fib 位应小于0.8m。 图1.6错位损耗 通过计算也可以得出类似的结果。即取错位损耗为0.1dB,代入 公式(1.12),可以得出多模渐变型光纤,在模式稳态分布状态下的横 向错位: d=2.46m 同样,利用公式(1,3),对单模光纤当错位损耗取01dB,并假定a= 5pm,A=1.31pm榄向错位 大量的生产实践结果与理论计算基本一致。 2.光纤倾斜损耗 在光纤连接处,由于两光纤轴线的角度倾斜而引起光功率的损 耗称为倾斜损耗,如图1.7所示 多模渐变型折射率光纤,在模式稳态分布时,倾斜损耗为 (1.14) 单模光纤的倾斜损耗为 I=-10loge-(mn269/)2 (1.15) 其中—与式1.13相同 λ——波长 n2包层折射率
fib 图1.7纤芯角度倾斜 倾斜损耗曲线如图1.8所示。 渐变型多模光纤,稳态分布 倾斜角度日 图1,8倾斜损耗 由图1.8可知,如要求倾斜损耗<0.1dB,则多模渐变型折射率 光纤的倾斜角度应<0.7°,单模光纤的倾斜角度应<0.3° 在生产实践中,倾斜角度可以控制在0.1以内,由角度偏差所 引起的损耗可以忽略不计。 在式(1.15)中,0-用弧度表示的角度
fib 入一取1.31m n2取1.455 3.光纤端面间隙损耗 在光纤端面连接处,由于端面存在间隙而引起的损耗叫端面间 隙损耗。 多模阶跃光纤在模式均匀分布时,其间隙损耗为 u=-10og(1-zK√△ 其中Z—光纤端面间隙 K 4—(n1-n2)/n1 空气折射率 光纤纤芯折射率 n2光纤包层折射率 单模光纤的端面间隙损耗为: [1+(Z)2/(2mn2 (1.17 由公式(1.16)和(1.17)两式可知,当Z=1m时 多模阶跃光纤在模式均匀分布的情况下,端面间隙损耗为 K 0.006dB 式中 1.46 单模光纤的端面间隙损耗为: 1=-1ga+(2)em =0.089dB 式中,A=1.31 n2=1.455 由上述的结论可以看出:只要端面间隙控制在1m以内,这种
fib 损耗就可以忽略不计。现在的加工工艺已经可以做到这一点 4.光纤端面多次反射(菲涅耳反射)引起的损耗 在光纤两个端面之间,由于存在着不同的介质(如空气),则在这 种介质之间会产生光的多次反射,从而产生损耗这种损耗可由下式 表示 IL/=-1olo (1.18) 式中,K—n1/mo n1光纤纤芯折射率 空气折射率 取no=1,n1=1.46,通过计算可得Iu=0.32dB 5.纤芯直径不同的光纤连接时产生的连接损耗 对多模光纤而言,设输入光纤纤芯半径为a1,输出光纤纤芯半 径为a2,则这种因素产生的损耗为 olog(a2/a )2 IL a1<a2 显然,只有当a1不小于a2时,才会产生这种损耗。损耗情况如 图1.9所示。 山==02% 图1.9单模光纤直径不同引起的损耗 a1小于a2时,这种损耗就不存在了
fib 对单模光纤来讲其增加的损耗为: 式中的ω、咄2分别表示两根光纤的模场半径。模场半径a与纤 芯半径a的关系为: a=0.65 其中,V=2πan1√2△/A,△=(n1-n2)/n 计算结果ω=0.9 由图1.9可以看出,连接损耗与纤芯直径失配的关系有一个最 佳点。当a1等于a2时,损耗为零;当a1与a2不相等,尤其是在a1小 于a2的情况下会产生损耗 6.数值孔径不同引起的损耗 设输入多模光纤的数值孔径为NA1,输出多模光纤数值孔径为 NA,则连接处由于数值孔径不同而产生的损耗为 0e-102(当NA≥N4时 显然,只有当NA1不小于NA2时,才会产生这种损耗。当NA 小于NA2时,这种损耗就不存在了。损耗情况见图1.10。 除上述各种连接损耗之外,还有其它的一些原因也会产生连接 损耗。如光纤端面不平滑,会导致散射损耗;光纤端面与轴线不垂直 光纤端面不平整等均会产生连接损耗 上面描述某种因素对连接损耗的影响时,均未考虑到其它因素 的影响。实际上,在光纤连接时,各种影响因素均可能同时存在。这 时总的连接损耗应是各种损耗之和。 为了减小连接损耗,在设计和制作连接器时,必须针对上述各种 因素,优化结构设计,提高加工精度,使连接损耗尽可能减少