件，因為多模石英光纖的敷設長度 遠大于塑料光纖， 為了 保證傳輸信號的 準確與穩(wěn)定， 我們要求在使用時多模光纖達到模式穩(wěn) 定，衰減與長度成線性關系。 所以衰減系數(shù)成為衡量傳輸性能的重要指標。 規(guī) 定“ 如果衰減測試是在 標準中 類光纖發(fā)射裝置描述的穩(wěn)態(tài)模注人條件下 完成的 （ 使用了 一個攪模器） 測得的衰減不依賴于光纖長度，而且不超過 ， ， 我們認為， 針對塑料光纖衰減大和使用長度一般較短的特性，以上的兩種注人方式并不完全 可取，需要做一定改進。考慮到

3、塑料光纖的使用長度在 以下，在實際使用中不可能 實現(xiàn)如多模石英光纖長距離傳輸中 達到的穩(wěn)態(tài)模傳輸。 中對 在 波段傳 輸特性測試的注釋中規(guī)定 “ 衰減和帶寬數(shù)值并不是必須與長度成線性關系” ，也就是說穩(wěn)態(tài) 模的注人條件針對塑料光纖不像針對石英多模光纖測試那樣重要。 衰減系數(shù)在塑料光纖 衰減測試時是個不穩(wěn)定的值， 我們可以 根據(jù)實際使用條件和測試儀表的靈敏度來大致測試其 實用長度下衰減值的大小 （ ， ） 所得結果可以更真實的反映出塑料光纖在實際使用中的 傳 輸性能。為了改善接收機信噪比， 對光源進行調制， 應將光探測器連接到與光源調制頻率同 步的 信號處理裝置上。 檢測系統(tǒng)靈敏度應有良 好的線

4、性。 帶寬的測試方法 在 標準中采用時域法或頻域法來測量光纖帶寬。使用時域測量法可以同時測得幅 度和相位響應， 用頻域法只能測得幅度響應。除了這兩種方法， 還可以 利用折射率分布結果 進行理論州 算得出 帶寬。 在光纖通信中， 一般是利用信息的信號來調制光的強度以達到傳輸信息的目的。光纖 對調制信號的響應稱為基帶響應， 它是決定光纖傳輸容量的一個重要特性。 頻域中的基帶響應 ） （ 表示以正弦波調制的輸人和輸出 信號間的關系， 此關系由調 一 祖國萬歲上傳 年光纜電纜學術年會論文集 制頻率 數(shù)來表示 帶寬由 的函 下式確定： 塑料光纖帶寬測定與石英多模光纖帶寬測定的注人條件也有區(qū)別 。同塑料光

5、纖衰減的 穩(wěn)態(tài)模注人條件道理一樣， 穩(wěn)態(tài)模的注人條件并不那么重要， 這與實際 使用時的 情況有關。 以 小的 值光源注人漸變型塑料光纖 （ ）中比 用大的 值光注人時所獲帶寬大。 當 注人光 值大于 的 時， 所測試的帶寬與人射光 值大小無關。 所以， 在具體測試 帶寬時宜選用光源 大于 的 值光源， 采用滿注人方式注人 頻域法 用激光二極管作直接調制光源。注人裝置使用了突變一 突變型的 漸變一 均勻模激勵器。 測 量出光經(jīng)待測光纖后的頻率響應 之后，于距離注人裝置 （ ） 處剪斷光纖， 測出光經(jīng) 工） 過這 后的頻率響應 ， 此為參考。 （ 并以 ） 然后通過計算機得出 基帶響應 （ ） （

6、 ） （， ） 再按式 確定帶寬 圖 時域法 測 的帶寬可以采用時域法，即 通過測 的脈沖響應確定帶寬， 測定帶寬的時域 方法必須產生極短的光脈沖， 然后將脈沖引人 的 輸人端， 的輸出 在 端檢測和記錄 畸變的脈沖，最后計算得到光纖帶寬。 圖 一 一 祖國萬歲上傳 孫筱虹 陸敏捷：有關塑料光纖測試的研究 激光器是用脈沖調制的。 所接受到的波形是時間的函 和 ， 數(shù) （ ） （ 為獲得基帶響 ） 應 （ ， （ 可分別將 和 經(jīng)傅里葉變換變?yōu)?和 ， ） ） （ ） （ ） （ ） （ 然后按式 ） 確定帶寬。 帶寬理論計算 塑料光纖的帶寬也可以通過理論計算的方式得到： 模式基帶響應是總基帶響

7、應的 一部分。總基帶響應 是 失真帶寬； 模式 是波長色散帶寬。 們也可以 我 利用折射率 分布結 果進行 理論計算得 出帶寬 ： ，）， ， （ ， 一 二 在多模光纖中， 材料色散、 波導色散、 模式色散共存， 而以模式色散為主。在每一模 式中 還含有材料色散和波導色散， 而使每一模式脈沖比 起始脈沖有所展寬。 一般多模光纖中 的材料色散和波導色散可以 忽略。 在制約光纖帶寬方面， 模色散起主導作用。由于光脈沖傳 輸?shù)?各模式以不同群速度在光纖中 行進， 不同模式不能同時達到光纖終端， 在時間上有一定 間隔，因此形成了 展寬。 光纖的 帶寬是由 其折射率分布決定的。 定義均方根脈沖展寬 。

8、（， （） ！）（ ！ （ ） ） 一 理論分析給出， 對于折射率具有形式： （ ） （ ） 一 。 一， 一 內 的光纖，當其最小脈沖 展寬， 優(yōu)化系數(shù)剖面的指數(shù) 即 值滿足： ， 十 （ 一 ） 此時帶寬最大。 是群折射率， 反映了 纖芯與包層間材料色散差別的 參數(shù)， 材料色散系數(shù)。 若忽略材料色散 二 ， 一般情況下， 模間與 模內的展寬與折射率分布的指數(shù)項 的關系： 下 ， （、 ， （ ， 十 ，（ ； ） ！ ） 人 】 廠 下， ， 下 凸 ， （ 刀 ） ， 廳一， “ 一一 ， ！ ， ； ，二 二 失甲 ， 一 ， ， 口口 ， 一 一 祖國萬歲上傳 年光纜電纜學術年會論文

9、集 光纖的 帶寬是由 其折射率分布決定的， 通過折射率分布的測量再通過計 算機模擬直接得到 值， 從而利用上式得到脈沖展寬值。 通過理論分析可得到一 的光帶寬的 計算公式： 其中 的 單位為 · 在目 的調制速率還不能達到， 前 所以 采用精確測量折射率分布， 然后經(jīng) 計算機模擬得到 值后， 在考慮模間色散與模內 色散 （ 材料色散） 后利用上式推算帶寬數(shù)值。 其誤差僅在于注人條件的理想化并且忽略模藕合現(xiàn)象。 結束語 實現(xiàn)全光通信，解決用戶最后一百米問題的最佳方案之一的塑料光纖，無論在性能、 制造工藝還是應用和標準方面發(fā)展都很快， 而且市場潛力很大。 隨著塑料光纖的 普及和應用， 今后 研究的重點除了 解決塑料光纖的技術弊端和市場拓展外， 還應加強標準的編制和 測試系統(tǒng)、方法的完善。 參 考 文 獻 胡先志， 劉則恒等 光纖光纜工程測試 人民郵電出版社， 楊春，孫小菌等 用于短距離通信的塑料光纖技術 劉凱，于榮金 多模階躍折射率塑料光纖帶寬與數(shù)值孔徑的分析 燕山大學信息科學與工程學院 商海英 數(shù)據(jù)通信中迅速發(fā)展的塑料光纖 信息產業(yè)部電子第八研究所 孫筱虹， 女， 年 月畢業(yè)于電子科技大學， 就讀光電子技術