光纤通信传输损耗及降低方法(张骥)

光纤通信传输损耗及降低方法光纤通信由于其自身的一些优点，因此得到了广泛的使用，因此，在光纤通信中产生的问题，也值得我们去认真思考并加以解决。光纤接续工作，技术复杂、工艺要求高，是对质量标准严格要求的精细工作，也是关系到光纤通信传输质量的重要工作，因此，在施工中，技术人员要充分重视光纤接续时产生的损耗，按照严格标准做好光纤的接续工作，从而降低光缆的附加损耗，提高光纤的传输质量。同时相关的技术人员在日常的施工工作中注意总结经验教训，不断的提高施工的质量，这也是提高光纤传输效果的一条有效的途径。1、光纤通信的相关理论光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信的应用在当前主要集中于各种信息的传输与控制上。以互联网的发展为例，传统互联网以电缆为传输工具，速度比较慢，随着90年代美国信息高速公路的建设，现代互联网传输的主体为光纤。去年，我国的有线电视实现了由模拟信号向数字信号的完全转变，有线电视信号的传输也是以光纤的应用为前提的。另外，随着信息化的普及，光纤通信基本已经深入到每个人的生活。除此之外，由于光纤通信具有保密性高、受干扰性能高的优点，其在军事与科技中的应用也十分广泛。当然光纤在实际应用中也有一些缺陷，比如玻璃的质地比较脆，比较容易折断，因此加工难度高，价格也较昂贵，要求的加工工艺与电缆相比也复杂很多。而且由于光纤通信自身存在着传输过程中的光能损耗等问题，因此，对于光纤通信要有全面的认识。2、光纤传输损耗的种类及原因光纤在传输中的损耗一般可分为接续损耗和非接续损耗。接续损耗包括由于光纤自身特性引起的固有损耗以及非自身因素(一般为工业加工下艺以及机械的设置)引起的的熔接损耗和活动接头的损耗。非接续损耗包括光纤自身的弯曲损耗和由于施工等因素造成的损耗，另外由于具体光纤应用环境对光纤传输带来的损耗也属于非接续损耗。除此之外，按照光纤传输过程中损耗产生的原因，可分为吸收损耗、散射损耗和其他损耗。2.1吸收损耗吸收损耗是指光波通过光纤材料时，一部分光能变成热能，造成光功率的损失。光在传输过程中会与介质发生作用，由于光含有能量，因此在传输过程中必然有一部分被介质所吸收，转化为自身的热能。比如太阳以光的形式向地球传输能量，在阳光经过大气层时，由于大气层具有吸收光的作用，因此造成海拔不同的地方，空气含量发生变化，温度也随之变化。这是吸收损耗的一个最典型的例子。光纤的吸收损耗主要表现在光纤自身材料对光能的吸收。例如加工光纤的原料以石英为主，而石英中就含有铜、铁、铬等金属元素，这些金属元素在各自不同的离子状态下对光粒子都具有吸收作用。另外由于加工过程中，光纤中会含有许多不同的杂质。2.2散射损耗散射损耗是指由于光纤的形状、材料使折射率分布存在缺陷或者不均匀，导致光纤中传导的光与微小粒子相碰撞发生散射，由此引起的损耗。散射作为一种光学现象在生活中十分常见。如在晴朗的早晨，太阳还没有升起时天空就是亮的，这就是由于空气中的杂质对太阳光的散射造成的。散射作用的本质是反射作用，即由于物体结构等的不同，造成物体对光的反射以不同的角度向周围无序地反射出去。同理，由于光纤制作工艺等原因，光纤的内部界面会对传输中的光进行散射，造成光传输的能量散失。另外光波的波长与散射有密切的关系。以瑞利散射为例，这种散射主要集中在短波长区域，由于散射对于波长较短的光作用小，因此光纤在长波长区的损耗比短波长区的要低。2.3其他损耗其他损耗，又称附加损耗，主要是指是由于光纤微弯以及光纤弯曲造成的损耗和连续损耗。(1)光纤的弯曲损耗。由于光纤自身的性质比较柔软，可以弯曲，但是当光纤弯曲到一定程度后，虽然能够继续对光进行全反射，但此时光波传输的路径已经改变，因此在光纤中会有一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏，从而产生损耗。因此光纤的弯曲损耗与光纤弯曲的曲率有着很大的关系。（2)光纤的连续损耗。光纤的连续损耗指光纤在连接时由于融接等方面的原因对以后的光波传输带来的能量损耗，主要是接头损耗。两根光纤在进行连接时，光纤的纤芯与包层同心率、光纤直径、模场直径、椭圆度、光纤弯曲度等自身的物理性质决定了其接头损耗的大小。日常的操作和实验表明，光纤的纤芯与包层同心率对接头损耗的影响最大，其次是光纤弯曲度。3、降低光纤损耗的对策由于光纤的吸收损耗和散射损耗受光纤自身物理特性的影响较大，因此主要讨论其他几种降低损耗的办法。首先，应选用特性一致的优质光纤，在同一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配。其次，光缆施工时应严格按规程和要求进行，尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。最后，要保证光纤的应用与施工的环境符合要求，严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，切割后光纤不得长时间暴露在空气，尤其是在多尘潮湿的环境中。环境温度过低时，应采取必要的升温措施。张骥SA14217015