淺析通信光纜傳輸損耗原因及應(yīng)對(duì)措施

武麗君

摘 要：光纖通信在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。，光纖的價(jià)格也日漸降低，使用光纖進(jìn)行信息傳播載體傳輸損耗小、工作的頻帶寬、傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)，且擁有較強(qiáng)的抗干擾能力，這些優(yōu)點(diǎn)使得光電網(wǎng)絡(luò)逐漸成為最理想的信息傳播載體。但光纖傳輸?shù)膿p耗性直接決定了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x、穩(wěn)定性與可靠性。光纖傳輸產(chǎn)生損耗的原因有很多，在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與維護(hù)過(guò)程中，最需要關(guān)注的是光纖傳輸產(chǎn)生損耗的原因和怎樣能夠減少損耗，本文就針對(duì)長(zhǎng)輸管道光纜線(xiàn)路施工的研究，分析光纖傳輸過(guò)程中存在的衰減原因及應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：光纖傳輸；損耗；原因；應(yīng)對(duì)措施

一、光纖的衰減特性

1、基本概念

當(dāng)光從光纖的一端射入時(shí)，從另一端射出時(shí)，光的強(qiáng)度會(huì)衰減。這意味著光信號(hào)通過(guò)光纖傳播后，光能量衰減了一部分。

光纖通信網(wǎng)絡(luò)中，光纖本身具有一定的衰減，例如單模光纖衰減為0.25dB/km，當(dāng)光纖傳輸一定距離后，衰減過(guò)大，不能再支持傳輸時(shí)，就需要中繼器，對(duì)光纖內(nèi)的光信號(hào)進(jìn)行放大，使它能夠繼續(xù)傳輸。這中間的長(zhǎng)度就是中繼距離，中繼距離的長(zhǎng)短主要看光纖本身的衰減性能。

二、光纖的衰減因素

施工中光纜產(chǎn)生衰減的主要因素可分為不可控因素及可控因素兩種。

1、不可控因素

不可控因素有固有損耗、雜質(zhì)、不均勻等。

光纖的固有損耗：包括瑞利散射，固有吸收等。

瑞利散射是一種光學(xué)現(xiàn)象，屬于散射的一種情況，又稱(chēng)“分子散射”，是一種光在傳送過(guò)程中必定存在的特性。吸收作用是光波通過(guò)光纖材質(zhì)時(shí)，一部分光能被消耗轉(zhuǎn)化形成其他形式的能量而形成的，即使完全不含雜質(zhì)純凈的石英材料也存在吸收損耗，這種損耗是固有的，其中影響最大的就是由于含有氫氧根（OH）而引起的損耗。

雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

2、可控因素

可控因素具體有彎曲、擠壓、對(duì)接、繼續(xù)損耗。

彎曲：光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成損耗。光纖的彎曲損耗就是光波在光纖中傳輸時(shí)不能滿(mǎn)足光的全反射造成的損耗。

擠壓：光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。擠壓容易使纖芯與包層界面產(chǎn)生微小的凹凸，存在這種不均勻界面，傳輸模將會(huì)變成輻射模，使光損耗增加。

接續(xù)損耗：光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗。如不同軸，斷面與軸心不垂直，斷面不平，對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。兩纖芯之間必須正確吻合，以達(dá)完善和均勻的一致的進(jìn)行光纜接續(xù)。否則，光波從一根光纖中傳出進(jìn)入另一根光纖，部分光必將進(jìn)入包層形成輻射模損耗掉。

三、光纖衰減應(yīng)對(duì)處理措施

在長(zhǎng)輸管道光纜線(xiàn)路施工中，如何采取有效的措施最大程度的降低光能損耗是施工技術(shù)中必須要研究解決的問(wèn)題。

1、對(duì)于施工中不可控因素采取的相對(duì)辦法

光纖產(chǎn)生衰減的不可控因素歸根結(jié)底是由光波傳播及傳播介質(zhì)引起的。

光波在傳播的過(guò)程中必定會(huì)有能量的衰減，這是物質(zhì)能量的本質(zhì)，是不可改變的。然而在光傳播介質(zhì)的基礎(chǔ)上，隨著研究工藝技術(shù)的提升，必將提高光能傳播的利用率。這種損耗是可以想辦法克服的，那就是要改善光纖制造的工藝。

2、對(duì)于施工中可控因素采取的相對(duì)辦法

可控因素，即在施工過(guò)程中可采取必要措施可以最大程度的減小這些因素造成的光纖損耗，甚至將這些因素造成的損耗完全消除。具體作以下幾個(gè)方面分析長(zhǎng)輸管道光纜線(xiàn)路施工中可采取的應(yīng)對(duì)措施。

（1）光纜隱蔽工程階段應(yīng)對(duì)措施

光纜隱蔽工程是長(zhǎng)輸管道光纜施工中的重中之重。無(wú)論是直埋光纜還是敷設(shè)硅芯管氣吹法輸送光纜的工程，光纜（硅芯管）敷設(shè)都是工作監(jiān)督的重點(diǎn)。

（2）光纜接續(xù)階段應(yīng)對(duì)措施

光纜接續(xù)是影響光纖衰減的另一重要因素，長(zhǎng)輸管道光纜線(xiàn)路施工中合理配盤(pán)，盡量少的設(shè)置接頭，可以更好地提高光纖的傳輸性能。

光纖接續(xù)方法可分為熔接法和機(jī)械法等。熔接法接頭損耗小、成本低和簡(jiǎn)便快捷，所以一般采用電弧的熔接法。接續(xù)的熔接利用高壓放電產(chǎn)生2000℃的電弧，使光纖端面局部熔化，靠光纖自己的內(nèi)應(yīng)力而接續(xù)在一起。該法設(shè)備簡(jiǎn)單、接續(xù)損耗小、接頭可靠性高和應(yīng)用廣泛。采用熔接法時(shí)，纖芯對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的性是關(guān)鍵。熔接參數(shù)的選擇對(duì)保證接頭的高強(qiáng)度、低損耗也有重要作用。熔接參數(shù)包括電極距離、電弧電流、預(yù)熔前光纖端面間距、預(yù)熔 時(shí)間、重熔前光纖送進(jìn)量和重熔時(shí)間等。熔接法可以熔接單模和多模光纖，也可以一次熔接單芯或多芯光纖。

光纖接續(xù)端面的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求：

1）光纖的接頭端面處理標(biāo)準(zhǔn)

光纖接續(xù)前須將兩根光纖的接頭端面處理好。端面質(zhì)量不好有下列幾種情況：切割面與軸向不垂直有夾角δ，在多模光纖δ應(yīng)小于3°，而在單模光纖應(yīng)保持小于1°，才能使接頭具有低損耗；端面不平滑例如端面帶有楔形尖端、端面呈凸圓形、端面的缺破以及端面鋸齒形和端面沾有污物。

2）光纖的端頭對(duì)準(zhǔn)要求

接續(xù)時(shí)兩條光纖的端頭必須對(duì)準(zhǔn)。否則會(huì)增加接頭損耗。做到對(duì)準(zhǔn)的要求是：軸線(xiàn)必須對(duì)準(zhǔn)成一直線(xiàn)，軸線(xiàn)間不要有角度，兩端面間不要有空隙，因?yàn)檫@一切會(huì)造成光線(xiàn)傳輸中的反射。

3）端面及環(huán)境清潔

光纖接頭端面處理好及施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保持清潔很重要，否則將增加接頭損耗。

4）接續(xù)前的端面制備

操作時(shí)應(yīng)注意端面平整、無(wú)毛刺、無(wú)缺損，與軸線(xiàn)垂直。處理端面好壞，對(duì)連接損耗有很大影響。因此，光纖端面切割時(shí)，應(yīng)將切割刀放置平穩(wěn)，接續(xù)人員身體坐正，兩手自然放在操作臺(tái)上，不能有抖動(dòng)現(xiàn)象。光纖端面制作時(shí)，要求平齊，不能有角度。端面不整齊，有角度、有缺陷都會(huì)使光纖接續(xù)衰耗增大。要保持端面的完整性，當(dāng)光纖端面切割以后，須注意勿使端面撞碰其它物體，要將光纖妥善地放入V型槽內(nèi)，兩端面距離調(diào)至2～3mm，不能相碰。

5）做好接續(xù)中的質(zhì)量監(jiān)測(cè)

即從接續(xù)開(kāi)始到完成（包括熱縮套管保護(hù)，尾纖往接頭盒內(nèi)盤(pán)繞固定，穿管道等），遠(yuǎn)端（局）站內(nèi)光纖時(shí)域反射儀（OTDR）儀表均應(yīng)對(duì)接頭損耗進(jìn)行測(cè)量監(jiān)視。如果發(fā)現(xiàn)儀表屏幕上出現(xiàn)“臺(tái)階”，則表明出現(xiàn)問(wèn)題?？赡芤虿僮鞑划?dāng)造成光纖受壓、纏繞直徑過(guò)?。ㄐ∮?cm）、或出現(xiàn)硬彎、半折斷狀態(tài)等。

四、結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)輸管道越來(lái)越多的趨向于數(shù)字化管理，光纖廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)管線(xiàn)泄漏系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)等，使之成為今后研究發(fā)展中的重點(diǎn)工作，重視光纖在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的傳輸損耗是非常必要的，解決光纖傳輸損耗會(huì)在光纖通信的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)中進(jìn)一步優(yōu)化光纖通信的傳輸性能。