摘要
论说了光纤的测验参数、测验办法以及不确认度剖析。总结了光纤几许参数、模场直径、截止波长、衰减、波长色散的测验办法。概括出了光纤参数测验中存在的问题和解决办法。
1、导言
光纤通信技能的飞速发展增加了光纤光缆的需求量。现在，全世界已敷设光纤数亿公里，光纤通信不仅在陆地上运用，并且还形成了跨过大西洋和太平洋的海底光缆线路，简直包围了整个地球。按光缆敷设办法分有：自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和分支光缆。按光缆用处分有：远程通讯用光缆、近距离室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。光纤光缆在国内以致世界的需求量都是很大的，确保光纤光缆的质量至关重要，光纤根本参数的测验是对光纤光缆质量的确保。
光纤光缆是光信号传输的媒质，它是光通信的根底。在这个范畴国家参阅世界电工委员会IEC 793-1-2：1995《光纤第1部分：总规范第2篇：尺度参数实验办法》，IEC 793-1-4：1995《光纤第1部分：总规范第4篇：传输特性和光学特性实验办法》和世界电联ITU-T G650：1997《单模光纤相关参数的界说和实验办法》，ITU-T G651：1993《50/125μm多模突变折射率光纤缆的特性》等相关世界规范拟定了光纤光缆的国家规范GB/T 15972.2-1998《光纤总规范第2部分：尺度参数实验办法》和GB/T 15972.4-1998《光纤总规范第4部分：传输特性和光学特性实验办法》，对光纤的根本测验参数和实验办法做出了相关规则。
这些规范规范了光纤光缆的详细性能目标。光纤的特性参数分为几许特性参数(光纤长度、纤芯直径、包层直径、纤芯不圆度、包层不圆度、芯/包层同心度差错等)、光学特性参数(模场直径、单模光纤的截止波长、成缆单模光纤的截止波长、折射率散布、多模光纤的数值孔径等)、传输特性参数(衰减、波长色散等)。
2、光纤参数的测验办法
对光纤参数的测验办法参照国标中相关的实验办法进行，下面列举出一些光纤根本参数的测验办法。光纤的特性参数中，几许特性参数对光纤的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度差错的测验办法做出相关阐明；光学特性参数对模场直径、单模光纤的截止波长、成缆单模光纤的截止波长的测验办法做出相关阐明；传输特性参数对光纤的衰减、波长色散的测验办法做出相关阐明。
2.1、光纤几许特性参数测验
光纤的折射率散布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度差错的测验办法。
丈量包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度差错的测验办法是折射近场法、横向干与法和近场光散布法（横截面几许尺度测定）。
光纤的折射率散布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度差错的测验办法有三种。
●折射近场法
折射近场法是多模光纤和单模光纤折射率散布测定的基准实验办法（RTM），也是多模光纤尺度参数测定的基准实验办法和单模光纤尺度参数测定的代替实验办法（ATM）。
折射近场丈量是一种直接和准确的丈量。它能直接丈量光纤（纤芯和包层）横截面折射率改动，具有高分辨率，经定标可给出折射率绝对值。由折射率剖面图可确认多模光纤和单模光纤的几许参数及多模光纤的最大理论数值孔径。
●横向干与法
横向干与法是折射率剖面和尺度参数测定的代替实验办法（ATM）。横向干与法选用干与显微镜，在笔直于光纤试样轴线方向上照明试样，发生干与条纹，经过视频检测和核算机处理获取折射率剖面。
●近场光散布法
这种办法是多模光纤几许尺度测定的代替实验办法（ATM）和单模光纤几许尺度（除模场直径）测定的基准实验办法（RTM）。经过对被测光纤输出端面上近场光散布进行剖析，确认光纤横截面几许尺度参数。
能够选用灰度法和近场扫描法。灰度法用视频体系完成两维（x-y）近场扫描，近场扫描法只进行一维近场扫描。因为纤芯不圆度的影响，近场扫描法与灰度法得出的纤芯直径或许有不同。纤芯不圆度能够经过多轴扫描来确认。
一般商用外表折射率散布的测验办法是折射近场法。
测验中运用的外表是光纤几许参数和折射率散布丈量仪。测验过程如下：
①试样制备时应留意试样端面清洁、润滑并笔直于光纤轴。
②丈量包层时，端面倾斜角应小于1。操控端面损害，使其对丈量精度的影响最小。
③留意避免光纤的小曲折。
④将被测光纤剥除被覆层，用专用光纤切割刀切割出平坦的端面, 放入光纤样品盒中，样品盒中注入折射率稍高于光纤包层折射率的折射率匹配液。
⑤将光纤样品盒笔直放在光纤折射率散布丈量仪的光源和光探测器之间，进行x-y方向的扫描测验。
⑥经过剖析得到光纤折射率散布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度差错的测验数据。
2.2、光纤光学特性参数测验
(1)单模光纤模场直径的测验办法
模场直径是单模光纤基模（LP01）模场强度空间散布的一种衡量，它取决于该光纤的特性。
模场直径（MFD）可在远场用远场光强散布Pm(θ)、互补孔径功率传输函数α(θ)和在近场用近场光强散布f2(r)来测定。模场直径界说与丈量办法严厉相关。
单模光纤模场直径的测验办法有三种。
●直接远场扫描法
直接远场扫描法是丈量单模光纤模场直径的基准实验办法（RTM）。它直接依照柏特曼（Petermann）远场界说，经过丈量光纤远场辐射图核算出单模光纤的模场直径。
●远场可变孔径法
远场可变孔径法是丈量单模光纤模场直径的代替实验办法（ATM）。它经过丈量光功率穿过不同尺度孔径的两维远场图核算出单模光纤的模场直径，核算模场直径的数学根底是柏特曼远场界说。
●近场扫描法
近场扫描法是丈量单模光纤模场直径的代替实验办法（ATM）。它经过丈量光纤径向近场图核算出单模光纤的模场直径，核算模场直径的数学根底是柏特曼远场界说。
一般商用外表模场直径测验办法是远场变孔径法(VAFF)。
测验中运用的外表是光纤模场直径和衰减谱丈量仪。测验过程如下：
●预备2m（0.2m）的光纤样品，两头剥除被覆层，放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平坦的端面。
●将被测光纤衔接入丈量仪的输入和输出端，查看光接纳端的聚集状况，假如曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不行明晰，则需求进行方位和焦距的调整。
●在光源的输出端坚持测验光纤的注入条件不变，打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，进行模场直径的测验。
经过剖析得到光纤模场直径的测验数据。
（2）单模光纤截止波长和成缆单模光纤截止波长的测验办法
丈量单模光纤的截止波长和成缆单模光纤的截止波长的测验办法是传输功率法。
当光纤中的模大体上被均匀鼓励情况下，包含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小到规则值（0.1dB）时所对应的较大波长便是截止波长。传输功率法依据截止波长的界说，在必定条件下，把经过被测光纤（或光缆）的传输功率与参阅传输功率随波长的改动相比较，得出光纤（或光缆）的截止波长值。
一般商用外表模场直径测验办法是传输功率法。
测验中运用的外表是光纤模场直径和衰减谱丈量仪。测验过程如下：
①在样品制备时，单模光纤的截止波长的测验运用2m（0.2m）的光纤样品，成缆单模光纤的截止波长的测验运用22m的已成缆单模光纤。
②将测验光纤的两头剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平坦的端面。
③将被测光纤衔接入丈量仪的输入和输出端, 查看光接纳端的聚集状况, 假如曲线不在其屏幕的正中央或光纤端面不行明晰, 则需求进行方位和焦距的调整。
④先在测验光纤不打小环的情况下，测验参阅传输功率。
⑤再将测验光纤在注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测验此刻的传输功率。
⑥将两条传输功率测验曲线相比较，经过数据剖析处理，得到光纤（或光缆）的截止波长值。
2.3、光纤传输特性参数测验
(1)衰减的测验办法
衰减是光纤中光功率减少数的一种衡量，它取决于光纤的性质和长度，并受丈量条件的影响。衰减的首要测验办法如下：
●切断法
切断法是丈量光纤衰减特性的基准实验办法（RTM），在不改动注入条件时测出经过光纤两横截面的光功率，然后直接得到光纤衰减。
●插入损耗法
插入损耗法是丈量光纤衰减特性的代替实验办法（ATM），原理上类似于切断法，但光纤注入端的光功率是注入体系输出端的出射光功率。测得的光纤衰减中包含了实验装置的衰减，有必要别离用附加衔接器损耗和参阅光纤段损耗对丈量成果加以批改。
●后向散射法
后向散射法是丈量光纤衰减特性的代替实验办法（ATM），它丈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。这是一种单端丈量办法。
一般商用外表衰减的测验办法是切断法和后向散射法。
切断法测验中运用的外表是光纤模场直径和衰减谱丈量仪。测验过程如下：
①预备不短于1km或更长一些（一般一个光纤盘长：25km）的光纤样品，两头剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平坦的端面。
②将测验光纤盘的外端光纤经过专用夹具衔接外表的发射端，将测验光纤盘的内端光纤经过专用夹具衔接外表的接纳端，查看光接纳端的聚集状况, 假如曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不行明晰, 则需求进行方位和焦距的调整。
③在光纤注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测验此刻的传输功率。
④坚持光源的注入状况不变（在光纤注入端打一个半径30mm的小环），将测验光纤样品切断为2m的试样，光纤经过专用夹具衔接外表的接纳端，查看光接纳端的聚集状况, 假如曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不行明晰，则需求进行方位和焦距的调整。测验此刻的传输功率。
将两条传输功率测验曲线相比较，经过数据剖析处理，得到光纤在1310nm和1550nm波段的衰减谱特性。
后向散射法测验中运用的外表是光时域反射计。测验过程如下：
①将测验光纤盘的外端经过熔接光纤衔接器或裸纤适配器，接入光时域反射计进行测验。
②测验中光时域反射计运用最小二乘法（LSA）核算光纤的衰减，此办法可疏忽光纤中或许的熔接或接头损耗对光纤链路测验形成的影响。
③如需分段测验光纤链路的衰减可运用两点法进行测验。
④光纤衰减测验中，应挑选光纤测验曲线中的线性区域，避开测验曲线近端的饱满区域和结尾的反射区域，测验两点间的光纤衰减（dB/km）。
⑤更改光时域反射计的测验波长，别离对1310nm和1550nm波利益的光纤衰减特性进行测验剖析。
实践测验中，能够经过切断法和后向散射法两种测验办法验证光纤衰减的测验数据。关于带有光纤衔接器的测验光纤样品，为了不损坏已装置的光纤衔接器，则只能运用后向散射法进行单端非损坏性测验。
（2）波长色散的测验办法
波长色散是由组成光源谱的不同波长的光波以不同群速度传输引起的光纤中每单位光源谱宽的光脉冲展宽，用ps/nm表明。它取决于该光纤的特性和长度。波长色散的首要测验办法如下：
●相移法
相移法是丈量光纤波长色散的基准实验办法（RTM）。它在频域中经过检测、记载和处理不同波长正弦调制信号的相移来丈量不同波长信号的群时延，然后推导出光纤波长色散。
●脉冲时延法
脉冲时延法是丈量光纤波长色散的代替实验办法（ATM）。它在时域中经过直接检测、记载和处理不同波长脉冲信号的群时延，然后推导出光纤波长色散。
●微分相移法
微分相移法是丈量光纤波长色散的代替实验办法（ATM）。它在1000nm~1700nm波长规模内由两个附近波长间的微分群时延来丈量特定波长上的波长色散系数。
一般商用外表波长色散的测验办法是相移法。
测验中运用的设备是色散丈量仪。测验过程如下：
①测验光纤样品应不短于1km。光纤两头做好光纤衔接器。
②在色散测验时应先用两根规范光纤跳线别离衔接色散丈量仪的输入端和输出端，经过法兰盘衔接两根光纤跳线的另一端，将色散丈量仪自环，测验此刻的参阅值。
③再将测验光纤经过法兰盘接入光纤环路。
④依据测验光纤样品，设定光纤类型；数据拟合办法；光纤测验中的群折射率；测验光纤长度；；测验波长规模；波长距离等。
⑤测验光纤的零色散波长、零色散斜率和色散系数等。经过对测验数据的剖析处理得到光纤的色散特性。
光纤参数测验中的不确认度鉴定办法：光纤参数测验中的不确认度鉴定一般参阅下面说到的办法进行。首要考虑丈量仪器引进的不确认度和丈量重复性两方面要素。
3、光纤参数测验中普遍存在的问题
以单模光纤B1.1类（即非色散位移单模光纤）、B1.3类（即波长段扩展的非色散位移单模光纤）和B4类（即非零色散位移单模光纤）为例阐明光纤参数测验中普遍存在的问题。光纤参数测验中普遍存在的问题是单模光纤的截止波长目标超支的问题。
依据国内光纤光缆规范，截止波长可分为光缆截止波长λCC、光纤截止波长λC和跳线光缆截止波长λCj，光纤光缆的截止波长目标应契合表二中的相应规则。光缆运用长度不小于22m时应契合表二中λCC规则，运用长度小于22m但不小于2m时应契合表二中λCj规则，运用长度小于2m时应契合表二中λC规则，以避免传输时或许发生的形式噪声。
在对国内光纤光缆厂商光缆产品的托付测验中，在四种标准的光缆产品中以192芯（其间B1类光纤178芯，B4类光纤14芯）为抽样基数，随机抽取B1类光纤样品12根，B4类光纤样品4根，测验单模光纤的截止波长参数。测验成果中单模光纤的截止波长普遍存在超支现象。
在对国内光纤光缆厂商光缆产品的托付测验中，在四种标准的光缆产品中以192芯（其间B1类光纤178芯，B4类光纤14芯）为抽样基数，随机抽取B1类光纤样品12根，B4类光纤样品4根，测验单模光纤的截止波长参数。测验成果中单模光纤的截止波长普遍存在超支现象。
4、结束语
光纤参数测验是光纤及光缆测验中的重要技能目标，对光纤光缆的质量至关重要。本文概括了光纤参数的测验办法、不确认度鉴定原则、以及在光纤光缆测验中存在的问题。总结了实践测验中对测验办法的使用和改善，以及或许遇到的问题和解决办法。
