GB T 15972.43-2008 光纤试验方法规范.第43部分 传输特性和光学特性的测量方法和试验程序.数值孔径.pdf

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1、ICS 3318010M 33 囝园中华人民共和国国家标准GBT 1 5972432008部分代替GBT 1597241998光纤试验方法规范第43部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序数值孔径Specifications for optical fibre test methods-Part 43：Measurement methods and test procedures for transmissionand optical characteristics-Numerrical aperture(IEC 60793143：2001，Optical fibres-Part 1-43

2、：Measurement methods andtest procedures-Numerrical aperture，MOD)200803-31发布 20081 101实施丰瞀粥鬻瓣訾糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅1”GBT 15972432008前言1范围2规范性引用文件3方法概述一4装置5样品制备6程序7计算8结果目 次【11125556前 言CBT 15972432008GBT 159726光纤试验方法规范由若干部分组成，其预期结构及对应的国际标准和将代替的国家标准为：第10部分第19部分：测量方法和试验程序总则(对应IEC 60793一I-i0至IEC 60793119；代替G

3、BT 1597211998)；第20部分第29部分：尺寸参数的测量方法和试验程序(对应IEC 60793一l一20至IEC 60793129；代替GBT 159722 1998)；第30部分第39部分：机械性能的测量方法和试验程序(对应IEC 60793130至IEC 60793139；代替GBT 1597231998)I一一第40部分第49部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序(对应IEC 60793140至IEC 60793-1-49；代替GBT 159724一1998)；第50部分第59部分：环境性能的测量方法和试验程序(对应IEC 60793-150至IEC 60793159；代

4、替GBT 1597251998)。其中GBT 159724由以下部分组成：一第40部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序衰减；第41部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序一带宽；第42部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序一一波长色散；第43部分：传翰特性和光学特性的测量方法和试验程序数值孔径I第44部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序截止波长；第45部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序一横场直径；第46部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序一一透光率变化；第47部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序宏弯损耗；第48部分：传输特性和光学特性的测量方

5、法和试验程序一偏振模色散；第49部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序一一微分模时延。本部分为GBT 15972的第43部分。本部分修改采用国际电工技术委员会标准IEC 60793143：20016光纤第143部分：测量方法和试验程序数值孔径。本部分与IEC 60793143：2001主要差异如下：按照我国标准的编排格式和表述要求，对一些内容安排做了调整，删除了IEC版本中第4章，将其内容和第1章某些内容放在本部分第3章，将IEC版本的第9章和第10章合并作为本部分第8章；纠正了某些不恰当的叙述。本部分代替GBT 15972419986光纤总规范 第4部分：传输特性和光学特性试验方法第9

6、章。本部分与GBTl 597231998第9章相比主要变化如下：删除了有效数值孔径NA。r(见1998年版的第9章)。本部分由中国通信标准化协会提出并归口。本部分起草单位：武汉邮电科学研究院。本部分主要起草人：陈永诗、程淑玲、刘泽恒、吴金良。本部分为第一次修订，它与GBT 159724其他部分一起代替GBT 1597241998。lGBT 1597243-2008光纤试验方法规范第43部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序数值孔径1范围GBT 15972的本部分规定了光纤数值孔径的试验方法，确立了对试验装置、注人条件、程序、计算方法和结果的统一要求。本部分适用于对A1类、A2类多模光纤数

7、值孔径的测量和成品光纤光缆的商业性检验。对A3类、A4类多模光纤数值孔径的测量也可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 15972的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GBT 1597220 2008光纤试验方法规范第20部分：尺寸参数测量方法和试验程序一光纤几何参数(IEC 60793120：2001，Optical fibres Part 1-20：Measurement met

8、hods and test proceduresFiber geometry，MOD)3方法概述渐变折射率多模光纤数值孔径(_NA)是一个重要参数，它表明光纤收集光功率的能力。它被用来预测光纤的注入效率、接头连接损耗和微弯、宏弯性能。可用远场光分布法通过测量短段光纤远场辐射图确定光纤数值孔径NA，其值又称为远场数值孔径NA。；也可用折射近场法通过测量光纤折射率分布来确定数值孔径，其值称为最大理论数值孔径NAm。本试验程序是描述用远场光分布法测定光纤数值孔径的方法，该方法为测定多模光纤数值孔径的基准试验方法，用作仲裁试验。用折射近场法测定光纤的最大理论数值孔径的方法见GBT 1597220一20

9、08中的规定。渐变折射率多模光纤的最大理论数值孔径NA：s定义如下：NAlhsina (1)式中：靠一光纤传导的最大子午光线角。根据光纤折射率分布可得出：或式中：n。纤芯的最大折射率；啦最内均匀包层的折射率；芯包相对折射率差。NA。一石胃NAm=71l2GBT 15979432008：卫二旦，Al (4)l采用远场光分布法时可获得远场辐射图I(口)，远场数值孔径NA r，定义为光强下降到最大值5处半角(05)的正弦值。远场数值孔径与最大理论数值孔径间的关系与测量波长有关。测量远场光分布大多在850 nm波长进行，而测量折射率分布通常在540 nm或633 nm波长进行，在这些波长上NA。和NA

10、。的关系如下：NA一kNAth式中：NAH远场数值孔径；NA“最大理论数值孔径修正系数，测量波长为540 nm对，k=095；测量波长为633 nm时，ko96。以850 nm波长测得的NA“作为光纤的数值孔径，该结果可以直接在850 nm波长进行远场测量获得，也可进行剖面测量利用式(5)间接获得。4装置41装置构成合适的测量装置应包括输入系统、输出系统和检测装置，如图1所示。口口口 Q口光源 光注入装置 包屡模剥除霉 输出系统和检涓装置圈1 远场光分布法测量装置42输入系统421光源应采用非相干光源，它能在试样端面上产生基本恒定的辐射面(光强变化小于10)。在完成测量过程的时间内，其强度和位

11、置应保持稳定。422输入光学系统用一个光器件系统产生一单色光(FWHM谱宽小于100 nm)，其辐射光斑基本稳定，且光斑直径和数值孔径均大于试样端面相应的尺寸和数值孔径。除非另有规定，光源中心波长应为850 nm+25 nm。可用光滤除器限制光源的谱宽。423光纤输入端固定和对中应配置固定试样输入端装置，以便能稳定并可重复地定位而不使光纤明显变形。应提供合适的装置以使输入端面与注入光束对中，并提供一种对试样端面对中情况检验的方法。424包层模剥除器应采用一个合适的包层模剥除器，以消除包层中传输的光功率。通常光纤涂层具有此功能，如涂层无此功能，则应在试样两端附近使用包层模剥除器。43输出系统和检

12、测装置可采用三种等效方法检测试样出射远场的角辐射强度分布。方法l和方法2是远场辐射图的角扫描；方法3是角辐射强度图空问变换的扫描(可采用小光敏面或大光敏面的扫描检测器)。2431角度扫描方法1(见图2)GBT 15972432008已制备好的试样靖面旋转臂佣视图图2方法1-角度扫描4311 光纤输出端固定和对中应采用试样输出端固定和对中的装置，使得试样输出端面与光检测器的旋转轴重合、试样输出端而中心与光检测器表面中心轴线重合。4312检测系统机械装置应采用旋转光检测器的合适装置，使检测器基本上能沿检测到试样全部输出光辐射的圆弧扫描(例如一个经过校准的测角器)。机械装置旋转轴应与试样端面重合并垂

13、直于试样轴线，机械装置旋转平面应包含试样轴线。应提供一种装置记录试样输出端轴线与检测器和试样端面之间的假想线形成的夹角。432角度扫描方法2(见图3)光控涮嚣顶视图倒视图图3方法2角度扫描应采用一种固定试样的装置，使试样输出端面与试样转轴重合、试样输出端面中心与光检测器表而中心轴线重合。这种装置(即测角器或精密转动台)应充分转动，使固定的检测器能扫描旋转平面中试样的全部输出光辐射。即转角应大于试样输出辐射的最大角度。应提供一种装置以记录试样输出端轴线与检测器和试样端面之间的假想线形成的夹角。3GBT 1597243-2008433空间场图扫描方法3(见图4)I 入 F=习多狎r fr沁，图4方

14、法3空间场图扫描4331光纤输出端固定和对中应提供试样输出端固定并对中的装置，该装置能进行稳定并可重复的定位。4332远场变换和投影应采用诸如显微镜物镜或经适当校准透镜的合适方法，获得光纤输出近场图形的付里叶变换，形成试样远场的空间图。应用带针孔的检测器扫描该图形或该图形的像并记录远场光强。针孔直径应小于或等于系统衍射极限的一半：M变换透镜后焦面到扫描平面的放大率；A一光纤出射光波长，单位为纳米(rim)广一一变换透镜焦距，单位为毫米(ram)D一一纤芯直径，单位为微米(pm)。透镜L-的数值孔径应足够大，不得限制光纤试样的数值孔径。像周围变暗，重现透镜Lt的直径DL应足够大：DL2fsind

15、Pconl5式中；D L重现透镜L2的直径，单位为毫米(ram)；，变换透镜焦距，单位为毫米(ram)sin乒一数值孔径，NA。4333扫描系统应提供用诸如带针孔检测器扫描远场图的方法。4334系统校准当远场图由透镜重现时，为避免图为了确定扫描系统移动距离与变换透镜后焦面上扫描实际距离之问的变换系数，应进行校准。为此可采用一块尺寸已知的模板，小心地置于透镜L。的后焦而中。反映空间变换平面(图4中透镜L。后焦面)上某点至中心轴线的距离Y与该点和中心轴线夹角口的关系如下式所示：，一fsinO式中：Y一空间变换平面上某点至中心轴线的距离，单位为毫米(ram)4(8)学2一L一d)m睢米徼为单径直孔P

16、：专中一式毋GBT 15972432008，变换透镜L，的焦距，单位为毫米(ram)口空间变换平面上某点与中，11,轴线的夹角，单位为度(。)。4335记录系统应提供一种测量光强E(y)的装置，它是扫描位置Y的函数。应按下式修正检测到的光强：J(日)一E(y)cos0 (9)式中：J(口)光强角度分布；E(，)一距空间场图轴线Y处的辐射强度；，一离空间场图轴线的距离；日一与试样输出端轴线的夹角。434光检测器应采用在接收光强范围内线性度优于5的检测器。为了提高分辨率，可采用一个针孔限制检测器的有效尺寸。根据要求的角分辨率，检测器或针孔尺寸由下式确定：D一熙式中：D检测器(或针7L)直径，单位为

17、微米(“m)；口一要求的角分辨率，单位为度(。)，R试样输出端面到检测器或针孔的距离，单位为毫米(ram)。分辨率典型值为05。R还应符合远场要求：R下d2式中：R试样输出端面到检测器或针孔的距离，单位为毫米(mm)；d试样出射区直径，单位为微米(pm)；A光源中心波长，单位为纳米(nm)。等式(6)给出了方法3中适宜的检测器或针孔尺寸。5样品剖备(10)51试样长度试样应是有代表性的长度为z m土02 m的光纤样品。52试样端面试样的光输入端和输出端的端面应清洁、光滑并与光纤轴垂直。由于测量精度受试样端面不垂直性的影响，端面角宜小于2。6程序616263将试样两端置于对中固定装置上。输人端应

18、大致在恒定辐射光斑聚焦像的中心。将光源调到要求的波长和谱宽。扫描远场辐射图，并记录作为角位置函数的光强。7计算71百分之五光强角(以)从远场光辐射图上找出光强为最大值5处的点，记录这两点对应的半角以。GBT 1597243-200872数值孔径(NAn)用下式计算远场数值L径N以”8结果81 测量结果报告应包括下列内容；试验名称；一试样识别号l光源波长和谱宽(不是850 rim时。需要指明)试验结果；被测光纤类型试验日期和操作人员。82报告中也可包括下列内容：试验系统校准和角分辨率I一注入光斑尺寸和数值孔径；一一包层模剥除方法；一一扫描和检测方法；一测量装置最近校准日期；一要报告的资料；一应用程序中出现的任何偏差。