弯曲损耗与光纤的曲率半径
弯曲损耗与光纤的曲率半径
弯曲损耗与光纤的曲率半径（转载）
光纤通信技术的飞速发展冲击了当今所有的通信技术领域。目前全世界已敷设光纤数亿km，光纤通信不仅在陆地上使用，而且还形成了跨越大西洋和太平洋的海底光缆线路，光缆几乎包围了整个地球。从我国情况来看，“十五”规划末我国光缆总长度将达到250万km，近两年，我国平均每年铺设光缆30万km左右，在今后5年中，国内光缆需求总量将达到250万km。本文将对光纤应用中的两种弯曲损耗情况进行分析并简要说明其应用。光纤的弯曲损耗和微弯损耗都是由于光不满足全内反射的条件而造成的。2弯曲损耗
2.1弯曲损耗的机理现代光纤最重要的优点之一就是它的易弯曲性，如果光纤弯曲的曲率半径太小，将引起光的传播途径的改变，使光从纤芯渗透到包层，甚至有可能穿过包层向外渗漏。在正常情况下，光在光纤里沿轴向传播的常数?β应满足：n2k0＜β＜n1k0?。当光纤弯曲时，光在弯曲部分中进行传输，要想保持同相位的电场和磁场在一个平面里，则越靠近外侧，其速度就会越大。当传到某一位置时，其相速度就会超过光速，这意味着传导模要变成辐射模，所以，光束功率的一部分会损耗掉，这也就意味着衰减将会增加。光纤成缆、现场敷设、光缆接头等场合都会引起光纤的弯曲损耗。 2.2弯曲损耗的理论计算按照D.Marcuse的理论，当弯曲半径潍R?时，弯曲损耗系数为：?
2αb=?π?u?2emW?32V?2Rkm-1(Wa)km+1(Wa)?exp?-23W?3β?2R(1) 其中，u,W分别为径向归一化相位常数和径向归一化衰减常数，β是轴向传播常数，a是纤芯半径，V是归一化频率，km是m阶修正贝塞尔函数，em=2(m=0),em=1(m≠0)?。式(1)对每种LPmn
模都成立。单模光纤中只传播LP01模，所以只考虑LP01模就可以了，即：?
2αb=?π?u?22W?32V?2Rk-1(Wa)k1(Wa)?exp?-23W?3β?2R?(2) Jeunhumme对单模光纤给出了如下的计算公式,假设半径潍R，则每单位长度的损耗为：
αc=AcR?-12?exp?(-UR)(3) Ac=12?π?aW?3uWk1(W)?2(4)
U=4ΔnW?33aV?2n2(5) 式中a和Δn分别是纤芯半径和纤芯―包层的折射率差，u,W 和V分别为径向归一化相位常数、径向归一化衰减常数、归一化频率。由：
V=ak0(n1-n2)?12≈ak0(2n2Δn)?12=ak0n2(2Δ)?12 V=2.405λcλ W≈1.142
8V-0.996≈2.748 4λcλ-0.996 u=(V?2-W?2)?12 可得分析近似公式：
U≈0.705(Δn)?32λ2.748-0.996λλc?3(?m?-1?) 另外，W?-23u?2W?2K?21(W)可以简化为3.7λcλ?2 则Ac=12?π?a?123.7λcλ?2?(dB/m?12) 以上的简化式可在实际计算
中使用。一般，对于给定的折射率差、工作波长和截止波长，有一个临界曲率半径?RC，当实际曲率半径接近RC?时，弯曲损耗从可以忽略的数值急剧增加到不可容忍的数值。在通常波段（1 000 nm）处，有效的?RC近似公式为：Rc=20λΔn?322.748-0.996λλc?-1(6)?
2.3弯曲损耗的利用（1）模式过滤器：过滤就是对高级模式的去除，只要弯曲一下，光纤就可以作为模式过滤器。（2）衰减器：衰减器是在控制状态下减少传输功率的装置。有一类衰减器只要将用于传输的光纤转几圈就可以了，根本不需要引入外部器件，使用
这种衰减器，可以通过控制光纤以给定的半径所转的圈数来控制衰减量。（3）熔接机：使用弯曲损耗来控制熔接质量。熔接是通过将光纤的端面熔化后将两根光纤连接在一起的过程，这个过程与金属焊接过程类似。（4）光纤识别仪：光纤识别仪是一种利用光纤弯曲效果的仪器。当将一根光纤弯曲时,有些光会从光纤中辐射出来，这些光就会被光纤识别仪检测到，在不切断光纤、不中断通信的条件下，技术人员根据这些光可以将多芯光纤或单根光纤从其他光纤中识别出来，并检测光的状态及方向。大多数的光纤识别仪用于波长为1 310 nm或1 550 nm的单模光纤光缆。3微弯损耗 3.1微弯损耗的机理所谓微弯损耗就是光纤受到不均匀应力的作用，例如受到侧压力或者套塑光纤受到温度变化时，光纤轴产生微小不规则弯曲，其结果是传导模变换为辐射模而导致光能损耗。微弯是一些随机的、曲率半径可以与光纤的横截面尺寸相比拟的畸变。纤芯包层接口在几何上的不完善可能会造成在相应区域上微观的凸起或凹陷。尽管光是在光纤的直分段中传输，光束碰到这些不完善的地方会改变其方向。光束最初以临界传播角传输，经过在这些不完善点处的反射以后，传播角会发生变化，结果就是不再满足全内反射条件，部分光被折射掉，即泄露出纤芯，这就是微弯损耗的机制。单模光纤中的微弯损耗是依赖于波长的，即单模光纤对微弯损耗的敏感性随着波长的增加会有少量的增长，产生这种变化的物理原因是因为较长的波长会使MFD增加，从而使更多的功率辐射到纤芯外。 3.2微弯损耗的理论计算微弯衰减是光纤随机畸变而产生的高次模与辐射模之间的模耦合所引起的光功率损失，其微弯衰减大小由下式求出：Am=N〈h?2〉a?4b?6Δ?3EEf?32(7) 式中：N是随机微弯的个数；h是微弯突起的高度；〈〉表示统计平均符号；E 是涂层料的杨氏模量；Ef是光纤的杨氏模量；a为纤芯半径，b?为光纤外半径；Δ为光纤的相对折射率差。Jeunhumme对于单模光纤的微弯损耗给出了下述公式：asm=0.05ammk?4w?60(NA)?4a?2m(8) 式中：NA为数值孔径，am为纤芯半径，amm 为数值孔径为NA、纤芯半径为am?的突变型多模光纤的微弯损耗。该突变型多模光纤与我们所关心的单模光纤有相同的外径，并处在相同的机械环境中。 3.3光纤微弯损耗效应在检测与自控技术中的几种应用（1）光纤微弯及多圈螺旋式传感器光纤微弯可有多种弯曲变形形式,当被测物受到外界影响时，光纤发生弯曲变形，通过检测光纤内传输的光功率变化量而定出被测量。为了提高灵敏度，将微弯曲传感光纤做成多圈螺旋管状，图2所示是一种小位移微弯传感器结构，位移较小时，测量板的位移量与光纤传输的光功率变化基本上成线性关系。（2）齿条式传感器这种传感器结构的形式，可适当选择齿条式传感器的齿间周期?δ，使之与光纤导波模间的传播系数相当，满足条件
δ=2?π?Δβ?。当外界因素使变形器产生位移时，嵌入其中的光纤因弯曲引起各相邻模式间的有效耦合，导波模不断转换成包层模，发生辐射损耗，导致光纤中传输的光功率明显下降。（3）另外，结合OTDR，利用微弯损耗可以准确找出光纤接续点，确定光纤序号，判定高损耗点等。4结束语本文总结和归纳了弯曲损耗和微弯损耗的基本原理、理论计算，并简要介绍了对两种损耗的利用。了解这两种损耗，可以在光纤通信系统的设计中加以充分利用。
光纤弯曲损耗的测试方案
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。
光纤的常见故障及排障方法
光纤的常见故障及排障方法 光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤网络在生活中有很大用处，一旦出现故障会造成成大的麻烦，如何排除光纤网络常见故障及排除方法变得越来越重要。 任何做过网络排障的专业人士都清楚这是一个复杂的过程。这里给出了一些最常见的光纤故障以及产生这些故障的可能因素，这些信息将有助于用户对网络故障进行有根据的猜测。 在各种业务的通信系统中，由于光缆成本低，光信号传输距离远，损耗低的特点，光纤已经逐步取代电缆。所以光缆线路发生故障必须分秒必争进行抢修，尤其是在重要的应用网络系统中。下面将逐步分析光纤故障中出现的现象以及判断故障点可能发生的范围。 一、光缆故障的主要产生原因 为保证光传输信号距离远、低损耗的应用特性，一条光缆线路必须满足一定的物理环境条件。任何轻微的光缆弯曲形变或者轻度污染都会造成光信号的衰耗，甚至中断通信。 1、光缆路由线路长由于光缆本身的物理特性和生产过程中的不均匀性，使其中传播的光信号时刻都在发生着漫射和被吸收。当光缆链路过长时，就会造成整条链路光信号的整体衰耗超过网络规划的需求求，光信号衰耗太大，会使通信效果下降。 2、光缆放置弯曲角度过大光缆弯曲衰耗和受压衰耗其本质上都是由于光缆变形导致光传输过程中满足不了全反射生成的。光纤具有
一定的可弯曲性，但当光纤弯曲到一定角度时，将引起光信号在光缆中传播方向的变化，产生弯曲衰耗。这就要求在布线施工时，要特别注意给走线预留充足的角度。 3、光缆受压或断裂这是光缆故障中最容易出现的故障，光纤受到外力因素或自然灾害的原因，产生微小的不规则弯曲甚至断裂，当断裂发生在接头盒或光缆内部时，从外表是无法发现断点的，但是在光纤断裂点会发生折射率的变化，甚至会形成反射损耗，使光纤的传输信号质量变差。此时，用OTDR光缆测试仪检测反射峰的方式查找光纤内部弯曲衰耗处或断裂点。 4、光纤接头施工熔接故障在光缆铺设过程中，经常会使用光纤熔接机将两段光纤熔为一条。由于是对光缆纤芯层的玻璃纤维进行熔接，所以在施工现场熔接过程中需要根据光缆的类型正确的使用熔接机，由于操作不符合施工规范以及施工环境的变化，容易使光纤纤维被上沾染污物，从而导致在熔接过程中混入杂质，造成整条链路的通信质量下降。 5、光纤核心线径不同光纤铺设经常使用多种活动连接的铺设方式，例如法兰连接，经常使用在建筑物里的计算机网络铺设中。活动连接一般损耗较低，但活动连接时光纤的端面或法兰的端面不清洁，核心光纤直径不同，接合不严，将会使接头损耗大大增加。通过OTDR 或双端功率进行测试，可以发现核心直径不匹配故障。需要注意的是，单模光纤和多模光纤除了核心光纤直径不同外，光的传输模式、波长和衰耗方式完全不同，所以不能混用。
常见光纤传感器比较
法布利-比罗特(简称FP)、布拉格光栅(简称FBG)和荧光式光纤传感器都是当前流行，技术上也比较先进的传感器。 精度 应该说它们都具有很高的精度，都可以满足绝大多数需求。但如果进行深入的探讨，从理论上，光纤光栅传感器所能达到的精度要为高。从加工的角度来说FP的传感精度主要决定于腔长的加工精度，而FBG的精度主要决定于光栅周期间距与有效折射率的控制。当加工精度都得到保证的时候，FBG将凭借其本身测量机理中优异线性度取胜。从传感原理可以看出，FP的腔长变化转化为Δλ是通过相位变化和干涉实现的，这是一个非线性过程，而FBG直接通过公式λB= 2neffΛ 实现有效折射率和光栅周期关于Δλ的转化，完全线性，理论上说将能提供更好的精度。除此以外，光纤光栅反射光在频域内较之FP干涉极大波包更为尖锐，因此对其中心谱线的测量也应当更为精确。荧光式测温精度主要取决于荧光物质受激发出荧光的特性和对荧光光强度变化的检测，目前的技术工艺水平，使其测量精度与前两种技术相当，其成本会随精度和测量范围而变化。但在实际产品中，测量精度受到具体厂家对产品本身的材料、工艺加工水平、信号解调器分辨率等客观因素的影响，还需要针对具体的产品进行具体对比。 集成度与组网 在这方面，FBG无疑有着很明显的优势。光纤光栅其本身的特点使得每个探点仅利用相当少的光源分量，绝大部分光都透过并继续传播。根据上文介绍，一根光纤上可以最多同时使用30个光栅，传输距离超过45km。这一特点无疑为组网带来巨大便利。同时波分复用等技术的使用，也提高了这一技术的可行性。总得来说FBG非常适合做大范围多节点的分布式测量。至于FP和荧光式，则对于小规模的网络将更容易实现。 复杂度 FP和荧光式系统的复杂度应当远低于FBG，其中荧光式最简单。正如原理部分所阐述，前两种传感器技术最终都归结到对Δλ的测量，明显的，因为FBG的信号弱，并且多伴有解复用要求，其系统要远复杂于FP。而荧光式属于光强检测，相对更加简单。 响应频率 响应频率更多的取决于网络的设计与滤波解调设备的响应速度。FBG需要一个高性能的解调解复用接收端，接收端的处理能力往往会影响到其响应频率。FP和荧光式因其相对简单，响应频率一般可以得到保证。 光源 根据上文的讨论，FBG对光源的要求相当高，需要大功率宽带光源或可调谐光源。而FP和荧光式的要求则要低得多，这得益于FP有较强的反射信号，及荧光式的光源仅需起到激发荧光的作用即可。 灵活性与适用范围 三者的探头都是相当小巧与灵活的，但是FBG显然要受制于其复杂的波长移位检测技术。在温度较高的环境中(300 °C) 左右，光栅将有可能被擦去。所以FBG不适用于较大的温度范围。
多模光纤弯曲损耗
多模光纤的弯曲损耗实验研究 何国财 （吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南吉首416000） 摘要：随着光通讯、光网络、光传感技术的发展，光纤已经被广泛应用于上述系统作为信息载体和敏感元件。多模光纤以其结构简单、芯径大、耦合效率高，损耗、色散较大而被广泛应用于小型局域网，局域网的铺设线路上往往弯曲较多。因此，研究弯曲对多模光纤所传输信号的衰减对于合理构建和铺设局域网是十分必要的。 为此，我们实验研究了62.5微米芯径多模石英光纤在相同圈数不同弯曲半径和相同弯曲半径不同圈数情况下的弯曲损耗，得到了如下结论：（1）多模光纤弯曲时有一个4.5厘米到5厘米的临界值。（2）当弯曲半径大于临界值时，弯曲不对损耗产生影响，当弯曲半径小于临界值时，弯曲半径越小则损耗越大；（3）当弯曲圈数到一定程度时，弯曲圈数不影响损耗。 关键词：多模光纤；弯曲损耗；弯曲半径 Experimental study about loss of Multi- molds optical fiber inducing by bending He Guocai (College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou, Hunan 416000) Abstract：Along with development of the optical communication, the optical network, the optical sensor technology, the optical fiber widely is already applied to the above system as the information carrier and the sensitive unit. Multi-molds optical fiber has been applied widely in the LAN for its simple structure, big core diameter, high coupling efficiency, highly waste and big dispersion. The line of LAN always has many bending, therefore, it is necessary to research the bending waste of the multi- molds optical fiber for constructing reasonably and laying down the LAN. For this，it has been experimental study that the bending loss of 62.5-microns- cores-diameters multi-molds silica fiber has the same number of loop with different radius and has the same radius with different number of loop, obtained the following conclusion: (1) The multi- molds optical fiber have a marginal when has curving 4.5 centimeters to 5 centimeters. (2) The winding radius is bigger than marginal, it is not influence lost. The winding radius is more small the lost more big when the winding radius smaller then
电缆弯曲半径的现场简便测量
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 电缆弯曲半径的现场简便测量 随着经济的发展，城市化的进程日益加速，城市电网中电力电缆的使用不断增加。 北京市三环路以内所有新建输电线路几乎全部使用电缆。 此外，城网架空线入地工程也在大范围内实施。 电缆安全运行的关键因素是其绝缘的良好程度和内部电场分布的均匀性。 电缆弯曲半径是电缆敷设施工及运行中保证其绝缘性能的主要指标。 所谓弯曲半径，是指工程上把弯曲的电缆近似看做一段圆弧，圆弧所在圆的半径即为此弯曲电缆的弯曲半径。 如果电缆在敷设施工或运行中弯曲半径小于规定值，会直接导致其结构的破坏，最终致使绝缘击穿，酿成安全质量事故。 因此，工程实践中大量存在着对弯曲半径进行测量及判断的问题。 本文就是要寻求一种简便且准确测量电缆弯曲半径的方法，以期正确判断其符合性，并希望能对电缆敷设施工做一些预防性的指导。 由于电缆工程作业区狭窄，要求测量方法有如下特点：原理正确，方法简便，结果准确。 1 现状分析目前工程实践中，电缆的最小弯曲半径规定值一般有三个标准： ?设计值，规范的施工图设计，都会明确给出施工时和运 1/ 10
行时的最小弯曲半径值； ?电缆生产厂家提供值； ? 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB 50168-92）中第 5.1.7 条的规定。 较大的电缆弯曲以目测就可以判定其合格,即：观察曲线形状，假定其圆心点，自假定的圆心至最近的电缆本体，用直尺测量出其距离，即为电缆弯曲半径。 如果弯曲较小，就必须经测量而得出具体的数值，再与标准值进行比较。 怎样才能简便、准确的进行测量？首先要建立相应的数学模型。 2 区别不同现场情况，分别建立数学模型 2.1 只可于曲线内侧量取数值如图 1，理论公式为 R = b /（8a） + a/2 应用此法量取 a、b 两数值，即得 R 值。 可称其为“弦高法”。 2
如何计算抛物线点处的曲率和曲率半径
用物理方法计算抛物线某点处的曲率和曲率半径 对于一般的弧来说，各点处曲率可能不同，但当弧上点A处的曲率不为零时，我们可以设想在弧的凹方一侧有一个圆周，它与弧在点A相切（即与弧有公切线），这样的圆就称为弧上A点处的曲率圆。 对于函数图形某点的曲率和曲率半径，在数学上我们需要用到求二阶导数的方法。 今天我想简单说一种有趣的方法，将该问题用物理的思维来解决，无需求导便能够知道抛物线某点处的曲率和曲率半径。这种方法不属于主流方法，因此不能用它代替常规方法。介绍此方法的目的，只是为了让大家对抛物线及抛体运动和圆周运动乃至整个曲线运动本质上的联系有更加深刻的认识。 举一个最简单的例子：y=-x2，我们作出它的图像 设图像上存在一点A（a，-a2），求该点的曲率和曲率半径。 我们假设一质点从顶点O开始做平抛运动，恰经过A（a，-a2）。 接下来，我们可以算出该点处质点的速度大小：先得到下落时间，接着算出水平速度和竖直速度分量，再合成。质点在该点处速度大小为v=√(g/2+2a2g）。 接下来，我们利用角度关系，将A处的加速度（即重力加速度g）沿速度方向和垂直于速度方向分解，如下图：
令A点处质点速度方向与水平方向的夹角为θ，可得垂直于速度方向的加速度分量为gcosθ。我们可以求出cosθ=v0/v=1/√(1+4a2)，那么垂直于速度方向的加速度分量就等于g/√(1+4a2)。 我们想象一下在A点处有个圆与抛物线切于A，且该圆为抛物线A点处的曲率圆，半径为r。 根据圆周运动向心加速度计算式a=v2/r，得到gcosθ=g/√(1+4a2)=(g/2+2a2g）/r。 从而可以求出r=(1/2+2a2)√(1+4a2) 我们用微积分可求出该函数图象某点处曲率半径为：R=|{1+[y’(x)]2}3/2/y”|(x)。 在A点，导数为-2a，二阶导数为-2，所以上式就等于(1+4a2)3/2/2=(1/2+2a2)√(1+4a2)。 与上面算出的半径相等！ 因而，曲率半径K=1/r=2/(1+4a2)3/2 抛体运动和圆周运动都是曲线运动，但在高中课本里它们是分开学习的，大家或许曲线运动学得都不错，但或许很少有人想过抛体运动和圆周运动的内在联系。 高中阶段数学还没有曲率半径的概念，写本文的目的并不在于提前灌输曲率知识，也并不代表这种求法能够替代微积分。表面上看，这是一种新的数学求法，但实质上是以数学的形式为物理服务，目的是让大家看到抛体运动和圆周运动这两种曲线运动并不是割裂开的，它们内部有着非常大的联系，甚至可以说本质是相同的，我们甚至可以将抛体运动视为由无数个圆周运动组合而成！
国内外光纤传感器的发展现状
国内外光纤传感器的发展现状 2011-6-29 8:25:44 讯石光通讯咨询网作者：iccsz 摘要:本文将分析光纤传感器国内外发展的现状。主要介绍了两方面的情况：光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状。 本文将分析光纤传感器国内外发展的现状。主要介绍了两方面的情况：光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状。前者报道了光纤光栅、分布式光纤传感技术以及光纤传感网的发展，这些是目前的研究热点；后者介绍了光层析成像技术、智能材料、光纤陀螺及惯性导航系统、工业工程类传感器（其中包括电力工业用高电压、大电流传感器，利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器等）。最后介绍了新型光纤材料与器件、氟化物玻璃光纤，碳涂覆光纤、以及正在研究中的蜂窝型波导光纤、液晶光纤等。 一、引言 随着密集波分复用DWDM技术、掺铒光纤放大器EDFA技术和光时分复用OTDR技术的发展和成熟，光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统的方向发展，并且逐步向全光网络演进。在光通信迅猛发展的带动下，光纤传感器作为传感器家族中年轻的一员，以其在抗电磁干扰、轻巧、灵敏度等方面独一无二的优势，已迅速成长为年成交额超过10亿美金，并预计将于2010年拥有超过50亿美金市场的产业。每年由美国光学工程师学会(OSA)主办的光纤传感国际会议（OFS）及时报道着光纤传感领域的最新进展，并对光纤传感及其相应技术进行有益的研讨。 当前，世界上光纤传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。随着光纤技术的日趋成熟，对光纤传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。由于光纤传感技术并未如光纤通信技术那样迅速地获得产业化，许多关键技术仍然停留在实验室样机阶段，距商业化有一定的距离，因此光纤传感技术的原理性研究仍处于相当重要的位置。由于很多光纤传感器的开发是以取代当前已相当成熟，可靠性和成本已得到公认，并已经被广泛采用的传统机电传感系统为目的，所以尽管这些光纤传感器具有如电磁绝缘、高灵敏度、易复用等诸多优势，其市场渗透所面临的困难和挑战是可想而知的。而那些具有前所未有全新功能的光纤传感器则在竞争中占有明显优势，FBG和其它的光栅类传感器就是一个最好的例证。当前的原理性研究热点集中于光纤光栅（FBG和LPG）型传感器和分布式光纤传感系统两大板块。 FBG型光纤传感器自发明之日起，已走过了原理性研究和实验论证的百家争鸣阶段。目前成熟的FBG制作工艺已可形成小批量生产能力，而研究的焦点也转向解决高精度应用，完善解调和复用技术，以及降低成本等几个方向上。另一方面，由于光纤传感器具有将传输与传感媒质合而为一的特性，使得沿布设路径上的光纤可全部成为敏感元件，因此，分布式传感成为光纤传感器与生俱来的优点。 对于光纤传感技术的应用研究主要有以下四大类：光（纤）层析成像技术（OCT，OPT）、智能材料（SMART MATERIALS）、光纤陀螺与惯导系统（IFOG，IMIU ）和常规工业工程传感器。另外，由于光纤通信市场需求的带动以及传感技术的特殊要求，新型器件和特种光纤的研究成果也层出不穷。 目前，我国的光纤传感器研究大多数集中于大专院校和科研单位，仍然未完成由实验室向产品化的过渡。其中，比较成熟的技术包括：清华大学光纤传感中心与总后合作研制开发的光纤油罐液位与温度测量系统，已经安装运行数年；北京航空航天大学与总装合作研制的光纤陀螺系统，目前指标为0.2°/hr ；中国计量学院研制的分布式光纤传感系统，已有产品报道；华中理工大学与广东某公司联合研制的强电压、大电流传感系统。此外，在广东、深圳等地，还建立了许多光纤无源器件生产厂
一文深度了解光纤传感器的应用场景
一文深度了解光纤传感器的应用场景 文| 传感器技术（WW_CGQJS）光纤传感器与测量技术是当今传感器技术领域新的发展引应用，其测量用的光纤传感器有很多种类，有很多种工作方式。国内市场上光纤传感器应用主要在以下四种：光纤陀螺、光纤光栅传感器、光纤电流传感器和光纤水听器。下面对这四种产品分别介绍一下。光纤传感器应用种类一、光纤陀螺。 光纤陀螺按原理可分为干涉型、谐振型和布里渊型，这是三代光纤陀螺的代表。第一代干涉型光纤陀螺，目前该项技术已经成熟，适合进行批量生产和商品化；第二代谐振型光纤陀螺，暂时还处于实验室研究向实用化推进的发展阶段；第三代布里渊型，它还处于理论研究阶段。 光纤陀螺结构根据所采用的光学元件有三种实现方法：小型分立元件系统、全光纤系统和集成光学元件系统。目前分立光学元件技术已经基本退出，全光纤系统用在开环低精度、低成本的光纤陀螺中，集成光学器件陀螺由于其工艺简单、总体重复性好、成本低，所以在高精度光纤陀螺很受欢迎，是其主要实现方法。 二、光纤光栅传感器 目前国内外传感器领域的研究热点之一光纤布拉格光栅传感器。传统光纤传感器基本上可分为两种类型：光强型和干
涉型。光强型传感器的缺点在于光源不稳定，而且光纤损耗和探测器容易老化；干涉型传感器由于要求两路干涉光的光强同等，所以需要固定参考点而导致应用不方便。 目前开发的以光纤布拉格光栅为主的光纤光栅传感器可以避免出现上面两种情况，其传感信号为波长调制、复用能力强。在建筑健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等应用中，光纤光栅传感器是最理想的灵敏元件。光纤光栅传感器在地球动力学、航天器、电力工业和化学传感中有广泛的应用。三、光纤电流传感器 电力工业的迅猛发展带动电力传输系统容量不断增加，运行电压等级也越来越高，电流也越来越大，这样测量起来就非常困难，这就显现出光纤电流传感器的优点了。在电力系统中，传统的用来测量电流的传感器是以电磁感应为基础，这就存在以下缺点：它容易爆炸以至引起灾难性事故；大故障电流会造成铁芯磁饱和；铁芯发生共振效应；频率响应慢；测量精度低；信号易受干扰；体积重量大、价格昂贵等等，已经很难满足新一代数字电力网的发展需要。这个时候光纤电流传感器应运而生。 四、光纤水听器 光纤水听器主要用来测量水下声信号，它通过高灵敏度的光纤相干检测，将水声信号转换为光信号，并通过光纤传至信号处理系统进行识别。与传统水听器相比，光纤水听器具有
【CN209842127U】一种弯曲光纤阵列结构【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920527959.9 (22)申请日 2019.04.16 (73)专利权人 虞德庆 地址 523716 广东省东莞市塘厦镇高新科 技工业区高科技四路5号 (72)发明人 虞德庆 (74)专利代理机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 44367 代理人 彭俊垣 赵素丽 (51)Int.Cl. G02B 6/08(2006.01) (54)实用新型名称 一种弯曲光纤阵列结构 (57)摘要 本实用新型涉及光纤阵列技术领域，尤其涉 及一种弯曲光纤阵列结构，用于将末端剥纤形成 裸纤的带状光纤弯曲形成光纤阵列；包含V槽座、 盖板、底座和压板；所述V槽座的上顶面呈双台阶 结构；所述底座依次包括连接部、抵靠部和自由 部；所述带状光纤的弯曲部抵靠于所述抵靠部； 所述压板与所述自由部连接，并压制于所述带状 光纤的弯曲部上。本实用新型的发明目的在于提 供一种弯曲光纤阵列结构，采用本实用新型提供 的技术方案解决了现有弯曲光纤阵列结构存在 加工难度以及成本高的技术问题。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 209842127 U 2019.12.24 C N 209842127 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209842127 U 1.一种弯曲光纤阵列结构，用于将末端剥纤形成裸纤的带状光纤弯曲形成光纤阵列；其特征在于：包含V槽座、盖板、底座和压板；所述V槽座的上顶面呈双台阶结构，其台阶面自上而下依次为第一台阶面、第二台阶面和第三台阶面；所述带状光纤的裸纤夹持于所述第一台阶面与所述盖板之间；所述第二台阶面承载所述光纤的未剥纤部分；所述第三台阶面部分形成连接端；所述底座依次包括连接部、抵靠部和自由部；所述连接端与连接部连接，令所述V槽座与底座形成L字形；所述带状光纤的弯曲部抵靠于所述抵靠部；所述压板与所述自由部连接，并压制于所述带状光纤的弯曲部上。 2.根据权利要求1所述的弯曲光纤阵列结构，其特征在于：在所述底座的连接部开设有供所述V槽座的连接端插入的连接孔。 3.根据权利要求2所述的弯曲光纤阵列结构，其特征在于：所述底座的抵靠部呈与所述带状光纤的弯曲部匹配的凹弧面；所述压板上与所述凹弧面对应的侧面呈凸弧面。 4.根据权利要求3所述的弯曲光纤阵列结构，其特征在于：在所述底座的自由部的两侧形成有滑槽/滑块；在所述压板上与所述滑槽/滑块对应的位置形成有滑块/滑槽。 5.根据权利要求4所述的弯曲光纤阵列结构，其特征在于：在所述压板的凸弧面的两侧分别延伸形成有卡扣；在所述底座的凹弧面的两侧分别形成有与所述卡扣扣合的卡扣位。 6.根据权利要求5所述的弯曲光纤阵列结构，其特征在于：在所述V槽座的第一台阶面并排形成有用于容置所述裸纤的V槽。 7.根据权利要求6所述的弯曲光纤阵列结构，其特征在于：在所述V槽与盖板之间填充有光学UV胶。 2
常用的五类光纤传感器基本原理解析
常用的五类光纤传感器基本原理解析 根据被调制的光波的性质参数不同，这两类光纤传感器都可再分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、频率调制光纤传感器、偏振态调制光纤传感器和波长调制光纤传感器。 1）强度调制型光纤传感器 基本原理是待测物理量引起光纤中传输光光强的变化，通过检测光强的变化实现对待测量的测量。恒定光源发出的强度为I的光注入传感头，在传感头内，光在被测信号的作用下其强度发生了变化，即受到了外场的调制，使得输出光强的包络线与被测信号的形状一样，光电探测器测出的输出电流也作同样的调制，信号处理电路再检测出调制信号，就得到了被测信号。 这类传感器的优点是结构简单、成本低、容易实现，因此开发应用的比较早，现在已经成功的应用在位移、压力、表面粗糙度、加速度、间隙、力、液位、振动、辐射等的测量。强度调制的方式很多，大致可分为反射式强度调制、透射式强度调制、光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等等。一般反射式强度调制、透射式强度调制、折射率强度调制称为外调制式，光模式称为内调制式。但是由于原理的限制，它易受光源波动和连接器损耗变化等的影响，因此这种传感器只能用于干扰源较小的场合。 2）相位调制型光纤传感器 基本原理是：在被测能量场的作用下，光纤内的光波的相位发生变化，再用干涉测量技术将相位的变化转换成光强的变化，从而检测到待测的物理量。相位调制型光纤传感器的优点是具有极高的灵敏度，动态测量范围大，同时响应速度也快，其缺点是对光源要求比较高同时对检测系统的精密度要求也比较高，因此成本相应较高。 目前主要的应用领域为：利用光弹效应的声、压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用电致伸缩的电场、电压传感器；利用赛格纳克效应的旋转角速度传感器(光纤陀螺)等。
弯曲不敏感光纤
弯曲不敏感单模光纤 产品描述 弯曲不敏感单模光纤具有非色散位移单模光纤的各项特性，而在弯曲性能方面性能更加优异，适应于1260nm～1625nm全波段的传输系统。弯曲不敏感单模光纤在长波长段弯曲附件衰减非常小，即使弯曲半径在7.5mm，1625nm窗口附加损耗也仅有0.8dB。 产品图片 产品应用 弯曲不敏感单模光纤可以使用在各种结构的光缆中，尤其是内紧套光缆，是光纤到户、光纤到大楼的首先。 产品特点 弯曲不敏感单模光纤指标优于ITU－T推荐的G.652D/G.657A和IEC60973－2－50B1.3类光纤的技术规范。 弯曲不敏感单模光纤光棒采用VAD工艺制造，确保了光纤折射率剖面的稳定、精确的几何尺寸、极低的弯曲特性。 z完全消除了1383nm水峰吸收，实现了1260nm～1625nm全波长传输； z弯曲性能优异，适用于弯曲半径有要求的特殊场合；
z能够与现有的G.652D光纤兼容； z优良的几何尺寸，确保低的熔接损耗和高的熔接性能； z优异的PMD系数，满足传输系统的长中继距离和高速率。
机械特性 张力筛选 ％ ≥1.02 N ≥9.1 Gpa ≥7.04 涂层剥离力 峰值 N 1.3－8.9 典型平均值 N 1.9 抗拉强度 韦伯尔概率50％ Mpa ≥4000 韦伯尔概率15％ Mpa ≥3050动态疲劳参数Nd ≥20 宏弯损耗 10圈R15mm 1550nm dB ≤0.03 1625nm dB ≤0.1 1圈R10mm 1550nm dB ≤0.1 1625nm dB ≤0.2 1圈R7.5mm 1550nm dB ≤0.4 1625nm dB ≤0.8
光纤传感器
光纤传感器 ①光纤传感器的基本原理 光纤传感器通过光导纤维把输入变量转换成调制的光信号。光纤传感器的测量原理有两种。 (1) 物性型光纤传感器原理 物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应，即光纤在外界环境因素，如温度、压力、电场、磁场等等改变时，其传光特性，如相位与光强，会发生变化的现象。因此，如果能测出通过光纤的光相位、光强变化，就可以知道被测物理量的变化。这类传感器又被称为敏感元件型或功能型光纤传感器。 激光器的点光源光束扩散为平行波，经分光器分为两路，一为基准光路，另一为测量光路。外界参数（温度、压力、振动等）引起光纤长度的变化和相位的光相位变化，从而产生不同数量的干涉条纹，对它的模向移动进行计数，就可测量温度或压力等。 (2) 结构型光纤传感器原理 结构型光纤传感器是由光检测元件（敏感元件）与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。 图2 结构型光纤传感器工作原理示意图 (3) 拾光型光纤传感器原理 用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。
图3 拾光型光纤传感器工作原理示意图 ②光纤传感器的优点 与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。 (1) 电绝缘性能好。 (2) 抗电磁干扰能力强。 (3) 非侵入性。 (4) 高灵敏度。 (5) 容易实现对被测信号的远距离监控。 (6) 耐腐蚀，防爆。 (7) 光路有可挠曲性，便于与计算机联接。 (8) 结构简单，体积小，重量轻，耗电少等。 光纤传感器在军事、航空、医学、环境监测、土木工程、电子系统等很多领域都有广泛的应用，尤其适用于以下特殊环境： (1) 在高压、电磁感应噪音条件下的测试； (2) 在危险和环境恶劣条件下的测试； (3) 在机器设备内部的狭小间隙中的测试； (4) 在远距离的传输中的测试。
浅谈光纤通信传输损耗
浅谈光纤通信传输损耗 摘要：本文主要对光纤传输损耗产生的原因进行分析，并提出了相应的解决对策。 关键词：光纤通信传输耗损 中图分类号：tn818 文献标识码：a 文章编号： 1007-9416(2012)02-0054-01 光纤通信由于其自身的一些优点，因此得到了广泛的使用，因此，在光纤通信中产生的问题，也值得我们去认真思考并加以解决。光纤接续工作，技术复杂、工艺要求高，是对质量标准严格要求的精细工作，也是关系到光纤通信传输质量的重要工作，因此，在施工中，技术人员要充分重视光纤接续时产生的损耗，按照严格标准做好光纤的接续工作，从而降低光缆的附加损耗，提高光纤的传输质量。同时相关的技术人员也要不断的学习相关的专业知识，不断的提升自身的专业技能，在日常的施工工作中注意总结经验教训，不断的提高施工的质量，这也是提高光纤传输效果的一条有效的途径。 1、光纤通信的相关理论 光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分
类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。 光纤通信的应用在当前主要集中于各种信息的传输与控制上。以互联网的发展为例，传统互联网以电缆为传输工具，速度比较慢，随着90年代美国信息高速公路的建设，现代互联网传输的主体为光纤。去年，我国的有线电视实现了由模拟信号向数字信号的完全转变，有线电视信号的传输也是以光纤的应用为前提的。另外，随着信息化的普及，光纤通信基本已经深入到每个人的生活。除此之外，由于光纤通信具有保密性高、受干扰性能高的优点，其在军事与科技中的应用也十分广泛。当然光纤在实际应用中也有一些缺陷，比如玻璃的质地比较脆，比较容易折断，因此加工难度高，价格也较昂贵，要求的加工工艺与电缆相比也复杂很多。而且由于光纤通信自身存在着传输过程中的光能损耗等问题，因此，对于光纤通信要有全面的认识。 2、光纤传输损耗的种类及原因 光纤在传输中的损耗一般可分为接续损耗和非接续损耗。接续损耗包括由于光纤自身特性引起的固有损耗以及非自身因素(一般为工业加工下艺以及机械的设置)引起的的熔接损耗和活动接头的损耗。非接续损耗包括光纤自身的弯曲损耗和由于施工等因素造成的
光纤传输损耗及其解决方法
光纤传输损耗及其解决方法 光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗（光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗）和非接续损耗（弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗）两类。 1、接续损耗及其解决方案 1.1接续损耗 光纤的接续损耗主要包括：光纤本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗及活动接头损耗三种。 （1）光纤固有损耗： 主要源于光纤模场直径不一致；光纤芯径失配；纤芯截面不圆；纤芯与包层同心度不佳四点；其中影响最大的是模场直径不一致。 （2）熔接损耗： 非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位；轴心（折角）倾斜；端面分离（间隙）；光纤端面不完整；折射率差；光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。 （3）活动接头损耗： 非本征因素的活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素（如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等）造成。 1.2 解决接续损耗的方案 （1）工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤。一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。 （2）光缆施工时应严格按规程和要求进行： 配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥500米），以尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。（3）挑选经验丰富训练有素的接续人员进行接续和测试： 接续人员的水平直接影响接续损耗的大小，接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程进行接续，严格控制接头损耗，熔接过程中时刻使用光域反射仪（OTDR）进行监测（接续损耗≤0.08dB/个），不符合要求的应重新熔接。使用光时域反射仪（OTDR）时，应从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，消除单向OTDR测量的人为因素误差。 （4）保证接续环境符合要求： 严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。接续环境温度过低时，应采取必要的升温措施。 （5）制备完善的光纤端面： 光纤端面的制备是光纤接续最为关键的工序。光纤端面的完善与否是决定光纤接续损耗的重要原因之一。优质的端面应平整，无毛刺、无缺损，且与轴线垂直，光纤端面的轴线倾角应小于0.3度，呈现一个光滑平整的镜面，且保持清洁，避免灰尘污染。应选用优质的切割刀，并正确使用切割刀切割光纤。裸纤的清洁、切割和熔接应紧密衔接，不可间隔过长。移动光纤时要轻拿轻放，防止与其他物件擦碰而损伤光纤端面。 （6）正确使用熔接机： 正确使用熔接机是降低光纤接续损耗的重要保证和关键环节。 ①应严格按照熔接机的操作说明和操作流程，正确操作熔接机。 ②合理放置光纤，将光纤放置到熔接机的V型槽中时，动作要轻巧。这是因为对纤芯直径为10 nm的单模光纤而言，若要熔接损耗小于0.1dB，则光纤轴线的径向偏移要小于0.8nm。 ③根据光纤类型正确合理地设置熔接参数（预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等）。 ④在使用中和使用后应及时去除熔接机中的灰尘（特别是夹具、各镜面和ｖ型槽内的粉尘和光纤碎末）。
最新光纤传感器的应用研究
光纤传感器的应用研 究
光纤传感器的应用研究 孙义才 2011301510103 电科三班 摘要：光纤传感技术是一门新的科学技术，也是信息社会的一个重要技术基础，在当代高科技中占有十分重要的位置。该技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术和密集型前沿技术。本课题主要了解光纤导光的基本原理及其在传感技术上应用的物理基础，重点研究光纤传感器敏感的物理量、光纤传感器的基本类型及其相关应用。 关键词：传感器；光纤通信；禁带宽度；光纤传感温度计；光纤传感压强计。 1.序言 光纤传感技术是二十世纪七十年代左右随着光纤通信技术的萌芽而迅速建立起来的，通过以光波这一载体并光纤这一媒质，起到具有感知与信号传输的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。传感技术是近几年热门的应用技术，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 现阶段，光纤传感领域在世界中的发展大致分为两大方面：应用开发与相关原理性研究。 2.1光纤传感器的结构原理 以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接，见图(a)。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。 可见,光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机—电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。
光纤作业及答案要点
第一次作业 1.公式推导：单位长度光纤中斜光线的光路长度和反射次数分别为 (1)S 斜=1/cos θ=S 斜 (2)斜η =r cos a 2tan θ =sr co 子η。 解：（1）如图1.2.2所示，设沿光纤的径向方向总长度为L ，则根据图中所示三角函数关系，得S=L/cos θ其中L=l 1 +l 2+…+l n (将光纤分割，在一小段上光路近似为直线) S 1= l 1/cos θ,S 2 =l 2 /cos θ,…，S n = l n /cos θ 从而得S 总= S 1 + S 2+…+ S n =L /cos θ 于是，单位长度中光线路程为S 斜=1/cos θ=S 斜。 （2）在沿横向方向上，光线传播的平面与光轴平面有一角r ，则光线在 横向上传播的总距离为r L cos tan θ ，从而总反射次数总η=r a L cos 2tan θ， 于是，单位长度中的光线总的全反射次数 斜η=r cos a 2tan θ = sr co 子η 2.推导光线方程： ()() d d r n r n r d s d s ?? =????? 解： 由在各向同性媒质中程函方程()()r n r =??,取光线的某一点的单位方向 矢量s l ()()r n l r s =?? ()[]()()r n ds r d r ds d ?=???????=??? ()[]()??? ???=ds dr r n ds d r n l ds d s 从而
()()d d r n r n r d s d s ?? =????? 第二次作业 见课本公式 P22-P26 第三次作业 1.什么是光纤，其传输的基本原理？ 答：光纤是光导纤维的简称。它是工作在光波波段的一种介质波导，通常是圆柱形。它把以光的形式出现的电磁能量利用全反射的原理约束在其界面内，并引导光波沿着光纤轴线的方向前进。 2.光纤的分类？ 答：光纤有三种分类方式：按光纤的传输模式、折射率分布、材料进行分类。 按传输模式分为单模光纤和多模光纤； 按折射率分布分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤； 按材料分为石英光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤、液芯光纤和晶体光纤。 3.已知SI 光纤，n1=1.46，△=0.005， （1）当波长分别为0.85um 、1.3um 和1.55um 时，要保证单模传输a 范围是多少？ 解：由单模条件得V=a k 0)(2 221n n -?2.4048可得: 单模光纤尺寸为a =1.202λ0/[ π （ )(2 221n n -）] 因为?=1-n n 1 2=0.005而n 1=1.46，所以n 2=1.4527
电缆弯曲半径的现场简便测量
随着经济的发展，城市化的进程日益加速，城市电网中电力电缆的使用不断增加。北京市三环路以内所有新建输电线路几乎全部使用电缆。此外，城网架空线入地工程也在大范围内实施。 电缆安全运行的关键因素是其绝缘的良好程度和内部电场分布的均匀性。电缆弯曲半径是电缆敷设施工及运行中保证其绝缘性能的主要指标。所谓弯曲半径，是指工程上把弯曲的电缆近似看做一段圆弧，圆弧所在圆的半径即为此弯曲电缆的弯曲半径。 如果电缆在敷设施工或运行中弯曲半径小于规定值，会直接导致其结构的破坏，最终致使绝缘击穿，酿成安全质量事故。因此，工程实践中大量存在着对弯曲半径进行测量及判断的问题。 本文就是要寻求一种简便且准确测量电缆弯曲半径的方法，以期正确判断其符合性，并希望能对电缆敷设施工做一些预防性的指导。由于电缆工程作业区狭窄，要求测量方法有如下特点：原理正确，方法简便，结果准确。 1 现状分析 目前工程实践中，电缆的最小弯曲半径规定值一般有三个标准： ?设计值，规范的施工图设计，都会明确给出施工时和运行时的最小弯曲半径值； ?电缆生产厂家提供值； ?《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB 50168-92）中第5.1.7条的规定。 较大的电缆弯曲以目测就可以判定其合格,即：观察曲线形状，假定其圆心点，自假定的圆心至最近的电缆本体，用直尺测量出其距离，即为电缆弯曲半径。如果弯曲较小，就必须经测量而得出具体的数值，再与标准值进行比较。怎样才能简便、准确的进行测量？首先要建立相应的数学模型。 2 区别不同现场情况，分别建立数学模型 2.1 只可于曲线内侧量取数值 如图1，理论公式为 R = b2/（8a） + a/2 应用此法量取a、b两数值，即得R值。可称其为“弦高法”。