10 log
PLP11 PLP01
0.1dB
在此定义中，第一高阶模 LP11，在截止波长处将衰耗掉 19.3dB。 依据此定义， 还分别给出了光纤截止波长λ c 与光缆截止波长λ cc 的测试样品的采集标 准 光纤截止波长λ c 的测试样品： 一段 2 米长，未成缆光纤，中间绕一半径为 140 mm 的圆环。 光缆截止波长λ cc 的测试样品： A） 取一段长 22 米的光缆，其中两端各包 1 米长的未成缆光纤，为了模拟接头盒的效 果，两端各绕制一个半径为 40 mm 的圆环。 由于一般的光纤生产厂没有成缆的光纤，因而 ITU，IEC 和 EIA 提出另一种，可供光纤 生产厂的测试样品的采集标准： B） 一段长 22 米的未成缆光纤，将中间 20 米绕制成半径≥140 mm 的若干个圆环，两 端仍然各含一个半径为 40mm 的圆环。 Bellcore 文件 GR-20 提出了一种简便的测试样品的采集标准： C）一段两米长的光纤，其中绕制两个半径 40 mm 的圆环。 但是，这种测试方法仅对 MCSM 单模光纤，才能给出等值的结果。 三· 测试结果的比较 文献[1]中对两种未成缆 MCSM 光纤的光缆截止波长的测试方法进行了比较[测试样品 的采集标准（B）和（C）]。测试样品选择了一些截止波长超过标准的光纤，以便发现最佳 的映射图形。图 1，给出了两个测试标准所得到的光纤与光缆截止波长的对应结果。 由下图可以看出，由两种未成缆光纤测试标准给出的结果所拟合的曲线非常吻合（ 22 米未成缆光纤及 Bellcore 2 米未成缆光纤） 。 这说明光纤样品的长度对光缆截止波长的测量
图4 截止波长的分布 1400 1300 1200 1100
11 13 15 17 截止波长
位置
1 ． Ir. P ete r P rleun is, the cable and fiber cu t o ff l Fiber BV P O Box 1136, 5602 BC Eindho ven th e Netherlan d. 2. 何珍宝, PCVD 光 纤 的 均 匀 性 ， 光 电 产 品 世 界 ， 2000 年 第 11 期 .
结果，没有多大影响，至少对 MCSM 光纤是这样的。
第 3 页 共 4页
即使光纤的截止λ c 达到 1330nm，但光缆截止波长仍然低于 1250nm。在这些测试标准 中， 截止波长大约漂移 100nm； 大多数漂移是由于两种测试方法所定义的不同的弯曲所引起 的（光纤是一个半径 140mm 的圆环，光缆的是二个 40mm 的圆环） 。 我们对市场上 G.655 光纤的进行取样测试，也可发现同样的的变化趋势，光纤在成缆前 后其截止波长有较大幅度的降低，只是 G.655 光纤，在成缆前后其截止波长降低幅度要大于 G.652 光纤，一般其漂移量都达到 150nm 以上，这就是说对 G.655 光纤而言，其光纤的截止
图 2 G.655 光纤截止波长λ c与光缆截止波长 λ cc的关系 1250 1200 1150 1100 1050 1000 1200
λ cc
1300 λ c
1400
1500
波长达到 1600nm，其光缆截止波长也可满足要求。 图 2 给出了 G.655 光纤的光纤与光缆截止波长的对比测试结果。 由于长飞公司是中国最 大的光纤与光缆的生产企业， 具有齐全的光纤与光缆的检测手段； 故光纤的截止波长是采用 ITU 推荐的 G.650 标准进行测试的，光缆的截止波长的测试是采用方法 A。 四、截止波长的工艺控制 由截止波长的理论方程可知， 光纤的截止波长与光纤的芯径的大小， 相对折射率的高低 及归一化频率有关， 而归一化频率又与光纤的剖面结构有关。 故光纤的截止波长的控制对不 同类型的光纤具有不同的要求， 对不同的制造工艺会采取不同的方法； 具体而言， 芯径越大， 相对折射率越高则截止波长越高。 对应力较大的预制棒而言， 拉丝的张力对截止波长有显著 的影响，即拉丝张力越大，则截止波长越高。对不同类型的光纤，其截止波长的控制也有很 大的不同。 比如， 对 G.652 光纤而言， ITU 给出的光纤截止波长的控制范围为 1150 ~ 1330nm， 基本可以保证光缆的截止波长应小于 1250nm；而 G.655 光纤的截止波长则未作要求，但光 缆的截止波长应小于 1480nm。 为何成缆后光纤的截止波长会大副降低呢？其原因如下：当工作波长略小于截止波长 时， 在光纤系统中有 LP01 基模 LP11 高阶模同时出现， 但此时， 高阶模 LP11 接近截止区， LP11 高阶模的光功率，绝大部分分布在包层中，光场的约束性极差。这样的模场分布其传输性能 极不稳定，由于光纤在光缆结构中，光纤不可避免处于弯曲，微弯状态，加上光纤本身由于 工艺造成的几何尺寸的偏差，均能使此类经过很短的距离（通常是几米）的传输后，转换为 辐射模，而被截止。 而不同类型的光纤，其在成缆后的截止波长降低的幅度也不相同；具体而言，G.655 光 纤要比 G.652 的光纤降低的幅度大。这是因为，为了增强光纤的抗弯曲性能，现在商用的 G.655 在剖面设计时，都采用了 W 型结构， 如图 3 示。 外环的作用主要是可增大有效面积并降低弯曲损耗，同时，改变光纤的零色散点。外环 将光从中心拉出来可使光具有较大的场分布， 增大了有效面积， 同时外环将约束光在包层的 传播，而防止了光波在包层转变为泄漏模，改善了弯曲性能。由于在外环内传输的光为高阶 模 LP11，处于未成缆状态时，较稳定，光纤具有较高的截止波长；当成缆后，高阶模 LP11
第 1 页 共 4页
光纤与光缆的截止波长
何珍宝 摘要 本文介绍了光纤截止波长与光缆截止波长的测试方法与标准，并就光纤截止波长与光 缆截止波长的关系做了分析与描述；同时简单描述了光纤截止波长的控制方法。 关键词：光纤， 光缆，截止波长
The cut off wavelength for fiber and cable He zhenbao
Abstract the measurement of fiber cut off wavelength and cable cut off wavelength will be introduced in the paper; and the relationship between the cable and fiber cut off wavelength was described. At the same time, how to control the cut off wavelength of fiber was also simply introduced. Keyword: fiber ,cable, cut off wavelength 一·概述 单模光纤，顾名思义，应当只能传输一种模式（基模 LP01）的光，以便尽可能的为通 信系统提供最大带宽。 但这种行为取决于窗口的工作波长以及光纤的性能参数， 如光纤的芯 径以及芯、包层间的折射率的差值Δ 。 截止波长指的是，单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长超过该波长时，光纤 只能传播一种模式（基模）的光，而在该波长之下，光纤可传播多种模式（包含高阶模）的 光。 理论分析表明， 光纤中能够传播的模式数是有限的， 只有满足全反射和相位一致条件的 模式才能在光纤中传播，而其它模式则被截止。 实现单模传输条件是：归一化频率 V 小于其归一化截止频率 Vc（V≤Vc） 。
图1 1240 1220 光缆截止波长与光纤截止波长的关联图
光缆截止波长 [nm]
1200 1180 1160 1140 1120 1100 1080 1100 1150 1200 1250 光纤截止波长 [nm] 1300 1350
光缆截止波长 （22m） 光缆截止波长 （2m） 线性 (光缆截 止波长（2m）) 线性 (光缆截 止波长 （22m）)
第 4 页 共 4页
不稳定，易被截止，故光缆截止波长降低幅度大。
图 3 非零色散位移单模光纤的折射率剖面示意图 多年来光纤传送系统的使用实践也表明，当光纤传输系统的工作波长适当小于光纤的截 止波长，光纤仍然能工作在单模运行状态。 五、光纤截止波长与光纤的均匀性 光纤的截止波长是沿整个光纤而发生变化的； 截止波长变化越小， 说明光纤的均匀性越 好。而光纤的均匀性，对光缆施工中的接续操作产生影响，由此产生的接头损耗和反射光的 增加都会影响通信系统的运行效果[2]。 对整个光纤预制棒而言， 当完成拉丝后， 其光纤截止波长的分布可以反映出该预制棒的 均匀性。图 4 给出了长飞公司的 MCSM 光纤的截止波长的分布，其中最大与最小值的偏差 不超过 3%，90%的光纤的波动不超过 1.5%。由此可见 PCVD 预制棒的均匀性和光纤的均匀性 都极佳。
Vc 2.405 1
2.315

α - 折射率分布指数 对阶跃型多模光纤 ：α →∞，Vc =2.405 抛物型光纤： α =2， Vc =3.533 三角形折射率分布：α =1， Vc =4.379 对应的截止波长λ c 为：
c 2an 1 2 V c
n1- 芯折射率指数 a - 芯径 Δ -相对折射率 理论截止波长对通信网络的设计，用途不大，因而国际标准化组织 ITU、IEC 和 EIA 都 定义了实际截止波长的测定方法，给出了光纤截止波长λ c 与光缆截止波长λ cc 的国际标 准。 光纤截止波长一般由光纤制造商测定。光缆截止波长与光纤截止波长有很强的关联性， 另外还与光纤及光缆的类型， 长度以及附加环有关。 光缆截止波长实质上要比光纤截止波长
第 2 页 共 4页
低，对系统设计者而言，光缆截止波长更为有用。为避免模式噪音问题，光缆截止波长应低 1250nm，这也是多数系统的最小工作波长。 二· 截止波长的国际标准 根据 ITU 的推荐 G.650， 截止波长可定义为： 当光波长大于该波长时， 高阶模全功率 PLP11 与基模全功率 PLP01 间的比率将降至 0.1 dB 以下。
作者简介：何珍宝，长飞光纤光缆有限公司 工学博士。 地址：武汉市关山二路四号 电话：027 67887635 传真：027 87425978 E-mail:hezhenbao@