IDF視頻監控箱光纖損耗特性的分析為了減小光纖的損耗,人們需要對引起光纖損耗的原因加以分析。引起光纖損耗的原因很多,種因素與光纖材料有關,主要有吸收損耗和散射損耗;第二種因素與光纖的幾何形狀有關,光纖使用過程中,彎曲不可避免,在彎曲到一定的曲率半徑時,就會產生輻射損耗。1)吸收損耗光纖材料的吸收損耗主要包括本征吸收損耗、雜質吸收損耗和原子缺陷吸收損耗。(1)本征吸收損耗是構成光纖的石英材料本身所固有的,主要有兩種基本吸收方式紫外吸收和紅外吸收。紫外吸收是光纖材料組成的原子系統中,一些處于低能級的電子會吸收光波能量而躍遷到高能級狀態,這種吸收的中心波長在紫外的0.16m處,吸收峰很強,其尾巴延伸到光纖通信波段。在長波長區則小得多,約0.05dB/km。

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大紅外吸收是石英材料的SiO鍵因振動吸收能量,造成損耗,產生波長為9.1gm、12.5m和21pm的三個諧振吸峰,其吸收拖尾延伸至1.5~1.7gm,形成石英系光纖工作波長的工作上限。(2)雜質吸收損耗:光纖中的有害雜質很多,主要有過渡金屬離子和OH離子兩大類。光纖材料中的金屬雜質,如V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co等,它們的電子結構產生0.51.1pm的邊帶吸收峰(0.5~1.1m)而造成損耗?，F在由于工藝的改進,可以減小金屬雜質濃度至最小程度,因此它們的影響已經很小。OH離子吸收損耗,在石英光纖中,OH鍵的基本諧振波長為2.73m,與Si-O鍵的相互影響,在光纖的傳輸頻帶內產生一系列的吸收峰,影響較大的是在1.39m、1.24pm及0.95m波長上,在峰之間的低損耗區構成了光纖通信的三個窗口。(3)原子缺陷吸收損耗是光纖材料的某個共價鍵斷裂而產生原子缺陷,而吸收光能引起損耗,其吸收峰波長約0.63m,選擇合適的制作工藝,這種因素的影響也可以減至最小。

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2)散射損耗光纖散射是由于光纖中介質的不均勻性而使光向各個方向散開的現象,光纖散射會使部分光功率輻射到光纖外面而造成損耗。光纖散射損耗包括線性散射損耗和非線性散射損耗兩大類。(1)線性散射損耗主要有瑞利散射損耗和波導散射損耗:不常的發則瑞利散射損耗。光纖在加熱制造過程中,熱擾動使原子產生壓縮性的不均勻,造成材料密度不均勻,進一步造成折射率不均勻。這種不均勻性在冷卻過程中固定了下來并引起光的散射,稱為瑞利散射。這正像大氣中的塵粒散射了光,使天空變藍一樣。瑞利散射的大小與光波長的四次方成反比。因此對短波長窗口的影響較大。波導散射損耗。當光纖的纖芯直徑沿軸向不均勻時,產生導模和輻射模間的耦合,能量從導模轉移到輻射模,從而形成附加的波導散射損耗。但目前的光纖制造水平,這項損耗已降到0.01~0.05dB/km范圍之內。

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非線性散射損耗,當光纖中傳輸的光*到一定程度時,就會產生非線性受激喇曼散射和受激布里淵散射,使輸入光能部分轉移到新的頻率分量上。在常規光纖通信系統中,半導體激光器發射的光功率較弱,因此這項損耗很小。但是采用摻鉺光纖放大器(EDFA)時,非線性散射損耗就不能忽略了3)彎曲損耗當理想的圓柱形光纖受到某種外力作用時,會產生一定曲率半徑的彎曲,導致能量泄漏到包層,這種由能量泄漏導致的損耗稱為輻射損耗。光纖受力彎曲有兩類:宏彎和微彎。(1)宏彎是曲率半徑比光纖直徑大得多的彎曲,例如,當光纜拐彎時就會發生這樣的彎曲。一般情況下彎曲半徑大于5mm時,宏彎損耗可以忽略;但是彎曲半徑在5mm以下減小時,宏彎損耗會極大地增加,所以應該避免這種情況(2)微彎是光纖成纜時由于涂覆材料而產生的隨機性扭曲,微彎引起的附加損耗一般很小,基本上觀測不到。

但是當溫度低到50~60℃時,微彎損耗加大根據如上分析如果進一步減小光纖的損耗有如下方案:長·全波光纖,也稱無水光纖,進一步減小OH的濃度,這樣OH吸收損耗就會減小,39gm的吸收峰極大地降低,從m都會損耗較小,為波分復用提供廣闊的間。當 °新材料光纖,有一種新的氟化鋯(ZrF4)光纖,在A=2.5m附近具有極低的本征材料吸收損耗約0.01dB/km,比石英光纖低一個數量級,具有誘人的應用潛力。另一種硫化物多晶光纖在A=101m附近的紅外區亦具有很低的損耗,理論上預示這類光纖的損耗將小于103dB/km。3.6光纖的色散特性1.光纖色散的概念和種類內最光信號在光纖中傳輸時不僅由于光纖損耗而使光功率變小,波形也會變得越來越失真光信號通過光纖傳播期間,波形在時間上發生展寬的現象稱為光纖色散。

光纖色散使輸入的光信號在光纖傳輸過程中展寬到一定程度,就會產生碼間干擾,增加長誤碼率,從而限制了通信容量引起光纖色散的原因很多,主要有:,并(1)模式色散—也稱為模間色散,在多模光纖中光信號是由很多模式攜帶的,不同的(2)材料色散由于材料折射率隨光波長非線性變化引起的色放模式傳輸的相位常數不同,而引起的色散。(3)波導色散一“由于光波導的結構(即光纖結構)而引起的色散,這種色散在無限大介質應該說是不存在的,但是光信號被限制在光纖中傳輸,光纖的纖芯和包層的折射率不(4)偏振模色散單模光纖傳輸的基模LP1實際上是相互垂直的兩個模式L和同,必然會導致色散。LP,這兩個模式的傳輸相位常數B和B不同,而引起的色散。光纖的特性參數很多,概括起來主要包括以下幾大類,即幾何特性、光學特性、傳輸特性、機械特性、溫度特性。

光纖的幾何特性參數是指與光纖橫截面的物理構成相關的參數,與光纜施工密切相關。多模光纖的幾何特性參數一般包括纖芯直徑、包層直徑、芯/包同心度偏差、纖芯不圓度和包層不圓度、光纖翹曲度等。單模光纖的幾何特性參數略有不同,制造商經常使用模場直徑(MFD而不使用纖芯直徑,因此單模光纖的幾何特性參數包括模場直徑、包層直徑、模場同心度誤差、模場不圓度和包層不圓度等。光纖的光學特性主要有折射率分布、多模光纖的數值孔徑(NA),模場直徑(MFD)和有效面積、截止波長等。光纖的傳輸特性主要包括光纖的衰減系數、多模光纖的帶寬、單模光纖的色散特性等。光纖的機械特性是非常重要的,由于石英光纖具有細和脆的特性,其機械性能比金屬導線差。光纖的機械特性主要包括抗張強度、耐側壓力、彎曲以及扭絞性能和使用壽命等,使用者最關心的是抗張強度。強度是指光纖受到張力的作用而斷裂時的強度。

目前構成光纖的材料是SiO2,大多數光纖通常被拉成125μm的細絲。從理論上推算,光纖的抗張強度可達20GPa。但實際上由于光纖內部的氣泡、微粒、雜質等影響,抗張強度只有0.1~0.2GPa。但是光纖加上涂覆層后抗張強度極大增強。通常情況下,光纖的特性受溫度影響不大,但是在溫度很低時,損耗隨溫度降低而增加,尤其是在溫度非常低時,損耗急劇增加,所以高寒地區工作的光纜應注意到這個產生這種現象的原因是光纖的熱脹冷縮。構成光纖的石英材料(SO2)的熱膨脹系數很小,在溫度降低時幾乎不收縮。而光纖在成纜過程中必須經涂覆和加上一些其他構件,涂覆材料及其他構件的膨脹系數較大,當溫度降低時,收縮比較嚴重,所以當溫度變化時,材料的膨脹系數不同,將使光纖產生微彎,尤其表現在低溫區。

目前ITUT建議定義了5種單模光纖G.652、G.653、G.654、GG.652和G.655是目前光纖通信工程中泛使用的單模光纖(1)G.652光纖56,其中G.652光纖的特點是:其設計的工作波長在1310m附近,也可以用于1550gm波段。G2光纖細分為4個子類G.652光纖的性能特點的實質,國家標準將G.652光纖分為兩大類:標準單模光纖(G.652A652A、G.652B、C52C和G652D光纖。按照和G.652B)和波長擴展單模光纖(G.652C、G.652D)標準單模光纖(G.652A、G.652B)又稱為常規單模光纖,于1983年開始商用。標準單模光纖的性能特點是:①在1310mm波長的色散為零;②在波長為1550nm附近衰減系數最小約為0.22dB/km,但在1550m附近其具有色散系數為18m20ps/mkm,傳輸距離被限制在70~80km之間;③這種光纖工作波長既可選在1310mm波長區域,又可選在1550m波長區域,它的工作波長在1310mm區域。

這種光纖常稱為標準單模光纖( Standard Single Mode Fiber,SSMF)或稱為常規單模光纖。它是當前廣泛使用的光纖。否波長擴展單模光纖(G.652C、G,652D)。隨著光波分復用技術的發展,在城域網方面,人們廣泛采用的解決方案是選用數十至上百個復用波長的高密集波分復用技術。,制約標準單模光纖G.652工作波長區窄的原因是1385mm附近高的水吸收峰,在1385nm附近,標準單模G.652光纖中只要含有幾個ppm的氫氧根離子就會產生幾個分貝的衰減。為此,光纖制造商通過改進生產工藝,使G.652光纖在1385nm附近的水吸收峰基本消失,從而研究出了可以在1260~1670mm整個波長范圍工作的新型G.652光纖。由于這種新型G.652光纖的工作波長比常規單模光纖工作波長要寬得多,所以人們將其稱為波長擴展單模光纖(全譜光纖),即G.652C光纖、G.652D光纖。波長擴展單模光纖完夠滿足城域網粗波分復用技術發展的需要。