光纤连接器插入损耗的机理及降低插入损耗的关键技术.pdf

维普资讯 · 2O · 光纤光缆传输技术 2008卑 光纤连接器插入损耗的机理及 降低插入损耗的关键技术 潘劲松 (中国电子科技集团公司第八研究所 淮南232001) 摘【 要] 光纤连接器的插入损耗是光纤连接器的主要技术指标。分析了影响光纤接头和连 接器损耗的机理，并讨论了降低接头损耗的关键技术。 [关键词] 插入损耗；模场直径；光 纤端面处理 1 引言 与高斯分布有偏差。特别应该指出，在色散控制光纤 中这一偏差很大。因此，在这种与高斯分布完全不一 光纤接头和连接器在纤维光学系统中占有重要 致的场合规范 MFR的方法就成为问题。虽然已有 的地位。低损耗和高可靠连接一直是光纤连接技术 种种提案，但到 目前为止，由K．Petermann提 出的 追求的目标，特别是建立在宽带网络基础上的单模光 PetermannlI定义得到了世界的公认。一般来说，将 纤接头和连接器，它们是保证系统可靠工作的基础。 此定义式进行坐标变换由远场图形 (FFP)计算的式 当光纤进入千家万户时，光纤接头和连接器的可靠连 (1)常常得到采用。当适用于下一节所述的假定为 接和低损耗性能会变得更加重要。本文分析了影响 高斯光束的横 向偏差的插入损耗公式中的 ∞时，就 光纤接头和连接器损耗的机理，并讨论了减少接头损 成为能得出损耗最佳近似值的定义。 耗的关键技术。 2 2 p (p)dp foP’ (p)dp 2 插入损耗的机理 式中，P=ksin0； (P)为FFP的光强分布．k为波数； 2．1 单模光纤的模场直径 0为观测角度。 光纤连接(包括光纤接头和光纤连接器)处的光 在模场为高斯分布的情况下，由式 (1)定义的 损耗 由内在和外在原因引起 。内在原因由被连接光 MFR与高斯光束的模斑尺寸一致。 纤之间的不同光学特性所引起，而外在原因则由连接 2．2 插入损耗产生的主要原 因 光纤所采用的工具和技术所引起。无论内在原因还 光纤对接情况下损耗产生的主要原因可分成外 是外在原因，其损耗机理的灵敏性都取决于连接光纤 因和内因两大类。就外因来说有：(1)横向偏差； 的模场直径。 (2)角度偏差；(3)间隙；(4)光纤端面质量；(5)端 在光纤连接中，出射光的强度分布具有重要的意 面反射。它们是由连接手段不完善引起的。而 内因 义。在SM(单模)光纤中，即使其折射率分布差异很 大，基模的场分布也可以很好地近似于高斯分布，这 则是由被连接光纤固有的不完善引起的，即使光纤连 在理论上已得到确认。因此，通过计算高斯光束间的 接器等的结构非常完备也不能避免。典型的内因有： 耦合效率，就可以基本上求出插入损耗。高斯光束在 (1)被连接光纤的芯径不一致；(2)纤芯或包层的不 波长确定的情况下可通过模斑尺寸 (光强为最大值 圆整 (椭圆性)；(3)外径的波动；(4)光纤几何中心 1／e 的半径)专门确定。因此，在SM光纤的连接中， 与模场中心的偏差(偏心)。其中，第 3个原因在以光 模斑尺寸成为比芯径更重要的参数。这称为模场半 纤外径