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光纖光纜

光纖的損耗

星之球激光 來源:南京吉隆光纖2012-03-14 我要評論(0 )   

近年來,光纖通信在許多領域得到了廣泛的應用。實現光纖通信,一個(ge) 重要的問題是盡可能地降低光纖的損耗。所謂損耗是指光纖每單位長度上的衰減,單位為(wei) dB/km。光纖損耗...

      近年來,光纖通信在許多領域得到了廣泛的應用。實現光纖通信,一個(ge) 重要的問題是盡可能地降低光纖的損耗。所謂損耗是指光纖每單位長度上的衰減,單位為(wei) dB/km。光纖損耗的高低直接影響傳(chuan) 輸距離或中繼站間隔距離的遠近,因此,了解並降低光纖的損耗對光纖通信有著重大的現實意義(yi) 。


一、 光纖的吸收損耗

  這是由於(yu) 光纖材料和雜質對光能的吸收而引起的,它們(men) 把光能以熱能的形式消耗於(yu) 光纖中,是光纖損耗中重要的損耗,吸收損耗包括以下幾種:
1.物質本征吸收損耗 這是由於(yu) 物質固有的吸收引起的損耗。它有兩(liang) 個(ge) 頻帶,一個(ge) 在近紅外的8~12μm區域裏,這個(ge) 波段的本征吸收是由於(yu) 振動。另一個(ge) 物質固有吸收帶在紫外波段,吸收很強時,它的尾巴會(hui) 拖到0.7~1.1μm波段裏去。
2.摻雜劑和雜質離子引起的吸收損耗 光纖材料中含有躍遷金屬如鐵、銅、鉻等,它們(men) 有各自的吸收峰和吸收帶並隨它們(men) 價(jia) 態不同而不同。由躍遷金屬離子吸收引起的光纖損耗取決(jue) 於(yu) 它們(men) 的濃度。另外,OH-存在也產(chan) 生吸收損耗,OH-的基本吸收極峰在2.7μm附近,吸收帶在0.5~1.0μm範圍。對於(yu) 純石英光纖,雜質引起的損耗影響可以不考慮。
3.原子缺陷吸收損耗 光纖材料由於(yu) 受熱或強烈的輻射,它會(hui) 受激而產(chan) 生原子的缺陷,造成對光的吸收,產(chan) 生損耗,但一般情況下這種影響很小。

二、光纖的散射損耗

  光纖內(nei) 部的散射,會(hui) 減小傳(chuan) 輸的功率,產(chan) 生損耗。散射中最重要的是瑞利散射,它是由光纖材料內(nei) 部的密度和成份變化而引起的。
光纖材料在加熱過程中,由於(yu) 熱騷動,使原子得到的壓縮性不均勻,使物質的密度不均勻,進而使折射率不均勻。這種不均勻在冷卻過程中被固定下來,它的尺寸比光波波長要小。光在傳(chuan) 輸時遇到這些比光波波長小,帶有隨機起伏的不均勻物質時,改變了傳(chuan) 輸方向,產(chan) 生散射,引起損耗。另外,光纖中含有的氧化物濃度不均勻以及摻雜不均勻也會(hui) 引起散射,產(chan) 生損耗。

三、波導散射損耗

  這是由於(yu) 交界麵隨機的畸變或粗糙所產(chan) 生的散射,實際上它是由表麵畸變或粗糙所引起的模式轉換或模式耦合。一種模式由於(yu) 交界麵的起伏,會(hui) 產(chan) 生其他傳(chuan) 輸模式和輻射模式。由於(yu) 在光纖中傳(chuan) 輸的各種模式衰減不同,在長距離的模式變換過程中,衰減小的模式變成衰減大的模式,連續的變換和反變換後,雖然各模式的損失會(hui) 平衡起來,但模式總體(ti) 產(chan) 生額外的損耗,即由於(yu) 模式的轉換產(chan) 生了附加損耗,這種附加的損耗就是波導散射損耗。要降低這種損耗,就要提高光纖製造工藝。對於(yu) 拉得好或質量高的光纖,基本上可以忽略這種損耗。

四、光纖彎曲產(chan) 生的輻射損耗

  光纖是柔軟的,可以彎曲,可是彎曲到一定程度後,光纖雖然可以導光,但會(hui) 使光的傳(chuan) 輸途徑改變。由傳(chuan) 輸模轉換為(wei) 輻射模,使一部分光能滲透到包層中或穿過包層成為(wei) 輻射模向外泄漏損失掉,從(cong) 而產(chan) 生損耗。當彎曲半徑大於(yu) 5~10cm時,由彎曲造成的損耗可以忽略。

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