基于光纖線路進(jìn)行分析

單丹丹+王洪俠

【摘要】光纖線路是光通信系統(tǒng)中的重要設(shè)備，也是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)。本文主要針對(duì)光纖線路損耗的成因進(jìn)行了分析，并提出了有效的降損措施。

【關(guān)鍵詞】光纖線路 損耗 成因分析 降損措施

一、光纖線路連續(xù)損耗的成因分析

光通信系統(tǒng)中的連續(xù)損耗主要集中在線路上，光纖對(duì)連續(xù)信號(hào)的損耗可歸納為兩大類：本身固有損耗和連接損耗。

（一）本身固有損耗

本身固有損耗是由光纖自身材料對(duì)光波的吸收及在彎曲、扭轉(zhuǎn)處對(duì)光波的散射構(gòu)成的，不能期望通過(guò)改善接續(xù)工藝和熔接設(shè)備來(lái)減少連接損耗。本身固有損耗的原因主要包括吸收損耗和散射損耗。

（1）吸收損耗。吸收損耗是光波通過(guò)光纖材料時(shí)，一部分的光轉(zhuǎn)化成熱能，造成在光纖中傳輸?shù)墓獾墓β实膿p失。造成吸收損耗的主要原因是光纖材料的本征吸收和制作光纖時(shí)光纖材料不純凈所產(chǎn)生的雜質(zhì)吸收。

本征吸收。本征吸收，它是光纖的基礎(chǔ)材料二氧化硅（SiO2）固有的吸收，不是雜質(zhì)或者材料缺陷所引起的。木征材料基本上確定了某一種材料吸收損耗的下限。

雜質(zhì)吸收。雜質(zhì)吸收，它是由于光纖材料的不鈍凈和晶體缺陷所產(chǎn)生的附加的吸收損耗。主要是材料中的金屬過(guò)渡離子和生產(chǎn)過(guò)程中的OH 離子使光的傳輸產(chǎn)生損耗。

（2）散射損耗。散射是指光通過(guò)密度或折射率不均勻的透明物質(zhì)時(shí)，除了在光的傳播方向以外，在其它方向也能看到光，這種現(xiàn)象稱為光的散射。在光纖中光的傳輸由于散射的作用而產(chǎn)生散射損耗。散射損耗主要由瑞利散射和結(jié)構(gòu)缺陷散射兩部分組成。

（二）接續(xù)損耗

接續(xù)損耗是由接續(xù)方式、接續(xù)工藝、接續(xù)環(huán)境和接續(xù)設(shè)備的不完善引起的，可以通過(guò)人為努力來(lái)減小損耗。

（1）光纖模場(chǎng)直徑不同引起的連接損耗。如果單模光纖模場(chǎng)直徑偏差的離散性大，就會(huì)使光纖接頭的連接損耗增大。

（2）光纖軸向錯(cuò)位引起的連接損耗。由于單模光纖的纖芯很細(xì)，顯然軸向錯(cuò)位對(duì)連接損耗的影響更為嚴(yán)重。但是，單模光纖的軸向錯(cuò)位引起的連接損耗是由外部原因造成的。如光纖熔接機(jī)精度不高，光纖放置在熔接機(jī) V 型槽中產(chǎn)生錯(cuò)位。因此，光纖熔接機(jī)的精度與連接損耗有很大的關(guān)系。

（3）待熔接光纖的間隙不當(dāng)引起的損耗。如果光纖端面間隙過(guò)大，熔接后會(huì)引起熔接點(diǎn)凹陷變細(xì)。如果光纖端面間隙過(guò)小，會(huì)使熔接點(diǎn)變形而產(chǎn)生連接損耗。

（4）光纖端面不完整引起的損耗。光纖端面不完整包括兩個(gè)方面：一是切割端面產(chǎn)生傾角，二是制作光纖端面粗糙。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)光纖端面稍有傾斜時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的連接損耗。因此當(dāng)連接損耗要求小于0.1dB 時(shí)，單模光纖的軸向傾斜角應(yīng)小于0.3。要達(dá)到該要求，需選用高質(zhì)量的光纖切割刀。光纖端面是否平整、有無(wú)損傷對(duì)連接損耗也有較大的影響。光纖端面粗糙嚴(yán)重時(shí)，熔接機(jī)會(huì)拒絕工作。

二、降低光纖線路連續(xù)損耗的措施

（1）選用一致的優(yōu)質(zhì)光纖。工程設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)工作中應(yīng)選用特性一致的優(yōu)質(zhì)光纖，一條線路上盡量采用同一批次的優(yōu)質(zhì)名牌裸纖，以求光纖的特性盡量匹配，使模場(chǎng)直徑對(duì)光纖熔接損耗的影響降到最低程度。

（2）光纜施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程和要求進(jìn)行。配盤時(shí)盡量做到整盤配置（單盤≥3000米），以盡量減少接頭數(shù)量。敷設(shè)時(shí)嚴(yán)格按纜盤編號(hào)和端別順序布放，使損耗值達(dá)到最小。

（3）加強(qiáng)接續(xù)人員的測(cè)試。接續(xù)人員的水平直接影響接續(xù)損耗的大小，接續(xù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照光纖熔接工藝流程進(jìn)行接續(xù)，嚴(yán)格控制接頭損耗，接頭損耗值會(huì)在熔接機(jī)上顯示接點(diǎn)損耗的估計(jì)值，只能用來(lái)參考，不能做為接點(diǎn)損耗的依據(jù)。熔接過(guò)程中時(shí)刻使用光域反射儀（OTDR）進(jìn)行監(jiān)測(cè)（接續(xù)損耗≤0.08dB/個(gè)），不符合要求的應(yīng)重新熔接。使用光時(shí)域反射儀（OT-DR）時(shí)，應(yīng)從兩個(gè)方向測(cè)量接頭的損耗，并求出這兩個(gè)結(jié)果的平均值，消除單向OTDR測(cè)量的人為因素誤差。

（4）保證接續(xù)環(huán)境符合要求。嚴(yán)禁在多塵及潮濕的環(huán)境中露天操作，光纜接續(xù)部位及工具、材料應(yīng)保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準(zhǔn)備切割的光纖必須清潔，不得有污物。切割后光纖不得在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)尤其是在多塵潮濕的環(huán)境中。接續(xù)環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，應(yīng)采取必要的升溫措施。

（5）制備完善的光纖端面。光纖端面的制備是光纖接續(xù)最為關(guān)鍵的工序。光纖端面的完善與否是決定光纖接續(xù)損耗的重要原因之一。優(yōu)質(zhì)的端面應(yīng)平整，無(wú)毛刺、無(wú)缺損，且與軸線垂直，光纖端面的軸線傾角應(yīng)小于0.3度，呈現(xiàn)一個(gè)光滑平整的鏡面，且保持清潔，避免灰塵污染。應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的切割刀，并正確使用切割刀切割光纖。裸纖的清潔、切割和熔接應(yīng)緊密銜接，不可間隔過(guò)長(zhǎng)。移動(dòng)光纖時(shí)要輕拿輕放，防止與其他物件擦碰而損傷光纖端面。

（6）正確使用熔接機(jī)。正確使用熔接機(jī)是降低光纖接續(xù)損耗的重要保證和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。應(yīng)嚴(yán)格按照熔接機(jī)的操作說(shuō)明和操作流程，正確操作熔接機(jī)。合理放置光纖，將光纖放置到熔接機(jī)的V型槽中時(shí)，動(dòng)作要輕巧。這是因?yàn)閷?duì)纖芯直徑為10nm的單模光纖而言，若要熔接損耗小于0.1dB，則光纖軸線的徑向偏移要小于0.8nm。根據(jù)光纖類型正確合理地設(shè)置熔接參數(shù)（預(yù)放電電流、時(shí)間及主放電電流、主放電時(shí)間等）。盡量選用優(yōu)質(zhì)合格的活動(dòng)連接器，保證連接器性能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定活動(dòng)接頭的插入損耗應(yīng)控制在0.3dB/ 個(gè)以下（甚至更低），附加損耗不大于0.2dB/個(gè)?；顒?dòng)接頭應(yīng)接插良好、耦合緊密，防止漏光現(xiàn)象。調(diào)整光纖接續(xù)的配纖。在兩條光纜的端點(diǎn)進(jìn)行接續(xù)時(shí)，纖芯折射率有偏差的兩根光纖接續(xù)到一起，在接續(xù)部位就由于光纖數(shù)值孔徑NA的不同，使得光傳輸損耗增加，這就是纖芯折射率的相對(duì)偏差產(chǎn)生的接續(xù)損耗。為了使的相鄰的光纖的數(shù)值孔徑系數(shù)盡量接近，可采用將光纖配纖的方法解決這個(gè)問(wèn)題。

配纖的方法有兩種：一種是纖芯直接配纖，即根據(jù)單盤測(cè)試數(shù)據(jù)直接將折射率近似的光纖配對(duì)熔接，這種方法適用纖芯數(shù)量較少的光纜。另一種是同色配纖，即對(duì)同一色標(biāo)的光纖根據(jù)單盤測(cè)試數(shù)據(jù)直接將折射率近似的光纖配對(duì)熔接，這種方法適用于纖芯數(shù)量較多的光纜。采用配纖后熔接的方法可使相鄰端的光纖衰減值相差較小，使得光纖的接點(diǎn)衰減較小。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，光纖通信作為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著重要的作用。光波在光纖中傳輸將會(huì)產(chǎn)生一時(shí)損耗。光纖的傳輸線路損耗直接關(guān)系到光纖通信系統(tǒng)傳輸距離的長(zhǎng)度，必須使用有效的損耗措施，以確保光纖通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性。