光纤弯曲损耗的测试方案
一.实验目的
近些年,光纤的弯曲损耗问题引起众多学者越来越广泛的关注。
除去由于弯曲损耗在光纤通信中的不利影响之外,许多光纤光学传感器也利用了这一传感机理,如在某些传感器中.被测物理量产生一个小位移,该位移又使光纤弯曲半径发生变化,从而改变光衰减。
传统的理论都假设光纤具有无限大的包层.因此得到弯曲损耗随弯曲半径或工作波长单调的关系。
最近的研究发现单模光纤的弯曲损耗随工作波长及弯曲半径变化的振荡现象。
国外的研究人员从上世纪80年代,就已经开始对光纤的弯曲损耗进行比较系统的研究”,但在国内这方面的研究丁作开展较少”,相关的文献报道也比较少。
在本文中,我将分析弯曲损耗在850nm,1310nm和1550三种工作波长,强弯曲状态F的单模光纤弯曲损耗随弯曲半径的变化关系.讨论了弯曲半径、工作波长对单模光纤弯曲损耗的影响。
二.实验仪器
光源单模光纤功率计扰模器
三.实验原理
在早期的研究工作中,对于弯曲的单模光纤,设定其包层为无限大,即光在芯区中传输时,包层及覆层的厚度对光的传输无任何影响%光损耗完全是由纯弯曲引起的,光功率的变化表示为:
式中P
i,P
分别为光纤弯曲前及弯曲后的光功率,2α是弯曲损耗系数,L是弯曲
的长度,其中:
将上述公式整理后可得:
通过以上的分析,可以看到光纤弯曲引起的损耗依赖于波长和弯曲半径。
四.实验步骤
1.测试弯曲半径对弯曲损耗的影响:
试验所用光源波长为850nm半导体激光器,将长飞公司的单模光纤沿圆柱弯曲,测量在不同的弯曲半径下的弯曲损耗特性:
(1)将光纤与光源连接,保持不要弯曲,测量光纤的输入功率和输出功率(2)将光纤弯曲,使弯曲半径为5mm,用功率计测出光纤的输入光功率和输出光功率,计算损耗:
(3)同上,分别用8mm和10mm的弯曲半径测量,计算损耗。
(4)将康宁公司和长飞公司的单模光纤焊接在一起,重复上述步骤,测量损耗,与(3)实验结果比较。
2.测量光源波长对弯曲损耗的影响:
选取长飞公司的单模光纤,弯曲半径为8mm,选用不同波长的光源进行测量,算出弯曲损耗:
(1)选取850nm波长的光源与光纤连接,使光纤保持不弯曲,测出输入功率和输出功率,再将光纤弯曲,将弯曲半径保持在8mm,测量光纤的输入功率和输出功率,计算损耗
(2)将波长变为1310nm,1550nm重复上述步骤,计算损耗。