G.657光纤截止波长测量研究

一、引言
      随着光纤技术的不断发展和进步，其应用范围越来越广。通信光网络的建设重点正由骨干网向城域网、用户接入网转变。正由于FTTx的迅猛发展，G.657弯曲不敏感单模光纤得到了大量的应用。截止波长作为单模光纤所特有的参数，它给出了保证单模传输的波长范围，是单模光纤最基本的参数。因此，包括G.657光纤在内的所有单模光纤，无论设计还是应用，都十分重视此参数，对这项参数的测试更加备受关注。
      依据GB/T 15972.44-2008的规定，光缆的截止波长λ_cc有两种测试方法，方法A为“用未成缆光纤测量”，方法B为“用已成缆光纤测量”。以上两种试验方法均基于传输功率法。可以通过两种参考扫描技术（分别为弯曲参考技术和多模参考技术）得到参考传输光功率的光谱曲线。这里容易产生一个疑问，既然G.657光纤是一种抗弯性能良好的光纤（其宏弯特性见于表1），对小弯曲半径不敏感，那么使用弯曲参考技术（即绕圈）是否会起作用呢？另外在使用多模参考技术时，PK2200型多参数测试仪提示需要将多模光纤绕几个直径2cm的圈，那究竟需要绕几个呢？带着这些疑问我们团队作了一些测试研究。

条件		单位	技术指标
弯曲半径mm	圈数		A类		B类
			1550nm宏弯损耗最大值	1625nm宏弯损耗最大值	1550nm宏弯损耗最大值	1625nm宏弯损耗最大值
15	10	dB	0.25	1.0	0.03	0.1
10	1	dB	0.75	1.5	0.1	0.2
7.5	1	dB	—	—	0.5	1.0

二、截止波长的测试方法
      理论截止波长是单模光纤中仅有基模（LP₀₁）传输的最短波长，而在评定光纤的传输性能时，测量在应用条件下的截止波长比理论截止波长更实用。
      当光纤中的模大体上被均匀激励的前提下，包括注入较高次模在内的总光功率与基模光功率之比随波长减少到0.1dB时所对应的较大波长就是截止波长。
      如上所述，测定光缆截止波长λ_cc有两种测试方法，其中方法A的“用未成缆光纤测量”为光缆截止波长的基准试验方法（RTM）。扫描技术-弯曲参考技术是将被测单模光纤绕成一个半径较小的圈，以带有这样一个小圈的单模光纤的传输光功率谱作“参照”传输光功率谱；多模参考技术是以短段多模光纤的传输光功率作参照光功率谱。另一方面，测量光纤或者光缆截止波长的试验布置也有多种方法，如图1、图2所示。       需要注意的是在用弯曲参考技术或者多模参考技术进行截止波长测量时，要根据曲线形状按照图3（用弯曲参考法）和图4（用多模参考法）中所示的方法确定截止波长最终试验效果。
三、本文在测试时选取了5种来源不同的G.657光纤，分别命名为光纤1~5，使用未成缆光纤来测量光缆截止波长，使用图1所示的试样布置方法；而测量光纤截止波长使用的是图2所示的试样布置方法。
1、光纤截止波长的测试
      （1）2m光纤+弯曲参考技术
      截取2m光纤，按照图2所示的圆形轴芯法进行试样布置，使用弯曲参考技术测量λ_cc，具体测试结果见于表2。

厂家	测试项目	绕圈的直径/cm
		2	3	4	5	6	7	8	9	10
光纤1	截止 波长 /μm	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found
光纤2		1267.71	1276.30	1259.86	1236.83	1245.65	Not Found	1247.20	1256.34	Not Found
光纤3		1299.98	1298.59	1299.86	1299.99	1299.42	1299.81	1299.94	1299.40	1303.45
光纤4		1275.01	1273.73	1274.91	1274.31	1268.70	1269.09	1275.31	1273.13	1269.60
光纤5		1335.39	1330.92	1329.05	1329.40	1332.23	1337.85	1338.31	1329.16	1337.61

      （2）2m光纤+多模参考技术
      截取2m光纤，按照图2所示的圆形轴芯法进行试样布置，使用多模参考技术测量λ_cc，具体测试结果见于表3。 2、光缆截止波长的测试
      （1）22m光纤+弯曲参考技术
      截取22m光纤，按照图1所示的方法进行试样布置，使用弯曲参考技术测量λ_cc，具体测试结果见于表4。

厂家	测试项目	绕圈的直径/cm
		2	3	4	5	6	7	8	9	10
光纤1	截止波长 /μm	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found
光纤2		Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found	Not Found
光纤3		1234.73	1236.77	1234.13	1234.38	1235.46	1234.88	Not Found	Not Found	Not Found
光纤4		1181.59	1183.23	1181.65	1182.01	1179.86	1179.21	Not Found	Not Found	Not Found
光纤5		1188.98	1196.34	1196.37	1196.07	1191.86	1189.99	Not Found	Not Found	Not Found

      由此可以推断对于光纤3、4、5光纤来说，存在某一个绕圈的直径R_2dB，当绕圈的直径大于R_2dB时，此时ΔA_b＜2dB，所测试的结果不符合标准的要求；同时也存在某一个绕圈的直径R_1dB，当绕圈的直径大于R_1dB时，峰高值＜1dB，PK2200显示为“Not Found”。
      （2）22m光纤+多模参考技术
      截取22m光纤，按照图1所示的方法进行试样布置，使用多模参考技术测量λ_cc，具体测试结果见于表5。

厂家	测试项目	绕的圈数/圈
		1	2	3	4	5
光纤1	截止波长/μm	1240.49	1244.41	1246.42	1246.80	1248.53
光纤2		1219.81	1218.65	1217.69	1218.20	1218.16
光纤3		1232.86	1232.38	1231.71	1231.18	1230.03
光纤4		1180.98	1178.37	1178.93	1179.01	1179.21
光纤5		1190.84	1195.11	1198.35	1197.82	1198.12

 
四、测试结果的分析
      从测试结果来看，无论是光纤的截止波长还是光缆的截止波长，光纤1、2表现行为与光纤3、4、5不一致，使用弯曲参考技术均不能测试出其截止波长，而需使用多模参考技术。表6为5种G.657光纤的弯曲性能。

项目	R=10mm，1turn		R=7.5 mm，1turn
	1550nm	1625nm	1550nm	1625nm
光纤1	0.013	0.044	0.033	0.048
光纤2	0.018	0.050	0.118	0.179
光纤3	0.012	0.050	0.199	0.732
光纤4	0.240	0.873	1.441	2.589
光纤5	0.460	1.458	1.472	3.298

     另外一个有趣的现象是光纤1、2端面图像明显不同于光纤3、4、5。光纤1端面成像图如图5所示，光纤2与其类似；而光纤3端面成像图如图6所示，光纤4、5与其类似。由此可见光纤1、2明显带有一个“大圆环”，从测试的数据上看，这种结构的光纤明显抗弯性能较好。 五、结论
      从测试结果来看，多模参考技术适用于5种来源不同的G.657光纤光缆截止波长测试，为了测试的方便，可以选择绕1个2cm圈。而弯曲参考技术不适用于带有“大圆环”的G.657光纤，而不带有“大圆环”的G.657光纤可使用此测试方法，并且在光缆截止波长测试时发现随着绕圈直径的增大其测试峰高明显降低，当绕圈的直径大于R_2dB时，此时ΔA_b＜2dB，所测试的结果不符合标准的要求；当绕圈的直径大于R_1dB时，此时ΔA_b＜1dB，PK2200显示为“Not Found”，无法读数。