基于光纖線路進行分析

單丹丹+王洪俠

【摘要】光纖線路是光通信系統中的重要設備，也是最基礎的網絡。本文主要針對光纖線路損耗的成因進行了分析，并提出了有效的降損措施。

【關鍵詞】光纖線路 損耗 成因分析 降損措施

一、光纖線路連續損耗的成因分析

光通信系統中的連續損耗主要集中在線路上，光纖對連續信號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光波的吸收及在彎曲、扭轉處對光波的散射構成的，不能期望通過改善接續工藝和熔接設備來減少連接損耗。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光纖材料時，一部分的光轉化成熱能，造成在光纖中傳輸的光的功率的損失。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光纖材料不純凈所產生的雜質吸收。

本征吸收。本征吸收，它是光纖的基礎材料二氧化硅（SiO2）固有的吸收，不是雜質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。

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

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

（二）接續損耗

接續損耗是由接續方式、接續工藝、接續環境和接續設備的不完善引起的，可以通過人為努力來減小損耗。

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

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

（3）待熔接光纖的間隙不當引起的損耗。如果光纖端面間隙過大，熔接后會引起熔接點凹陷變細。如果光纖端面間隙過小，會使熔接點變形而產生連接損耗。

（4）光纖端面不完整引起的損耗。光纖端面不完整包括兩個方面：一是切割端面產生傾角，二是制作光纖端面粗糙。根據經驗，當光纖端面稍有傾斜時，就會產生較大的連接損耗。因此當連接損耗要求小于0.1dB 時，單模光纖的軸向傾斜角應小于0.3。要達到該要求，需選用高質量的光纖切割刀。光纖端面是否平整、有無損傷對連接損耗也有較大的影響。光纖端面粗糙嚴重時，熔接機會拒絕工作。

二、降低光纖線路連續損耗的措施

（1）選用一致的優質光纖。工程設計、施工和維護工作中應選用特性一致的優質光纖，一條線路上盡量采用同一批次的優質名牌裸纖，以求光纖的特性盡量匹配，使模場直徑對光纖熔接損耗的影響降到最低程度。

（2）光纜施工時應嚴格按規程和要求進行。配盤時盡量做到整盤配置（單盤≥3000米），以盡量減少接頭數量。敷設時嚴格按纜盤編號和端別順序布放，使損耗值達到最小。

（3）加強接續人員的測試。接續人員的水平直接影響接續損耗的大小，接續人員應嚴格按照光纖熔接工藝流程進行接續，嚴格控制接頭損耗，接頭損耗值會在熔接機上顯示接點損耗的估計值，只能用來參考，不能做為接點損耗的依據。熔接過程中時刻使用光域反射儀（OTDR）進行監測（接續損耗≤0.08dB/個），不符合要求的應重新熔接。使用光時域反射儀（OT-DR）時，應從兩個方向測量接頭的損耗，并求出這兩個結果的平均值，消除單向OTDR測量的人為因素誤差。

（4）保證接續環境符合要求。嚴禁在多塵及潮濕的環境中露天操作，光纜接續部位及工具、材料應保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準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間過長尤其是在多塵潮濕的環境中。接續環境溫度過低時，應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最為關鍵的工序。光纖端面的完善與否是決定光纖接續損耗的重要原因之一。優質的端面應平整，無毛刺、無缺損，且與軸線垂直，光纖端面的軸線傾角應小于0.3度，呈現一個光滑平整的鏡面，且保持清潔，避免灰塵污染。應選用優質的切割刀，并正確使用切割刀切割光纖。裸纖的清潔、切割和熔接應緊密銜接，不可間隔過長。移動光纖時要輕拿輕放，防止與其他物件擦碰而損傷光纖端面。

（6）正確使用熔接機。正確使用熔接機是降低光纖接續損耗的重要保證和關鍵環節。應嚴格按照熔接機的操作說明和操作流程，正確操作熔接機。合理放置光纖，將光纖放置到熔接機的V型槽中時，動作要輕巧。這是因為對纖芯直徑為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。根據光纖類型正確合理地設置熔接參數（預放電電流、時間及主放電電流、主放電時間等）。盡量選用優質合格的活動連接器，保證連接器性能指標符合相關規定活動接頭的插入損耗應控制在0.3dB/ 個以下（甚至更低），附加損耗不大于0.2dB/個。活動接頭應接插良好、耦合緊密，防止漏光現象。調整光纖接續的配纖。在兩條光纜的端點進行接續時，纖芯折射率有偏差的兩根光纖接續到一起，在接續部位就由于光纖數值孔徑NA的不同，使得光傳輸損耗增加，這就是纖芯折射率的相對偏差產生的接續損耗。為了使的相鄰的光纖的數值孔徑系數盡量接近，可采用將光纖配纖的方法解決這個問題。

配纖的方法有兩種：一種是纖芯直接配纖，即根據單盤測試數據直接將折射率近似的光纖配對熔接，這種方法適用纖芯數量較少的光纜。另一種是同色配纖，即對同一色標的光纖根據單盤測試數據直接將折射率近似的光纖配對熔接，這種方法適用于纖芯數量較多的光纜。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，使得光纖的接點衰減較小。

三、結束語

總之，光纖通信作為現代通信的主要支柱之一，在現代電信網中起著重要的作用。光波在光纖中傳輸將會產生一時損耗。光纖的傳輸線路損耗直接關系到光纖通信系統傳輸距離的長度，必須使用有效的損耗措施，以確保光纖通信系統的傳輸質量和系統的可靠性。