光纤光缆实验报告书

1、实验一 光纤几何参数测试一、实验目的：1、 2、 3、 二、实验内容：1、 测量裸光纤芯径、包层直径、芯不圆度、包层不圆度、芯包不同心度几何参数。2、 测量光纤涂层的涂层外径、涂层厚度、涂层不圆度、芯涂不同心度几何参数。三、测试原理： 利用LED作为仪器的注入及照明光源，数值孔径为0.3，放大倍数为20倍的物镜将光注入光纤，精密的五维条件架使光的注入和端面的成像聚焦达到最佳。20倍物镜将光纤端面成像到高分辨率，高灵敏度的CCD摄像头的光敏面上，通过A/D转换和图像采集系统，经计算机处理，得到光纤的各个几何参数。光纤几何参数测试仪的原理框图光纤芯径和包层直径采用圆公式进行拟合计算： 式中：Sc为

2、标准偏差；Xi和Yi为光信号在某一数值的象素点的坐标值。（对多模光纤的芯径计算，Xi、Yi为峰值×5%的象素点的坐标值）。X0、Y0 为光纤或包层的重心坐标（即纤芯圆心或包层圆心的坐标值），Rc即为拟合圆的半径。 光纤纤芯直径或包层直径即为：2Rc 光纤芯/包不圆度即为芯与包层之间的距离。 对于芯和包层的不圆度，采用椭圆公式拟合： 式中：A、B为椭圆的长短轴值 不圆度即为四、实验步骤：1、 打开光纤几何参数测试仪主机，计算机电源，预热40分钟。2、 将光纤几何参数测试仪前面板上的单、多模开关置于相应位置。3、 启动计算机后，显示屏上显示：Microsoft Windows 98 St

3、artup Menu 选择6：Command Prompt Only进入光纤几何参数测试系统主菜单。4、 在显示屏上输入：Enter a Choice：6回车显示屏上出现：C：FGM> 键入命令“XGC”进入光纤几何从参数测试菜单，显示屏显示如图 光纤几何参数测试 I输入 G采集 O显示 P打印 H帮助 X退出 光纤几何参数测试软件系统基本界面5、 用鼠标或AltI键进行测试光纤信息输入，此时显示如图× 输入相关信息 厂 名： 光纤编号： 测 试 者： 光纤类型： ¡ 单模 ¤ 多模 (50um) ¡ 多模 (62.5um) 测试范围： ¤

4、; 裸光纤 ¡ 涂覆层 确定 测试日期： 1999. 9 . 8 .光纤几何参数测试软件系统输入界面用鼠标单击某一输入信息，然后输入相关信息，显示屏上符号表示计算机自动进入的内容，例如光纤类型：计算机自动进入的是“单模”。测试范围：计算机自动进入的是“裸光纤”。所以如果不是测多模光纤及涂覆层，可以不再输入。所有信息输入后，用鼠标输入后，用鼠标单击确定。6、 对G采集单击鼠标或键入AltG进入数据采集程序。 7、剥除被测试光纤两端的涂覆层，用酒精清除光纤表面的剥除残留物，并将光纤夹持在仪器配置的专用夹具上，用专用光纤切割刀割光纤，然后分别安置在光纤几何参数测试仪的注入端和测试端。注意：

5、夹持光纤时，一定要将光纤夹持在夹具中的V型槽中，否则在显示屏上有可能看不到光纤表面，造成调节困难。8、调节光纤测试端的X、Y调节旋钮，使光纤成像于显示屏幕中央，调节Z 轴，使成像边缘清晰，此时调焦参数应达最大值。9、调节光纤的注入端X、Y、Z 使光纤图像中的纤芯光强适中，对多模光纤，应使纤芯光强对称一致。一般情况对单模光纤光强已足够，不必调节。10、用鼠标单击确定O或键入AltO，以确定上述调节程序，计算机进入数据采集及计算。11、计算结束后，显示屏上的光纤端面图像将出现芯和包层的拟合圆，此时用鼠标单击退出Q或AltQ，退出采集程序。12、用鼠标单击显示D或键入AltD进入计算结果的显示程序，

6、此时显示屏显示测试结果：光纤平面图像、一维光功率分布、三维立体光功率分布及光纤的有关信息和测试结果。绘制裸光纤截面测试图：13、如需打印图像，用鼠标单击P打印(或键入AltP)打印所有图像及结果内容。14、如果仅需打印测试结果，则用鼠标单击退出C或键入AltC退出，然后在菜单指令P打印下打印测试数据。五、光纤涂覆层参数测试1、单击测试界面菜单进入涂覆层测试：2、同裸光纤测试，将被测光纤一涂覆层剥除并用清洁剂清洁光纤表面，装入专用光纤夹具，利用专用光纤切割刀切割光纤，然后推入仪器注入端； 3、将被测光纤的另一端用锋利的刀片切割带涂覆层的光纤，注意切面应尽可能与光纤轴垂直。然后装入光纤夹具，光纤在

7、夹具外应保留1厘米左右的长度；4、打开光纤几何参数测试仪主机箱；将主机内的显微物镜换上10倍物镜，移动物镜支架，使光纤端面清晰，注意：此时，如果光纤端面切割面不平整或光纤纤芯出光太弱或不清，调节注入端的五维调节架，使光纤出射的光强明亮清楚，若仍不行，则需要重新切割注入端光纤，光纤端面清晰后，用鼠标确定 ，计算机进入采样和计算程序；5、计算完毕，光纤端面出现拟合圆，用鼠标退出采集程序。6、如需打印被测光纤测试数据，则键入D显示，显示图象和数据，然后用鼠标或AltP的图象和数据。7、如果不需打印图像和数据，则在主菜单上用鼠标击打印P或键入AltP直接打印涂覆层的所有测试数据。六、实验数据处理序号心

8、径m包层直径m包层不圆度%同心度偏差m结论9.0±2125±22%1.0实验二 光纤带几何参数测试仪一、实验目的：1、 2、 3、 二、实验内容：1、光纤带的涂层的剥除和端面处理技术。2、测量光纤带宽度、光纤带的厚度光纤水平间距（各光纤间距及最外纤间距）、平整度、光纤芯垂直位置偏差等几何参数。三、实验原理：FRG-1光纤带几何参数测试系统由先进光学系统、CCD射像机、图像采集系统、计算机、打印机等组成，其系统框图：光纤带几何参数测试仪原理框图光注入系统将白光注入光纤带，被测光纤带端面用专用夹具夹持后插入背景光照明系统，通过精密的调整位移机械装置，将光纤端面用4倍的平场物镜清

9、晰的成像在CCD射像机靶面上，通过图像采集系统，由计算机进行数据采集并计算，得出光纤带的各个参数。光纤带几何尺寸各参数定义如下：根据标准定义，光纤带基线是光纤带横截面中通过第一根光纤中心与最后一根光纤中心的直线。而光纤带的所有的参数均是以光纤带基线为准来度量的。由于测量时光纤带的基线方向不可能与仪器移动轴方向相一致，因此测量的数据必须经过坐标变换等数字处理方可得出。如仪器坐标与光纤位置如图情况： 则根据定义，光纤带基线在仪器坐标中的直线方程为：式中（X1，Y1），（Xn，Yn）分别为光纤带第一根光纤纤芯与最后一根光纤纤芯的测量坐标值。则光纤带基线与仪器坐标的偏转角度为：则每一个光纤芯（Xi，Y

10、i），在新的基线为准的直角坐标中的位置为：则光纤i间与光纤i-1的纤间距离d为：最外纤间距为：光纤芯i到光纤带基线的距离h为：则平整度为：光纤带宽度及厚度等参数也可以同样方法进行处理而得到。四、实验步骤：1、光纤带端面处理为了保证光纤带几何参数测试的可靠性及重复性，光纤带端面的制备是特别重要的。具体操作如下：（1） 注入端的端面处理：将光纤带放入光纤带专用夹具，然后放入光纤带涂层剥离器，剥去涂覆层，并用酒精或丙酮清除光纤带表面的粘附物。然后用光纤带切割刀或笔型光纤切割刀切割光纤，在将光纤带插入仪器光注入端支座。以保证每根光纤的注入达到最佳效果。（2） 光纤带测试端端面处理：将光纤带放入专用夹具

11、，注意使光纤带的轴线同光纤带夹具的轴线一致。用光纤带涂层剥除器剥去涂覆层后，用酒精或丙酮清除光带表面的粘附物。然后用笔型光纤切割刀沿粘结层与裸光纤边缘垂直切割光纤。尽可能使裸光纤端平面与粘结层端面一致。（3） 将处理好的光纤带插入仪器的测试端支座。2、测试（1）打开光纤带几何参数测试仪、计算机电源、预热30分钟。（2）启动计算机，屏幕显示：Microsoft Windows 98 Startup Menu 选择6：Command Prompt Only进入MS-DOS提示符状态。此时显示路径为“C：FRG>”，输入命令“F”，计算机进入测试主菜单如图所示：（3）用鼠标单击I输入按钮进行测

12、试光纤带基本信息输入如图所示：（4） 鼠标单击C色标按钮，（5） 进入被测光纤带的色谱设定程序，仪器内置16中色谱，首先用鼠标指定光纤带的某一光纤，然后将箭头指向所需色谱，单击鼠标。屏幕显示如图所示：此时此光纤即进入所需色谱，光纤带的所有光纤均设定后，鼠标单击确定O，回到主菜单。（6） 用鼠标单击G采集，进入数据采集程序。（7） 用仪器主机面板的调节按钮调节光纤带的位置，使之处在仪器视场的中央，使光纤带图像清晰，显示如图所示：调节按钮分为方向按钮和正向或反向调节按钮。方向按钮确定X，Y，Z三个方向，Z方向用与调焦。确定调节方向后，再用正向或反向按钮调节光纤带到视场所需位置。方向按钮用于确定调节

13、方向外，还可以使仪器脱离电动调节，而改成手动。当按住方向按钮的时间达到4秒时，仪器便脱离电动状态，进入手动。同样，再按方向按钮4秒钟，仪器变为电动调节状态。（8） 检查光纤带中的所有光纤是否均通光。如果仍有一二根纤芯不通光，则重新进行光纤带测试端的端面处理，直至所有纤芯通光。（9） 旋转光纤带夹具支座，使光纤基线与显示屏基线基本平行且一致。因为显示屏只能显示光纤带中两根光纤的尺寸，因此操作时需移动X轴检查光纤带最外端两根光纤的中心是否在显示屏基线两测附近。如偏差较多，则可重复上述步骤，直至基本一直为止。（10） 上述操作可在斜照明或背景光照明情况下进行。一般对参观者而言可用斜照明方式进行，以便

14、参观者可从目视中直观的了解光纤的色谱及排列。测试则在背景光照明情况下进行。两种照明的变更用主机前面板上的背景光源转换开关变换。（11） 在背景光照明情况下进行实际数据采集。调节注入光调节旋钮使所有纤芯光强适中，然后按动X轴位移按钮，使光纤带1、2根纤芯在视场的十字线的两侧。注意应使纤芯相对十字线中心基本对称。用鼠标单击采样S或按回车键，进行自动变为2、3（听到声响后即采样完毕）移动一个光纤位移量进行2、3根纤芯采样，依次进行直到最后光纤芯全部采样完成，计算机自动转入主菜单。（12） 用鼠标单击显示D，显示被测光纤带的所有信息及图像。如图所示：（13） 用鼠标单击打印P进行数据及图像打印。五、实

15、验数据处理及测试结果图1、光纤带测试结果简图2、光纤带几何参数测试结果总表厂名编号组别测试者日期光纤芯数光纤带高度带宽度两端芯间距纤芯平整度最大芯间距最小芯间距序号芯高芯距带高序号芯高芯距带高序号芯高芯距带高159261037114812 实验三 光纤传输性能参数测试一、实验目的：1、了解光纤谱损耗、模场直径、截止波长测量的原理和意义。2、掌握光纤的损耗、模场直径、截止波长等参数的测量方法。3、掌握光纤切割工具的使用和光纤切割操作。二、实验内容：1、 掌握光纤切割方法及切割端面处理。2、使用光纤多参数测试仪测量光纤的损耗、模场直径、截止波长。三、工作原理：1、测试方法OFM-5 的各项参数测试

16、方法均采用ITU-T G. 651&G.652标准和国标GB8401和GB8402所建议的方法。测试项目及方法如下表：测 试 项 目测 试 方 法光 纤 损 耗单模光纤模场直径单模光纤截止波长2、测试原理光源 单色仪 注入系统 光纤 光纤夹 光阑 光学系统 探测器2米光纤截断处（1）损耗：损耗测量采用截断法。长度为L（km）的光纤，其内端安装在光纤夹上，光纤夹具插入五维调节架，外端接安装在适配器上，适配器拧在单色仪光输出座上，如图所示。 光纤损耗测量基本原理框图 光纤损耗公式： 按照公式，先测量各波长下长光纤的出纤功率Pi（），然后在离光纤输入端2米处剪断光纤，保持光纤输入端状态不变（

17、这点特别重要，影响测量是否准确！），测量2米光纤出纤光功率P（）。因2米处光纤的损耗为零， 代入损耗公式，求出各波长下的损耗系数（）。绘制1100-1650nm波段的损耗谱曲线并指出单模光纤的低损耗窗口（2） 模场直径根据可变孔径技术对模场直径的定义，测量通过不同光阑孔的功率传输函数A（r），它是孔半径r的函数。模场直径（MFD）为：绘制模场直径测试结果图并比较模场直径与几何直径的区别及各自意义（3） 截止波长由光纤传输理论可知，要保证光纤单模传输，就要使光纤的归一化频率V值足够小。当V值减小到某一值Vc时，高次模LP11 正好截止，光纤只传导基模LP01。称Vc为LP11模的归一化截止频率。

18、说明光纤归一化频率公式并注明各个参数的代表意义 由上式所确定的波长c叫做LP11模的截止波长，只有工作波长大于单模光纤的c时，才能保证单模工作。 弯曲法：取2m光纤接入装置中，并弯成松驰的大环和小环（如图12）这个大环由两个半径为140mm的弧(各为180°)与切线相连而组成，小环的半径为30mm足以滤去高次模LP11。在波长1100至1480nm范围内测量出纤功率P1（），保持注入条件固定，放开小圈，使光纤处在大环的状态下，注意：光纤不允许受到任何外部应力。注入 接收 放开小圈 部分的光纤图12 测量此时状态下输出光功率P2（）。 传输功率P1（）和P2（）之间的对数比计算如下：

19、在R（）的关系曲线上，R（）等于处的最大波长（见图13），即为光纤的截止波长c。绘制截止波长测试结果图四、操作步骤1、打开下列单元设备电源A、交流稳压电源B、主控制器电源C、计算机电源预热20分钟2、进入测量程序：1） 桌面上tofm图标为测试程序，双击，出现启动界面。2）出现启动界面后，按任意键进入初始化过程，如下图。3）初始化完成后，进入测试界面，如下图。其中主菜单包含以下菜单项：测试项目、文件、功能、显示、纪录查询、关于。各类菜单功能如下：a. 测试项目（如图14）损耗：从11001650nm每隔10nm测各波长损耗值。附加损耗：测1310窗口(12801340)，1550窗口（1520

20、1580）的最大附加损耗。模场直径：测量模场直径。截止波长：测量截止波长。退出：退出测量程序。b. 文件 图14 测试项目的二级菜单打印：每次测试完毕选择打印。打印预览：打印结果预览。存盘：每次测试完毕选择存盘。 c.功能图15 功能菜单的二级菜单显示光纤端面：快速查看光纤端面状况，显示光功率：查看光通路是否正常，如图16。图 16 光纤端面显示窗口 错误查询：错误指示灯亮时，查询故障位置，如17图图18 错误查询显示窗口测试设置：设置光纤类型、测试波长范围如图19图19 测试参数设置对话框c. 显示：显示最近一次损耗、附加损耗、模场直径和截止波长的测量结果，如图1-10。图110 显示和记录

21、查询的二级菜单d. 记录查询：查询历次记录的损耗、附加损耗、模场直径和截止波长的测量结果历史记录，如图110。下面以损耗为例，说明查询过程：选择“损耗”，菜单后，出现测试数据对话框。（如图111）图111 记录查询对话框、显示：选中所需条目的序号，按下“调入”按钮，然后再选择“显示”主菜单下的“损耗”，即可显示所条目的记录。、删除：选中所需条目的序号，按下“删除”按钮，则将删除所选条目的记录（ 不可恢复）。、打印：选择打印按钮，则将打印全部记录。、查询：选择查询按钮，出现查询条件对话框，按查询要求填入相应内容，按“ok”键显示查询结果；按“cancel”键取消查询。V、当记录大于500条时，程

22、序自动转换，以500个数据为单位显示，按“前500数据”和“后500数据”可完成切换。e. 关于：显示产品相关信息4）工具条上快捷按钮的使用。 从左至右依次为：损耗、附加损耗、特定点损耗、模场直径、截止波长、存盘、打印、停止测试、操作说明，除停止测试键外，其余均与菜单中对应功能相同。停止测试键用法：在测试过程中，任何时候按下该键，均可停止该次测试。五、光纤的安装：a. 剥离被测光纤外端被敷层（约15mm长），用酒精棉纱擦洗干净（防止异物堵住细孔），拿住输入适配器上的按钮，仔细把光纤穿入塑料软管，光纤伸出适配器一定长度，用笔形宝石切割刀切断光纤，形成完整的镜面，回拉光纤使光纤露出12mm，将适配

23、器拧在光输出座上。b. 剥离被测光纤内端被敷层（约40mm长），用酒精棉纱擦洗干净，安装在输出光纤夹具上（光纤槽中保证全部是裸光纤）用切割刀切断光纤，把光纤夹具插入五维调节架上。c. 调节五维调节架Y和Z方向，使光纤端面与屏幕中画线重合。调节五维调节架X方向，使光纤像清晰。（此时光信号应达到最大值）。六、各参数测量： 按菜单和提示进行操作。各参数测量中要特别注意以下事项：a. 损耗测量：在菜单或快捷按钮上选择损耗或附加损耗测量，出现测量系统菜单如下：光纤长度用OTDR精确测量并输入表中（单位为km）。光纤外端安装在适配器上，按在光输出座上，内端安装在光纤夹上，光纤端面平整、垂直光纤轴。长光纤测

24、量完后，在离外端（适配器）2米外剪断光纤，放大光纤夹上，切断光纤，插入五维调节架上。在整个测量过程中严格保持光纤输入状态（适配器）不变，光纤不动，否则会影响测量数据准确性。注意：为防止高次模对损耗测量值的影响，特别是对截止波长接近或大于1310nm的光纤，注入端光纤应打至少一个60nm的圈，以滤去高次模。b. 特定点损耗测量：可在11001650nm的波长范围内选取测量点，测量过程与损耗测量相同。c. 模场直径测量：在菜单或快捷按钮上选择模场直径测量，出现测量菜单如下：选择测量波长后进入测量过程，保证测量端光纤端面平整、垂直光纤轴。d. 截止波长测量：放开小圈后光纤弯成一松弛的环，环应包含一个

25、直径为280mm的圈，光纤其它部分弯曲半径不能小于140mm，而且不能受外应力（被压、夹、扭曲），否则会影响测量结果。 e. 打印结果：测试完成后，按下打印按钮打印测量结果。f. 保存数据：测试完成后，按下存盘按扭保存测试数据。七、注意事项1. 测量环境：a. 测量时周围不能有强电磁脉冲存在，避免干扰信号。b. 测量时周围不能有强烈振动，避免影响测量结果。c. 测试间窗户要挂上深色窗帘，防止阳光直接照射仪器。2. 五维调节架凡标有红色记号的螺丝和旋钮不能动。3. 仪器不测量时应随时关掉主机电源，延长卤素灯寿命实验四 光纤熔接实验一、实验目的：1、 2、 二、实验内容：1、 使用FMS-40S光纤