一、光纤参数的测量
1.单模光纤模场直径的测量
从理论上讲单模光纤中只有基模(LP0l)传输,基模场强在光纤横截面的存在与光纤的结构有关,而模场直径就是衡量光纤模截面上一定场强范围的物理量。对于均匀单模光纤,基模场强在光纤横截面上近似为高斯分布,通常将纤芯中场强分布曲线最大值1/e处所对应的宽度定义为模场直径。简单说来它是描述光纤中光功率沿光纤半径的分布状态,或者说是描述光纤所传输的光能的集中程度的参量。因此测量单模光纤模场直径的核心就是要测出这种分布。
测量单模光纤模场直径的方法有:横向位移法和传输功率法。下面介绍传输功率法。测量系统的原理方框示意如图1所示。
取一段2米长的被测光纤,将端面处理后放入测量系统中,测量系统主要由光源和角度可以转动的光电检测器构成。光纤的输入端应与光源对准。另外为了保证只测主模(LP01)而没有高次模,在系统中加了一只滤模器,最简单的办法是将光纤打一个直径60mm的小圆圈。当光源所发的光通过被测光纤,在光纤末端得到远场辐射图,用检测器沿极坐标作测量,即可测得输出光功率与扫描角度间的关系,P—θ线如图2所示。然后,按模场直径的定义公式输入P和θ值,由计算机按计算程序算出模场直径。
2.光纤损耗的测量
光纤损耗是光纤的一个重要传输参数。由于光纤有衰减,光纤中光功率随距离是按指数的规律减小的。但是,对于单模光纤或近似稳态的模式分布的多模光纤衰减系数a是一个与位置无关的常数。若设P(Z1)为Z=Z1处的光功率,即输入光功率。若设P(Z2)为Z2处的光功率,即这段光纤的输出功率。因此,光纤的衰减系数a定义为
因此,只要知道了光纤长度Z2-Z1和Z2、Z1处的光功率P(Z1)、P(Z2),就可算出这段光纤的衰减系数a。测量光纤的损耗有很多种办法,下面只介绍其中的两种办法。
1)截断法 截断法是一种测量精度最好的办法,但是其缺点是要截断光纤。这种测量方法的测量方框如图3所示。
取一条被测的长光纤接入测量系统中,并在图中的“2”点位置用光功率计测出该点的光功率P(Z2)。然后,保持光源的输入状态不变,在被测量光纤靠近输入端处“1”点将光纤截断,测量“l”点处的光功率P(Z1)。这个测量过程等于测了1~2两点间这段光纤的输入光功率P(Z1)和输出光功率P(Z2),又知道“1”、“2”点间的距离Z2-2l,因此,将这些值代入
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