一种抗弯曲多模光纤数值孔径的测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤光缆测试技术领域，更具体地，涉及一种抗弯曲多模光纤数值孔 径的测试方法。
【背景技术】
[0002] 标准规定多模光纤的数值孔径（Numerical Aperture，NA)测试方法为远场光分布 法，其测试原理及过程为：取长度为l〇〇m±5%的测试光纤，用850nmLED光源对光纤一端满 注入，光纤另一端输出的光用可沿角度转动的探测器扫描远场光分布，转动不同的角度Θ， 得到对应的光强P，最后给出如图1所示的P和sin0的曲线，取最强光强的5%处的光强 所对应的sin Θ为光纤的NA。然而上述方法采用的测试光纤长度较长所以测试效率较低， 且会浪费光纤，因而需要寻找更加简便高效的替代测试方法。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种抗弯曲多模光纤数值孔 径的测试方法，其目的在于采用较短长度光纤打圈结合远场光分布法，替代现有的IOOm光 纤测试方法，由此解决测试效率较低且浪费光纤的技术问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了一种抗弯曲多模光纤数值孔径的测试方法，包括 如下步骤：
[0005] (1)选择剖面结构为R1的样本光纤；
[0006] (2)取长度为L1。。米的第一样本光纤，测量其数值孔径值NA (L 1Q。，R1);
[0007] (3)取长度为L21米的第二样本光纤，分别用不同的打圈半径X和圈数Y打圈，并 测量不同的打圈半径X和圈数Y下所述第二样本光纤的数值孔径值NA(L21，R1);
[0008] (4)建立所述第一样本光纤的数值孔径值NA(L11^R1)和不同的打圈半径X和圈数 Y下所述第二样本光纤的数值孔径值NA(L21，R1)的关系：NA(L1Q。，R 1) = DfD2XNAa21, R1)， 求取在不同打圈半径父和圈数￥下的〇1和02的值（01，02，1? 1，1^4，￥);
[0009] (5)重复上述步骤（3)和步骤（4)，建立该剖面结构R1的不同长度L 2米第二样本 光纤在不同打圈半径X和圈数Y下的取值表（D1, D2JpL2, X，Y);
[0010] (6)重复步骤（1)至（5)，利用上述方法求取不同剖面结构R的不同长度L2米第 二样本光纤在不同打圈半径X和圈数Y下的DJP D2的值；从而建立不同剖面结构的光纤在 不同打圈半径X和圈数Y下的DjPD^取值表（DpD2^L2IY);
[0011] (7)若需要测量某种剖面结构Rtast的待测光纤的数值孔径，取长度为L 2 tast米的待 测光纤，测量其在打圈半径Xtest和圈数Y test下的数值孔径值NA (L 2 test，Rtest)，从上述取值表 中取相应的 DJP D 2的取值表（D i，D2, Rtest，L2 test，Xtest，Ytest)，并利用公式 NA(L1Q。test，Rtest) =DJD2XNAa2 test，Rtest)，求取其对应的数值孔径 NA(Lim test，Rtest) 〇
[0012] 通过本发明方法，通过对较短光纤打圈滤掉高阶模以及对数据进行数学运算方式 代替IOOm段长光纤NA测试，可以得到接近于IOOm段长光纤NA测试的可靠测试结果，能够 大大提高生产测试效率，并且节约了光纤。
[0013] 而且通过本发明方法，只要在事先建立较短光纤与较长光纤间的数学运算关系， 在需要测试被测光纤的数值孔径时，只需在相应打圈半径和圈数下测得其较短长度光纤的 数值孔径值，并查找到对应的运算系数（即DJP D 2)，利用上述数学运算公式即可计算得到 对应的IOOm段长光纤的数值孔径值，对于各种剖面结构及不同工艺方法制造的抗弯曲多 模光纤的测试均可方便实现，测试结果可行，并且能够大大提高生产测试效率，节约光纤。
【附图说明】
[0014] 图1是现有技术中多模光纤的NA测试原理示意图；
[0015] 图2为本发明实施例中一种抗弯曲多模光纤的折射率剖面；
[0016] 图3为本发明实施例中另一种抗弯曲多模光纤的折射率剖面；
[0017] 图4为本发明实施例中另一种抗弯曲多模光纤的折射率剖面；
[0018] 图5为本发明实施例中27盘光纤NA测试结果，其中X = 7. 5mm，Y = 3圈，D1 = 0, D2= 1 ;
[0019] 图6为本发明实施例中25盘光纤NA测试结果，其中X = 5mm，Y = 1圈，D1 = 0. 065, D2= 0. 656 ;
[0020] 图7为本发明实施例中18盘光纤NA测试结果，其中X = 10mm，Y = 5圈，D1=-〇· 002, D2= 1 ;
[0021] 图8为本发明实施例中35盘光纤NA测试结果，其中X = 12. 5mm，Y = 5圈，D1 = 0. 055, D2= 0. 755 ;
[0022] 图9为本发明实施例中43盘光纤NA测试结果，其中X = 15mm，Y = 10圈，D1 = 0. 060, D2= 0. 700 ;
[0023] 图10为本发明实施例中27盘光纤2m替代法和IOOm测试值之间的残差；
[0024] 图11为本发明实施例中25盘光纤2m替代法和IOOm测试值之间的残差；
[0025] 图12为本发明实施例中18盘光纤2m替代法和IOOm测试值之间的残差；
[0026] 图13为本发明实施例中35盘光纤2m替代法和IOOm测试值之间的残差；
[0027] 图14为本发明实施例中43盘光纤2m替代法和IOOm测试值之间的残差。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029] 本发明所述抗弯曲多模光纤是宏弯损耗性能得到优化的GI50 μπι光纤，为了提高 宏弯性能，往往会在常规GI50 μ m多模光纤的折射率剖面上设计下陷包层，如图2~4所 示。记Rl为芯层半径，其范围在22~27 μ m ;R2为包层半径，范围在122~128 μ m ;R内为 下陷包层内边缘到光纤中心的距离，％为下陷包层外边缘到光纤中心的距离，Λ 3MIN为下 陷包层最低相对折射率。
[0030] 其中纤芯为折射率渐变芯，相对折射率分布如下式（1)所示：
[0031] A (r) = Δ (r〇) (l-[ I r~r0 | / Cr1T0)]0)(式 I)
[0032] 其中A (r)为相对折射率，单位％ ;r为半径；rO为△ (r)最大点处的半径，rl是 芯层边界部分Δ (r)为零的点。α值范围1. 9~2. 3之间。
[0033] 折射率下陷的环形部分具有由下式（2)定义的分布体积V3:
[0035] 其中Δ 3 (r)为下陷包层区域的相对折射率。
[0036] 分布体积V3范围（50~300) % - μ m2。需要注明的是，此处的￥3是一个积分式定 义的与折射率和包层尺寸相关的值，并不是物理学概念上的体积。
[0037] 这种下陷环的设计对防止传导模式由弯曲引起的衰减起到了保护作用，但是当 采用满注入方式进行光的传导时，会在下陷环内边缘到芯区之间或者内包层激发泄漏模 (leaky mode)。这些泄漏模需要经过较长距离的传输才能衰减掉。因此使用较短长度的光 纤来测量NA值会有较大的误差。
[0038] 因此本发明提出了用较短段长光纤（光纤长度短于100m，范围为l-99m，例如本实 施例中选2m为例）打圈滤掉高阶模以及对数据进行数学运算方式代替IOOm段长光纤NA 测试的方法。具体原理描述如下：
[0039] 2m光纤打圈半径X，圈数Y
[0040] X 范围（3mm ~15mm)，优选范围（5mm ~IOmm)
[0041] Y范围（1~10圈），优选范围（1~5圈）
[0042] 如果2m光纤打圈得到的NA数据和IOOm光纤测试得到的NA数据差异比较大，可 以通过寻找二者之间的数学关系式，直接由2m光纤打圈NA数据计算出IOOm的NA。
[0043] 通过大量的光纤测试，得到2m光纤打圈NA和IOOmNA之间的统计关系，如下式（3) 所示：
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