當(dāng)光從光纖的一端射入,從另一端射出時,光的強(qiáng)度會減弱。這意味著光信號通過光纖傳播后,光能量衰減了一部分。這說明光纖中有些物質(zhì)或因某種原因,阻擋光信號通過。這就是光纖的傳輸損耗。只有降低光纖損耗,才能使光信號通暢無阻。
一、理解光纖衰減我們可以從以下幾個方面入手,快速進(jìn)行了解。
【光纖損耗系數(shù)】
為了衡量一根光纖損耗特性的好壞,引入損耗系數(shù)(或稱為衰減系數(shù))的概念,即傳輸單位長度(1km)光纖所引起的光功率減小的分貝數(shù),一般用α表示損耗系數(shù),單位是dB/km。
【造成衰減的主要原因】
(1)本征:是光纖的固有損耗,包括瑞利散射,固有吸收等。
(2)彎曲:光纖彎曲時部分光纖內(nèi)的光會因散射而損失掉,造成損耗。
(3)擠壓:光纖受到擠壓時產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。
(4)雜質(zhì):光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光,造成的損失。
(5)不均勻:光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
(6)對接:光纖對接時產(chǎn)生的損耗,如:不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm),端面與軸心不垂直,端面不平,對接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。
【光纖損耗的分類】
主要分為固有損耗和附加損耗:固有損耗包括散射損耗、吸收損耗和因光纖結(jié)構(gòu)不完善引起的損耗。附加損耗則包括微彎損耗、彎曲損耗和接續(xù)損耗。
1、固有損耗
(1)吸收損耗
制造光纖的材料能夠吸收光能。光纖材料中的粒子吸收光能以后,產(chǎn)生振動、發(fā)熱,而將能量散失掉,這樣就產(chǎn)生了吸收損耗。
(2)紫外吸收損耗
紫外吸收損耗是由光纖中傳輸?shù)墓庾恿鲗⒐饫w材料中的電子從低能級激發(fā)到高能級時,光子流中的能量將被電子吸收,從而引起的損耗。
(3)紅外吸收損耗
紅外吸收損耗是由于光纖中傳播的光波與晶格相互作用時,一部分光波能量傳遞給晶格,使其振動加劇,從而引起的損耗。
(4)雜質(zhì)吸收損耗
雜質(zhì)吸收損耗指光纖中的有害雜質(zhì)主要有過渡金屬離子,如鐵、鈷、鎳、銅、錳、鉻等和OH-等對光的吸收而產(chǎn)生的損耗。
(5)原子缺陷吸收損耗
通常在光纖的制造過程中,光纖材料受到某種熱激勵或光輻射時將會發(fā)生某個共價鍵斷裂而產(chǎn)生原子缺陷,此時晶格很容易在光場的作用下產(chǎn)生振動,從而吸收光能,引起損耗。
(6)散射損耗
因?yàn)楣饩€的全反射,光線可以傳輸于光纖核心。粗糙、不規(guī)則的表面,甚至在分子層次,也會使光線往隨機(jī)方向反射,稱這現(xiàn)象為漫反射或光散射。光纖內(nèi)也有瑞利散射,由此而產(chǎn)生的光損耗就稱為瑞利散射損耗。鑒于目前的光纖制造工藝水平,可以說瑞利散射損耗是無法避免的。
(7)光纖結(jié)構(gòu)不完整
光纖結(jié)構(gòu)不完善,如由光纖中有氣泡、雜質(zhì),或者粗細(xì)不均勻,特別是芯-包層交界面不平滑等,光線傳到這些地方時,就會有一部分光散射到各個方向,造成損耗。
2、附加損耗
附加損耗是在光纖的鋪設(shè)過程中人為造成的。在實(shí)際應(yīng)用中,不可避免地要將光纖一根接一根地接起來,光纖連接會產(chǎn)生損耗。光纖微小彎曲、擠壓、拉伸受力也會引起損耗。這些都是光纖使用條件引起的損耗。
二、如何減少光纖衰減?
我們可以從衰減原因中明白,其中有一部分是難以改變的,這是必然存在的現(xiàn)象,例如紫外線吸收損耗、原子缺陷吸收損耗、散射損耗等,但是附加損耗我們可以從源頭抓起:
1、選用優(yōu)質(zhì)光纖,光纖斷面要保持平整和清潔。進(jìn)行布線時盡量使用同一批次的光纖,使得種類更為匹配。
2、在前期設(shè)計階段,要提前進(jìn)行場地勘察,防止光纖受到其他戶外環(huán)境的損害。
3、施工人員的技術(shù)水平也要嚴(yán)格把控,減少光纖不必要的彎曲和護(hù)套磨損。
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