光电工程师社区

标题: 光纤光缆最新进展（三） [打印本页]

作者: leehunter 时间: 2003-8-21 01:11
标题: 光纤光缆最新进展（三）
3 光纤光缆测量技术的进展

　　随着科学技术的发展，各种新技术不断涌现，为光纤光缆的测量技术提供了强有力的手段。

　　 3.1 借助光纤布拉格光栅测量光纤带光缆中光纤的应变

　　当带有布拉格光栅的光纤受到拉伸或压缩时，光栅周期发生变化，从而改变了反射的波长，通过测量波长的变化即可得知光纤所受的应变值。

　　 1）应用光纤光栅研究光缆的机械特性

　　日本三菱公司利用光纤布拉格光栅，研究了光缆弯曲时在弯曲部分光纤的应变分布，其测量空间分辨能力达50mm，应变精度可达0.002％，由于制造光纤光栅是在涂覆层外进行的，故其强度与其它光纤一样。在一根光纤上每50mm的间隔做一个光栅，总共做了20个，每个光栅反射波长相距约0.82nm。每个光栅就是一个传感器，将写有传感器的光纤同其它普通光纤一起制成四芯带，再制成骨架式光缆，其外径为14mm，SZ绞合节距320mm，反转角270°。分别测直光缆和有光栅的这段光缆弯曲一圈后的反射光谱，比较各反射波长的变化，对照反射波长变化与应变的关系曲线即可确定光栅所在点的应变值。

　　 2）应用光纤光栅研究光纤带中光纤的应变特性

　　德国西门子公司报道了应用光纤布拉格光栅，对12芯光纤带中心管式光缆中的光纤应变作了研究。试验是采用带布拉格光栅的光纤带，如12芯光纤带中第1、2、6、7、8、11、12光纤带光栅，其余为普通单模光纤，通过测量光纤光栅波长的变化即可确定光纤的应变。光纤带的制作工艺决定了光纤带中各光纤所受应变。由于成套模具及涂覆材料粘度的作用，光纤带两边的光纤受张力比中间光纤大，且成带速度快，此差距也越大。当速度为200m/min时，差值可达0.35N。因此成带后两边光纤应变大且为正值，中间光纤应变小且为负值。当光纤带扭转时，随节距的增加，外侧光纤应变由大变小（应变是正值），中间光纤应变绝对值也由大变小，只不过是负值而已。理论计算和实际测量值非常一致。需要指出的是如果光纤带中光纤所受应变呈轴向不均匀，则光栅所在位置的应力情况不能代表整个光纤的应变状态。

　　 3.2 利用BOTDR测量光纤应变沿长度的分布

　　普通OTDR是利用瑞利散射测量光纤的衰减分布。BOTDR是利用布里渊散射来测量光纤上各处的应变值。它可成功地寻找出海底光缆的高应变区，可监视新型架空光缆中光纤的应变，以确定架空敷设性能。它既能确定光缆张力试验中光纤的最大应变值和地点，又能确定整根光纤应变的平均值。一般的应变测量仪仅能测整根光纤的平均应变值。显然，利用BOTDR和光纤配合可解决各种分布式传感器测量的问题。由于布里渊散射光比瑞利散光弱两个数量级，是光纤中的一种非线性现象。它检测的对象是散射光的光频率变化值，应变不同，散射光的光频也不一样。由于仪表非常复杂，技术含量也很高，故仪表价格十分昂贵。综上所述，BOTDR是十分有用的工具，但由于测一根光纤需要很长的测量时间（6-15min，比普通相移法需时长许多），因此不适合线路常规检测。另外，它的精度和分辨能力均只有光纤光栅法的1/10。

　　 3.3 利用普通OTDR测量光纤色度色散的研究

　　比利时的几位研究人员提出了通过对三波长OTDR的衰减曲线的数学处理，可导出沿光纤的色散分布。现有的色散测试方法都是测量整根光纤的平均色散值。此法目前沿处在研究之中，实用性还有待进一步证明。

　　 3.4 光纤带几何尺寸测量方法比较

　　如何测量光纤带几何尺寸一直是我国光纤制造业有争议的问题。西门子公司对目前在测试中通常采用的三种样品制备法和三种测量方法进行了比较。三种样品制备法是：模中固化切割法、刀片切割法和固定切割抛光法。三种测量方法是：图像灰度法（PK公司生产）、数字相机法和显微镜法。三种测试法中后两种方法均要人工取点，属半自动法。成本最低的样品制备方法是刀片切割法，且效果也不错，但固定切割抛光法可得到最清晰的截面。精度和重复性最好的测量方法是图像灰度法，人为因素影响也最小。从重复性看，厚度、宽度和平整度的标准偏差仅为0.40-1.02μm；数字相机法为3.38-4.81μm；显微镜法为2.20-6.20μm。

　　 4 结束语

　　综上所述，由于光通信的市场需求以及新工艺、新材料和新技术推动了光纤光缆不断发展。主要发展方向有以下几方面。

　　 1）芯数不断增加，纤密度越来越高。就目前国外生产来看，高纤密度光缆以800-1000芯为主，其中以864-1296芯的中心管式光缆有最好的前景，而SZ层绞式光缆以864芯以下为好，超大芯数以骨架式光缆为宜。我国市场需求尚未达到此水平，不宜盲目追高，通过不断改进的中心管式和层绞式光缆应可满足市场需求。

　　 2）由于城域网和接入网的飞快发展，对降低光缆成本及安装敷设成本的要求极为迫切，各种干式缆芯结构、紧套和半紧套结构光纤单元以及尺寸小、质量轻，护层与缆芯的紧固性好，有利于工艺，接头时易清洁优点，是今后的发展方向。为了便于光缆中间开口分接，普遍采用SZ绞合，有的还在缆外设有SZ反转点标识。

　　 3）国外对ADSS光缆的应用，特别是在高电场大跨距下的应用，给予了极大的关注，国内业者重视不够。

　　 4）新型多层挤塑机的出现为新型光缆设计，特别是中心管式非金属光缆提供了有利的条件。此外，光纤光栅传感器和BOTDR的应用，为改进光缆制造工艺提供了有力的手段。总之，瞄准市场，采用新材料、新工艺、新技术、创新设计，以及在尽可能短的时间内完成开发，是在光缆市场取得成功的关键。

作者: lajibtv-4 时间: 2004-3-25 23:21
很好，

作者: 阿拉贡 时间: 2004-5-25 20:09

都应该来看看

作者: renzhe 时间: 2004-5-28 03:48
顶！

作者: swing 时间: 2004-6-1 19:30
看了，希望能多点这样的文

作者: renzhe 时间: 2004-6-1 23:39

现在版里没什么好的文章了吗？

作者: s_jye 时间: 2004-7-2 16:59
顶

作者: 天下第一胖 时间: 2004-7-7 18:37
非常感谢您的文章,谢谢

作者: 01093103 时间: 2004-11-28 20:47

非常感谢你的文章哟，哈哈，是好东西

作者: lb0055 时间: 2004-11-29 16:40
谢谢，很好的人

欢迎光临光电工程师社区 (http://bbs.oecr.com/)