光纖傳輸常見故障及應對方法

［摘 要］光纖傳輸技術作為當今信息傳輸領域的重要支柱，在電子信息、廣播電視、通信等領域展現出了其獨特的優(yōu)勢。然而光纖網絡傳輸故障時有發(fā)生，影響了信息傳輸的穩(wěn)定性和可靠性。文章詳細分析了光纖網絡傳輸中常見的故障類型，并針對性地提出了有效的排除措施與管理辦法。通過實施這些措施，可進一步提升光纖傳輸的運行質量，確保信息傳輸的高效、穩(wěn)定和安全。

［關鍵詞］電子信息；廣播電視；光纖傳輸；故障；安全

［中圖分類號］TP212.11 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）04–0094–03

1 光纖的基本結構和類型及其工作窗口

光纖是一種高度透明的玻璃纖維，由石英材料拉制而成。光纖主要由纖芯、包層、涂覆層、護套組成。

纖芯是傳輸光信號的核心部分，其作用是將光信號從一端傳輸到另一端。包層的作用是對光信號進行反射和保護，確保光信號在傳輸過程中不會發(fā)生泄露或受到干擾。纖芯和包層都由高純度的SiO2制造而成，也有少量摻雜劑，摻雜劑的目的是為了提高芯層的折射率n1 和降低包層的折射率n2。涂覆層一般采用丙烯酸脂、硅橡膠等材料，主要作用是增加光纖的機械強度和可彎曲性。護套則是進一步保護光纖不受外界環(huán)境的影響，防止光纖受到物理損傷或環(huán)境侵蝕。

為了實現光信號的有效傳輸，光纖中的纖芯和包層具有不同的折射率。一般來說，纖芯的折射率會高于包層的折射率，這使得光信號能夠在纖芯中實現全反射傳輸，從而有效地避免了光信號在傳輸過程中的損失。

光纖的分類方法有很多，其中根據纖芯和包層折射率的關系，光纖可以分為單模光纖和多模光纖，兩種光纖的折射率如圖1 所示。

單模光纖是指纖芯和包層具有相同折射率的光纖，只能傳播一種模式。單模光纖的光纖折射率主要呈階梯狀分布，纖芯直徑較小，光纖模場直徑一般為4～10 μm，光信號沿著光纖軸向的方向傳播，因此其模間色散很小，適用于遠距離、大容量傳輸。

多模光纖則是指纖芯和包層具有不同折射率的光纖。多模光纖的纖芯直徑較大，可以容納成百上千的模式在其中傳輸，不同折射率分布的光纖其傳輸特性完全不同。多模光纖用于低速率、短距離的光纖傳輸。根據光纖折射率徑向分布的不同，多模光纖可以具體劃分成階躍型多模光纖和漸變型多模光纖。漸變型光纖是折射率在纖芯內按某種規(guī)律逐步降低的光纖。階躍型光纖是折射率在纖芯中（半徑區(qū)域a 內）保持恒定，在纖芯與包層界面突變的光纖。

漸變型光纖折射率在其界面上是連續(xù)變化的，其中在軸中心的折射率最大。折射率沿著纖芯半徑的方向按拋物線的規(guī)律逐漸減少，其中在纖芯邊緣的折射率最小。因此光信號在纖芯中產生了連續(xù)折射，從而形成了類似于正弦的光射線，帶領著光波沿著纖芯向前傳播。

對于階躍型折射光纖而言，由于纖芯43bdc763f6707215ae1fea71dcc36119和包層的折射率分布有著明顯分界，全反射使得光波在纖芯和包層的交界面形成，同時形成階梯形的傳輸途徑，引導光波沿著纖芯的方向運動。

光纖工作的窗口分為以下3 種。

（1）850 nm 波長，又稱為第一窗口，通常用做多模通信。850 nm 損耗相較于1 310 nm 和1 550 nm 而言，損耗較大。在國際標準中，850 nm 在傳輸中的損耗大概為2.5 dB/km，所以850 nm 用于短距離傳輸。

（2）1 310 nm 波長，又稱為第二窗口，根據激光器的不同，可以有多模、單模兩種類型。第二窗口處波導色散和材料色散相反，可能使二者抵消，使總色散為零。國際標準中，1 310 nm 在傳輸中的損耗大概為0.4 dB/km，所以1 310 nm 多用于中遠距離傳輸。

（3）1 550 nm 波長，又稱為第三窗口，用于單模通信。國際標準中，1 550 nm 在傳纖中的損耗大概為0.2 dB/km，所以1 550 nm 多用于遠距離傳輸。

圖2 為光纖的衰減隨波長變化的示意圖。

2 光纖傳輸過程中常見故障及其應對方法

2.1 因光纜自身質量問題而引發(fā)的傳輸故障及應對方法

為避免由于光纜自身的質量問題影響光纜傳輸運行穩(wěn)定性，在光纜接續(xù)前應根據相關施工規(guī)范對光纜進行單盤檢驗，主要進行外觀目視檢查和光電性測試。

2.1.1 外觀目視檢查

應該重點目視檢查光纜盤有無變形，護板有無破損，各類型相關資料和證明材料是否齊全；開盤后應重點檢查光纜保護外皮有無破損，光纜的端頭密封是否嚴密，光纜的A/B 端標識顏色是否正確、明顯；對于經過檢驗的光纜應做好相應記錄，并且在纜盤上做好標識。外觀檢查的工作應邀請材料供應單位相關人員一起進行。

2.1.2 光纜光電性能檢驗

（1）光纜單盤總損耗測試。一般采用OTDR 法，也稱后向散射法。同時應該增加1 500 m 左右的測試光纖，用來消除OTDR 的盲區(qū)，并且做好相關的記錄工作。

（2）光纜長度的復測。應全部進行二次復測，復測完成后根據廠家資料上標注的折射率系數，利用光時域反射儀測試出光纖的具體長度，之后根據廠家標注的扭絞系數進行相應的計算，進而得出單盤光纜的長度。

（3）光纖后向散射信號曲線觀察。是為了判斷和觀察光纜在制作或運輸的過程中，內部的光纖是否存在壓傷、壓斷或輕微裂傷的現象，從而可得知光纖內部是否存在缺陷和光纖隨長度的損耗分布是否均勻。

（4）光纜護層的絕緣檢查。在無特殊要求下，施工現場不進行檢查，但要對光纜纜盤的包裝和護板及光纜的外護層進行外觀目視檢查。

2.2 因光纜未按照施工工藝進行敷設造成的傳輸故障及應對方法

光纜線路敷設是確保光纜正常傳輸的重要環(huán)節(jié)。因此，在光纜線路敷設時要注意做好以下幾項基礎工作。

（1）在光纜敷設前應該制訂相應的光纜敷設方案，并由相應的負責人進行審核簽字后才可以實施。

（2）在敷設過程中，應嚴格按照施工操作規(guī)程進行，配備必要的放纜機具，按照規(guī)范要求盤好“∞”形。根據不同的施工環(huán)境配備足夠的敷纜人數，控制好放纜的速度，保證光纜的彎曲半徑，并要在關鍵點安排有豐富經驗的人員具體負責，保證光纜在現場指揮人員的視線范圍以內。

（3）在敷設工作結束后工作人員應再次檢查所敷設光纜是否符合相關規(guī)范的要求，并按照規(guī)范要求在光纜上懸掛相應的標志牌或指示牌。

2.3 因光纜接頭盒密封不嚴密引發(fā)的傳輸故障及應對方法

光纜接頭盒的類型主要分為臥式和帽式，要根據現場施工的要求和實際情況選擇合適的接頭盒。根據不同場景選擇合適的接頭盒不僅能保證接頭盒嚴密性還能保證光纜的運行質量。光纜接頭盒一般處于戶外或地下，一旦進水，會直接導致光信號的衰減，從而影響光纜傳輸的運行穩(wěn)定。密封工作沒有做好的話，甚至可能影響到人身安全，所以在現實工作中要對接頭盒進行密封處理。

帽式接頭盒在光纜進入接頭盒的部位采用熱縮密封套管，使得光纜與接頭盒連成一體。并且在上下蓋合攏處利用擠壓橡膠圈使得橡膠圈變形從而進行密封，但是臥式接頭盒在上述兩個部位均使用非硫化橡膠材料進行密封，水氣和潮氣可通過這兩個渠道進入接頭盒內部。

非硫化橡膠材料作為一種高分子材料，在光纜接頭盒的制造中起到了關鍵作用。這種材料具有一定的粘度，當受到外力作用時，能夠發(fā)生形變并填滿空隙，從而達到防潮的效果。然而，這種材料的物理特性極易受溫度變化的影響，特別是在粘有雜質后，其密封性能會迅速下降。

與臥式接頭盒相比，帽式接頭盒使用的熱縮性套管具有更為穩(wěn)定的物理特性，同時在防潮處理工藝上也更為精細。這些特點使得帽式接頭盒在避免接頭盒內部受潮、保持光纜傳輸性能穩(wěn)定方面表現出色。

在實際應用中，帽式接頭盒的優(yōu)異性能得到了廣泛認可。其不僅能夠適應各種復雜的環(huán)境條件，還能有效延長光纜的使用壽命。此外，帽式接頭盒的安裝和維護也相對簡便，降低了運營成本。

總之，帽式接頭盒為光纜傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障，故在密封性能要求更高的地方應該選用帽式接頭盒。

2.4 因熔接不科學而引發(fā)的故障及應對方法

如果光纜的熔接質量欠佳，會使信號的接收變得不理想，或者會產生信號錯亂的問題。為了有效規(guī)避這一問題，工作人員必須加強對光纜的熔接處理。同時為了提高故障判斷的準確性，工作人員要及時檢查設備的工作狀態(tài)，如果光設備的工作狀態(tài)處于正常狀態(tài)，但使用光功率計測量光功率卻顯示異常，這時工作人員應該打開光纜接頭盒，并檢查接頭盒內是否存在光纖斷裂的情況。若接頭盒內存在光纖斷裂的情況，則此時需要專業(yè)技術人員對光纖進行再次熔接，一般經過科學的再次熔接，就能夠有效避免光纖再次斷裂。

在光纖接續(xù)的過程中監(jiān)測一般采用OTDR 監(jiān)測法，監(jiān)測內容一般是接續(xù)點損耗測試。光纜接續(xù)點的接續(xù)損耗測試應對所接續(xù)的每一根光纖進行雙向測試，光纖接續(xù)點的損耗值應取雙向測試的算術平均值。進行光纖接續(xù)點監(jiān)測時，同時還可以在OTDR 上測試所接續(xù)光纖的纖長。光纖接續(xù)過程中監(jiān)測的光纖長度和雙向接續(xù)損耗值應做好記錄，并填入竣工測試記錄的“光纖接頭損耗測試記錄”表中。

在進行光纖接續(xù)點接續(xù)損耗監(jiān)測時，還應觀察接續(xù)點兩側光纖的后向散射曲線，根據該曲線的形狀進行判斷和分析所接續(xù)光纖是否存在損傷、斷裂等問題。在實際工作中，一般推廣使用遠端環(huán)回監(jiān)測法對光纖接續(xù)點進行監(jiān)測，該方法可以一次性地對光纖接續(xù)點進行正向與反向的段長和接續(xù)損耗測試。

3 結束語

光纖傳輸技術在光纜傳輸中發(fā)揮著巨大的作用。在工作中需有效避免上述問題，以大幅提升光纖傳輸運行的穩(wěn)定性。而如何確保光纖傳輸運行的穩(wěn)定性需要不斷研究及實踐，從而全面發(fā)揮光纜傳輸的優(yōu)勢。

參考文獻

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