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中华人民共和国国家标准光纤总规范第部分传输特性和光学特性试验方法发布实施国家质量技术监督局发布前言本标准是等效采用国际电工委员会光纤第部分总规范第篇传输特性和光学特性试验方法和修改单对光纤的传输特性和光学特性测试方法和光纤总规范中的进行修订的本标准某些条款中还参考采用了单模光纤相关参数的定义和试验方法和多模渐变折射率光纤缆的特性中的有关规定这样使我国的光纤国家标准与国际标准相一致以适应在此领域的国际技术交流和贸易往来迅速发展的需要本标准与和中的相比除增加了微弯敏感性光学连续性光透射率变化和宏弯敏感性的试验方法外衰减测试方法中增加了谱衰减模型波长色散测试方法中增加了微分相移法截止波长测试方法中增加了成缆单模光纤截止波长的测定并将模场直径的测试方法归入到本标准中在光纤总规范总标题下包括五个部分第部分即总则第部分即尺寸参数试验方法第部分即机械性能试验方法第部分即传输特性和光学特性试验方法第部分即环境性能试验方法本标准是第部分本标准从实施之日起同时代替和本标准由中华人民共和国邮电部和电子工业部共同提出本标准由邮电部电信科学研究规划院归口本标准起草单位邮电部武汉邮电科学研究院电子工业部上海传输线研究所本标准主要起草人陈永诗吴金良刘泽恒陈国庆前言国际电工委员会是一个包括所有国家电工委员会国家委员会的世界性标准化组织的目标是促进电气和电子领域内涉及的所有标准化问题的国际合作为此目的除其它活动外发布国际标准标准的制定委托给技术委员会对该内容感兴趣的任何国家委员会都可以参加这个制定工作与有联系的国际的政府的和非政府的组织也可参加制定工作与国际标准化组织按照双方协商确定的条件进行密切合作在技术问题上的正式决议或协议是由对这些问题特别关切的国家委员会参加的技术委员会制定的对所涉及的问题尽可能地代表了国际上的一致意见这些决议或协议应按国际应用的建议以标准技术报告或导则的形式发布并在此意义上为各国家委员会所接受为了促进国际上的统一各国家委员会有责任使其国家和地区标准尽可能采用国际标准国家或地区标准与标准之间的任何差异应在国家或地区标准中清楚地指明国际标准是由第技术委员会纤维光学的第分委员会光纤光缆制定的年颁布的的第版已被修改它被分成了个标准每个标准包括一篇第版取消并替代的第篇形成了一个新的技术修订版本标准应与下列标准结合起来使用光纤第部分总规范第篇总则光纤第部分总规范第篇尺寸参数试验方法光纤第部分总规范第篇机械性能试验方法光纤第部分总规范第篇环境性能试验方法本标准文本以下列文件为依据国际标准草案表决报告表决批准本标准的全部资料可在上表列出的表决报告中查阅附录是标准的附录附修改单前言修改单是由第技术委员会纤维光学的第分委员会光纤光缆制定的修改单的文本依据下列文件最终国际标准草案表决报告表决批准本修改单的全部资料可在上表列出的表决报告中查阅中华人民共和国国家标准光纤总规范第部分传输特性和光学特性试验方法代替一部分国家质量技术监督局批准实施范围本标准规定了光纤传输特性和光学特性的试验方法及其对试验装置注入条件程序计算方法结果的统一要求本标准适用于成品光纤光缆传输特性和光学特性的商业性检验引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性光纤总规范第部分尺寸参数试验方法传输特性和光学特性试验项目应从表列出的项目中选择确定的试验方法进行光纤传输特性和光学特性的测定适用的试验和合格判据应在产品规范中规定表光纤的传输特性和光学特性试验方法标准号试验方法适用的特性适用的光纤类型截断法插入损耗法后向散射法谱衰减模型衰减单模光纤和多模光纤单模光纤后向散射法点不连续单模光纤和多模光纤冲击响应法基带响应多模光纤频率响应法可膨胀圆筒法固定直径圆筒法微弯敏感性单模光纤金属网格法传输或辐射光功率法光学连续性单模光纤和多模光纤后向散射法表完试验方法标准号试验方法适用的特性适用的光纤类型相移法脉冲时延法微分相移法干涉法将来考虑波长色散单模光纤和多模光纤单模光纤远场光分布法数值孔径多模光纤传输功率法单模光纤截止波长成缆单模光纤截止波长单模光纤直接远场扫描法远场可变孔径法近场扫描法模场直径单模光纤传输功率监测法后向散射监测法机械试验和环境试验时光透射率的变化单模光纤和多模光纤宏弯敏感性宏弯敏感性单模光纤折射近场法横向干涉法近场光分布法折射率剖面单模光纤和多模光纤衰减衰减是光纤中光功率减少量的一种度量它取决于光纤的性质和长度并受测量条件的影响未加以控制的注入条件通常激励较高阶有损耗的模式这种模式会产生瞬态损耗并导致光纤衰减与光纤长度不成正比加以控制的稳态注入条件使光纤衰减与其长度成正比稳态条件下能确定光纤衰减系数串接光纤总衰减可由各自的衰减线性相加得出测量光纤衰减的四种试验方法描述如下截断法截断法是测量光纤衰减特性的基准试验方法在不改变注入条件时测出通过光纤两横截面的光功率和从而直接得出光纤衰减是光纤末端出射光功率是截断光纤后光纤截留段末端出射光功率根据测量原理本方法不可能获得整个光纤长度上的衰减信息在变化条件下也很难测出光纤衰减变化在某些情况下其破坏性是本方法的一个缺点插入损耗法插入损耗法是测量光纤衰减特性的替代试验方法原理上类似于截断法但是注入系统输出端出射光功率测得的光纤衰减中包含了试验装置的衰减必须分别用附加连接器损耗和参考光纤段损耗对测量结果加以修正本方法不可能分析整个光纤长度上的衰减特性但根据先前已知的光功率有可能在环境条件如温度和受力变化时连续测量衰减变化插入损耗法测量精度比截断法低但它对被试光纤和两端可能固定的端头具有非破坏的优点特别适用于现场测试主要用于测量已连接起来的带有连接器的光缆后向散射法后向散射法是测量光纤衰减特性的替代试验方法它测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率这是一种单端测量该方法的测量结果受光纤中光传输速度和光纤后向散射特性的影响不可能像截断法那样精确测量光纤衰减本方法允许对光纤整个长度或感兴趣的光纤段或串接的光纤链进行分析甚至可以鉴别分立的点例如接头点不连续本方法也可以用作光纤长度测量光纤不连续点断点接点的检查和定位光纤光学连续性的检查光纤后向散射光强度测量用双向平均的后向散射曲线描述和确定衰减均匀性的方法尚在考虑之中谱衰减模型可以用一个特征矩阵和一个矢量计算光纤谱衰减系数矢量包含三至五个波长上例如和或测量的衰减系数第一种方法如果是光纤或光缆提供者提供的该产品的特征矩阵模型化谱衰减系数可以用矢量表示矢量由下式计算第二种方法如果是普通矩阵光纤或光缆提供者应提供一个修正因子矢量式变成普通矩阵是能用于不同的光纤设计或生产厂家假定是一种光纤类型的特征矩阵它可由标准体和或借助于标准体决定每个光纤提供者可以同用户最终用户或生产厂家比较他们的产品其差别由矢量决定本模型仅适用于类和类光纤定义一段光纤上相距的两个横截面和之间在波长处的衰减定义为式中通过横截面的光功率通过横截面的光功率对于稳态条件下的均匀光纤可定义单位长度衰减即衰减系数为式中光纤长度值与选择的光纤长度无关方法截断法试验装置衰减测定可在一个或多个波长上进行也可在某一波长范围内测量谱衰减特性适宜的试验装置框图如图和图所示图规定波长上测量衰减的试验装置截断法图多个波长上测量衰减或谱衰减的试验装置截断法光源应采用稳定辐射的光源如卤钨灯激光器或发光二极管依据测量类型选择合适的光源在完成测量过程的时间内光源位置强度和波长应保持稳定光源波长范围应满足光纤测量的需要其谱线半幅全宽应保证对光纤谱衰减特性有足够的分辨率光纤输入端应与注入光束对准或者与注入光纤同轴连接光检测器组件应采用一适当的装置将从被试光纤出射的全部光功率耦合进光检测器例如光学透镜系统接有尾纤的折射率匹配接头或与光检测器直接耦合的折射率匹配接头对于带尾纤的光检测器尾纤须有足够大纤芯直径和数值孔径以便接收从参考光纤和被试光纤出射的全部光在接收光强范围和测量时间内检测器应具有良好的线性和稳定性典型组件包括接有前置放大器的光生伏打型光电二极管同步检测时应采用锁相放大器信号处理为了改善接收机信噪比通常对光源进行调制这时应将光检测器连接到与光源调制频率同步的信号处理装置上检测系统应有良好的线性或具有已知的特性包层模剥除器应采用包层模剥除器防止检测到包层中传输的光功率当涂料折射率等于或大于光纤包层折射率时就不需要包层模剥除器注入条件单模光纤注入条件单模光纤注入条件应足以激励起基模滤去高阶模剥除包层模注入光纤的光功率在测量期间应保持稳定通常采用下列两种注入技术尾纤采用尾纤时应在光源尾纤和被试光纤之间使用折射率匹配材料消除干涉效应光学透镜系统采用这种光注入技术时应使用能使光纤注入端与注入光束重复对中并稳定固定的定位装置为减少光纤定位对注入功率的敏感性可采用满注入方法为在感兴趣波长范围内滤除高阶模应采用诸如半径足够小的单个光纤圈例如作为滤模器将截止波长移至感兴趣的最短波长以下但圈的半径不能小到引起与波长相关的振荡为保证沿光纤短距离截留长度传输后不存在包层模需采用包层模剥除器包层模剥除器通常由折射率等于或稍大于光纤包层折射率的材料组成可以是一种直接加在除去被覆层光纤上靠近端点处的折射率匹配液在某些情况下光纤被覆层可起包层模剥除器作用多模光纤注入条件多模光纤注入条件应避免注入高阶瞬态模式使沿光纤的功率分布基本不变化即稳态模分布从而使光纤衰减与长度近似成线性关系通常采用下列两种注入技术滤模器采用滤模器的衰减测量注入装置如图所示图采用滤模器的衰减测量注入装置可以选择一根与被试光纤类型相同的足够长典型长度不短于光纤作为滤模器也可选择将被试光纤以低张力在芯轴上绕几圈典型为圈的芯轴形式滤模器芯轴直径选择应保证在被试光纤中激励的瞬态模受到足够的衰减从而达到稳态模分布另外也可以采用搅模器和滤模器的组合形式即将一些金属球随机分布在不短于的与被试光纤类型相同的光纤上在金属球上施加压力来达到稳态模分布应采用远场测量方法比较均匀满注入的被试光纤不短于远场功率分布与采用芯轴滤模器或采用搅模器和滤模器组合形式的短段光纤远场功率分布芯轴直径或施加于金属球的压力的选择应保证两者的远场功率分布相接近短光纤辐射图数值孔径按方法测量应为长光纤数值孔径的芯轴直径或施加于金属球的压力可能随光纤不同而不同这取决于光纤和涂覆层类型通常芯轴直径为在长度内绕圈光纤滤模器前注入的光功率分布应是基本均匀的对于不能产生这种分布的光源如或激光器应采用搅模器搅模器可由一种合适的光纤排列组成例如突变渐变突变型折射率分布光纤排列几何光学注入采用空间状态限制的衰减测量的几何光学注入装置如图所示图采用空间状态限制的衰减测量注入装置注入光束光斑尺寸应为被试光纤纤芯直径的数值孔径应为被试光纤数值孔径的这是不会产生泄漏模即非束缚模的最大几何注入的注入功率分布例如数值孔径为的渐变型折射率分布的多模光纤注入条件为均匀的光斑和数值孔径对于同样光纤采用光斑和数值孔径应使注入光斑和光锥对中在纤芯上保证注入光束轴和光纤轴重合应采用包层模剥除器以保证沿光纤短距离传输后不存在包层模程序将被试光纤放入试验装置中记录输出光功率保持注入条件不变将光纤截断至截留长度例如离注入点记录从光纤截留长度输出光功率按衰减定义由和计算出与两点间光纤段的衰减和衰减系数使用几个波长上的衰减测量结果通过给出的关系式能够计算出谱衰减曲线结果测量结果报告应包括下列内容试验名称试样识别号试样长度试验数据按产品规范要求在规定波长上以表示的衰减和以表示的衰减系数以及谱衰减试验日期和操作人员环境温度和相对湿度报告中也可包括下列内容光源类型光源谱宽注入技术试验装置方法插入损耗法装置衰减测定可在一个或多个波长上进行也可在某一波长范围内测量谱衰减特性适宜的试验装置框图如图校正和图测量所示图插入损耗法试验装置校正图插入损耗法试验装置测量光源按规定光检测器组件按规定信号处理按规定包层模剥除器按规定耦合装置本方法要求使用精密的光纤对光纤的耦合装置使耦合损耗最小以保证结果可靠性该耦合装置可以是凭目视检查的机械微调架或纤芯对纤芯的连接器参考光纤参考光纤须是与被试光纤类型相同的光