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标题:
造成光纤衰减的多种原因
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作者:
yokai
时间:
2003-3-2 18:45
标题:
造成光纤衰减的多种原因
1、造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。
本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。
挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。
当光从光纤的一端射入，从另一端射出时，光的强度会减弱。这意味着光信号通过光纤传播后，光能量衰减了一部分。这说明光纤中有某些物质或因某种原因，阻挡光信号通过。这就是光纤的传输损耗。只有降低光纤损耗，才能使光信号畅通无阻。
2、光纤损耗的分类
光纤损耗大致可分为光纤具有的固有损耗以及光纤制成后由使用条件造成的附加损耗。具体细分如下：
光纤损耗可分为固有损耗和附加损耗。
固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和因光纤结构不完善引起的损耗。
附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。
其中，附加损耗是在光纤的铺设过程中人为造成的。在实际应用中，不可避免地要将光纤一根接一根地接起来，光纤连接会产生损耗。光纤微小弯曲、挤压、拉伸受力也会引起损耗。这些都是光纤使用条件引起的损耗。究其主要原因是在这些条件下，光纤纤芯中的传输模式发生了变化。附加损耗是可以尽量避免的。下面，我们只讨论光纤的固有损耗。
固有损耗中，散射损耗和吸收损耗是由光纤材料本身的特性决定的，在不同的工作波长下引起的固有损耗也不同。搞清楚产生损耗的机理，定量地分析各种因素引起的损耗的大小，对于研制低损耗光纤，合理使用光纤有着极其重要的意义。
3、材料的吸收损耗
制造光纤的材料能够吸收光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后，产生振动、发热，而将能量散失掉，这样就产生了吸收损耗。
我们知道，物质是由原子、分子构成的，而原子又由原子核和核外电子组成，电子以一定的轨道围绕原子核旋转。这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一样，每一个电子都具有一定的能量，处在某一轨道上，或者说每一轨道都有一个确定的能级。距原子核近的轨道能级较低，距原子核越远的轨道能级越高。轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。当电子从低能级向高能级跃迁时，就要吸收相应级别的能级差的能量。
在光纤中，当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时，则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。这一电子吸收了光能，就产生了光的吸收损耗。
制造光纤的基本材料二氧化硅（SiO2）本身就吸收光，一个叫紫外吸收，另外一个叫红外吸收。目前光纤通信一般仅工作在0.8～1.6μm波长区，因此我们只讨论这一工作区的损耗。
石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.1～0.2μm波长左右。随着波长增大，其吸收作用逐渐减小，但影响区域很宽，直到1μm以上的波长。不过，紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。例如，在0.6μm波长的可见光区，紫外吸收可达1dB／km，在0.8μm波长时降到0.2～0.3dB／km，而在1.2μm波长时，大约只有0.ldB／km。
石英光纤的红外吸收损耗是由红外区材料的分子振动产生的。在2μm以上波段有几个振动吸收峰。由于受光纤中各种掺杂元素的影响，石英光纤在2μm以上的波段不可能出现低损耗窗口，在1.85μm波长的理论极限损耗为ldB／km。
通过研究，还发现石英玻璃中有一些“破坏分子”在捣乱，主要是一些有害过渡金属杂质，如铜、铁、铬、锰等。这些“坏蛋”在光照射下，贪婪地吸收光能，乱蹦乱跳，造成了光能的损失。清除“捣乱分子”，对制造光纤的材料进行格的化学提纯，就可以大大降低损耗。
石英光纤中的另一个吸收源是氢氧根（OHˉ) 期的研究，人们发现氢氧根在光纤工作波段上有三个吸收峰，它们分别是0.95μm、1.24μm和1.38μm，其中1.38μm波长的吸收损耗最为严重，对光纤的影响也最大。在1.38μm波长，含量仅占0.0001的氢氧根产生的吸收峰损耗就高达33dB/km。
这些氢氧根是从哪里来的呢？氢氧根的来源很多，一是制造光纤的材料中有水分和氢氧化合物，这些氢氧化合物在原料提纯过程中不易被清除掉，最后仍以氢氧根的形式残留在光纤中；二是制造光纤的氢氧物中含有少量的水分；三是光纤的制造过程中因化学反应而生成了水；四是外界空气的进入带来了水蒸气。然而，现在的制造工艺已经发展到了相当高的水平，氢氧根的含量已经降到了足够低的程度，它对光纤的影响可以忽略不计了。
4、散射损耗
在黑夜里，用手电筒向空中照射，可以看到一束光柱。人们也曾看到过夜空中探照灯发出粗大光柱。那么，为什么我们会看见这些光柱呢？这是因为有许多烟雾、灰尘等微小颗粒浮游于大气之中，光照射在这些颗粒上，产生了散射，就射向了四面八方。这个现象是由瑞利最先发现的，所以人们把这种散射命名为“瑞利散射”。
散射是怎样产生的呢？原来组成物质的分子、原子、电子等微小粒子是以某些固有频率进行振动的，并能释放出波长与该振动频率相应的光。粒子的振动频率由粒子的大小来决定。粒子越大，振动频率越低，释放出的光的波长越长；粒子越小，振动频率越高，释放出的光的波长越短。这种振动频率称做粒子的固有振动频率。但是这种振动并不是自行产生，它需要一定的能量。一旦粒子受到具有一定波长的光照射，而照射光的频率与该粒子固有振动频率相同，就会引起共振。粒子内的电子便以该振动频率开始振动，结果是该粒子向四面八方散射出光，入射光的能量被吸收而转化为粒子的能量，粒子又将能量重新以光能的形式射出去。因此，对于在外部观察的人来说，看到的好像是光撞到粒子以后，向四面八方飞散出去了。
光纤内也有瑞利散射，由此而产生的光损耗就称为瑞利散射损耗。鉴于目前的光纤制造工艺水平，可以说瑞利散射损耗是无法避免的。但是，由于瑞利散射损耗的大小与光波长的4次方成反比，所以光纤工作在长波长区时，瑞利散射损耗的影响可以大大减小。
5、先天不足，爱莫能助
光纤结构不完善，如由光纤中有气泡、杂质，或者粗细不均匀，特别是芯-包层交界面不平滑等，光线传到这些地方时，就会有一部分光散射到各个方向，造成损耗。这种损耗是可以想办法克服的，那就是要改善光纤制造的工艺。
散射使光射向四面八方，其中有一部分散射光沿着与光纤传播相反的方向反射回来，在光纤的入射端可接收到这部分散射光。光的散射使得一部分光能受到损失，这是人们所不希望的。但是，这种现象也可以为我们所利用，因为如果我们在发送端对接收到的这部分光的强弱进行分析，可以检查出这根光纤的断点、缺陷和损耗大小。这样，通过人的聪明才智，就把坏事变成了好事。
作者:
msst
时间:
2003-3-2 23:44
这么好的东东没人支持？我顶一下！
作者:
yokai
时间:
2003-3-3 00:15
呵呵，你也来了，欢迎哦，这么晚了，早点休息吧！
作者:
boris_wen
时间:
2003-3-11 02:02
好象，用处不大
作者:
无妻徒行
时间:
2003-3-11 08:07
呵呵。老谢。。二楼是谁啊。。？？？
如实道来！！！！！！！
作者:
yokai
时间:
2003-3-15 17:03
我公司的同事！
作者:
棍棍
时间:
2004-2-26 14:14
好
作者:
飞翔的鸟
时间:
2004-10-19 14:13
好文章
作者:
njdf
时间:
2004-10-19 15:13
学习了原来没有注意的细节知识！谢了！
作者:
doyou
时间:
2010-2-26 19:59
非常感谢！@
作者:
chen763521
时间:
2010-2-28 12:02
<p>谢谢了</p>
<p> </p>
作者:
达力科技
时间:
2010-2-28 16:02
不错！很详细！就是看不懂
作者:
NXGYLSH
时间:
2010-8-5 15:34
<p>很有用的文章，谢谢！</p>
作者:
lyw588xyz
时间:
2010-8-9 11:02
<div style="TEXT-INDENT: 24px; WORD-WRAP: break-word; FONT-SIZE: 9pt; OVERFLOW: hidden; WORD-BREAK: break-all" id="textstyle_9">学习了，对原来没有注意的细节！谢谢楼主！
<script type="text/javascript">var reload=1;</script>
</div><br/>
作者:
bajio
时间:
2010-8-9 11:48
楼主对光纤比较了解啊 那人家从光纤的一头就能测出光纤的长度是什么原理啊 ？？
作者:
atomyq
时间:
2010-8-9 12:12
<p>楼主的帖子就是好看</p>
<p>！！！！！！！！！！！！！</p>
作者:
lxd408
时间:
2010-8-9 14:41
<p>学习了 谢谢楼主分享</p>
作者:
kk86311062
时间:
2010-8-9 16:35
很细致，不过用处不是很大，对我们做弱电的主要明白光纤怎么用，尽量不让它受损就行了，光纤本质的感觉不那么需要懂的。
作者:
bpgy
时间:
2010-8-10 09:19
<p>不错，</p>
<p> </p>
作者:
yuxiangdl
时间:
2011-2-21 08:54
顶一下！
作者:
p4x266
时间:
2011-2-21 10:02
好东西，多谢分享
作者:
li12jun45
时间:
2011-2-23 09:16
又学习了
作者:
jiuka1980
时间:
2011-2-23 09:42
继续学习中。<br/>发现每个帖子都有很实用的价值。谢谢。
作者:
jiuka1980
时间:
2011-2-23 10:25
继续学习中。<br/>发现每个帖子都有很实用的价值。谢谢。
作者:
diablo1980625
时间:
2011-4-5 10:00
学习
作者:
fengpeijun
时间:
2011-4-5 10:44
<p>光纤接触的很少，学习了</p>
作者:
GT安防A
时间:
2011-4-5 10:53
不错的文章，很值得借鉴，谢了楼主。
作者:
GT安防A
时间:
2011-4-5 10:55
好贴，对我们这些菜鸟来讲，很实用。谢了。
作者:
有1说2
时间:
2011-4-7 21:19
非常好，仔细看看
作者:
yizhit
时间:
2011-4-7 23:19
学习了，谢谢楼主
作者:
三刀
时间:
2011-4-8 08:56
多谢，学习了！
作者:
三刀
时间:
2011-4-8 08:56
学习
作者:
linhuc
时间:
2011-4-8 10:33
<p>多谢楼主！受教颇深！</p>
<p>另：提个意见，文章没有分段，看起好累哟！</p>
作者:
张晓芬
时间:
2011-4-8 11:09
还不错。
作者:
jbelle
时间:
2011-4-17 13:05
不错，对于刚接触光纤的人来说是一个科普类的知识。顶一下
作者:
香港飞讯
时间:
2011-7-26 16:23
排版看起来好痛苦呀
作者:
hefei0826
时间:
2011-7-27 08:13
<p>顶下，是一篇好文章·</p>
<p> </p>
作者:
humeide
时间:
2011-7-27 08:25
不错！
作者:
humeide
时间:
2011-7-27 08:29
学习
作者:
nmdorceo
时间:
2011-7-27 14:04
光纤接触的少啊，但还是要多学习，将来才会有备无患啊
作者:
w25698086
时间:
2011-7-28 00:33
有种设备可以测试,叫光时域反射器
作者:
lixiaojun918
时间:
2011-7-28 08:44
不错,谢楼主
作者:
qingya2006
时间:
2011-7-28 11:01
我顶
作者:
tomliang
时间:
2011-8-3 16:31
感谢分享。
作者:
huangtaowei520
时间:
2011-8-4 15:21
作者:
nianyong123
时间:
2011-8-4 15:26
谢谢了，学习一下
作者:
yzabo
时间:
2011-8-4 15:31
感谢楼主！
作者:
tugang0417
时间:
2011-8-4 15:35
感谢楼主！
作者:
daiyu
时间:
2011-8-4 22:16
好帖啊
作者:
weiyuanliujie
时间:
2011-8-4 23:28
学习！
作者:
rockisbad4
时间:
2011-8-5 06:48
老谢的资历很老啊，学习了~
作者:
humeide
时间:
2011-8-5 07:59
高科技，支持
作者:
232101703wen
时间:
2011-9-2 08:38
顶
作者:
aitaoka
时间:
2011-9-2 11:30
<div id="textstyle_15" style="FONT-SIZE: 14px; OVERFLOW: hidden; WORD-BREAK: keep-all; LINE-HEIGHT: 150%; WORD-WRAP: break-word">顶。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。</div>
作者:
wxdlj
时间:
2011-9-21 20:06
格式搞好一点，看起来舒服一些，太多要求了，哈哈。
作者:
pzx605992419
时间:
2011-9-22 08:21
好东西啊·学习了
作者:
guanyintong
时间:
2011-9-22 09:05
是有这么多原因，但是发现问题时如何判断到底是啥原因导致的啊？？
作者:
泡泡熊
时间:
2011-9-22 17:48
学习学习
作者:
zhanghao1028
时间:
2011-11-7 11:33
呵呵
作者:
徐兵
时间:
2011-11-16 22:32
学习了，谢谢
作者:
weibaogui
时间:
2011-11-16 23:04
谢谢，不错
作者:
jack2005008
时间:
2011-11-25 11:31
谢谢楼主
作者:
lijian1234
时间:
2011-12-31 10:56
<p>学习中</p>
作者:
hcyun
时间:
2011-12-31 10:58
LZ 怎么一个回车都没有。。。。 噎死我了。。 <br/>
作者:
jpwnxdy
时间:
2011-12-31 11:41
<p>不错，值得参考！</p>
作者:
zqc1918
时间:
2012-1-5 10:33
谢谢楼主，学习了
作者:
占着茅坑
时间:
2012-1-5 15:31
顶一下
作者:
xiling
时间:
2012-1-8 18:32
专业搞光缆的。
作者:
comcom123
时间:
2012-1-8 19:04
还没有用过光纤,谢谢版主分享.
作者:
xmwf96
时间:
2012-1-12 10:53
学习。谢谢
作者:
xmwf96
时间:
2012-1-12 10:53
学习。谢谢
作者:
新疆巴郎崽
时间:
2012-1-12 11:12
好东西，我顶一下
作者:
新疆巴郎崽
时间:
2012-1-12 11:13
好东西，我学习，我顶一下
作者:
iamoldwolf
时间:
2012-1-12 16:08
悲催的积分~~~
作者:
aaronpeng
时间:
2012-3-26 17:07
呵呵，老谢每次都是贡献好东西啊
作者:
aaronpeng
时间:
2012-3-26 17:08
呵呵，老谢每次都是贡献好东西啊
作者:
qq3636
时间:
2012-3-26 18:41
<p>顶一下~！</p>
作者:
czs5202001
时间:
2012-9-7 11:36
不错，很专业。学习了。多谢！
作者:
wanmei199
时间:
2012-9-7 19:48
学习一下 不错
作者:
千万哥
时间:
2012-9-8 17:41
辛苦了，谢谢
作者:
路在脚上
时间:
2012-9-8 20:33
好东西 支持一下
作者:
路在脚上
时间:
2012-9-8 20:34
学习
作者:
safe一百
时间:
2012-9-10 12:27
又学了一招~~~~~~
作者:
emud
时间:
2012-9-11 09:10
学习
作者:
Polopor
时间:
2012-9-11 17:28
虽然文字很多，但看了还是挺有用的
作者:
okokok8425
时间:
2012-9-13 09:28
来围观一下下
作者:
zhu53360832
时间:
2012-9-13 10:56
为什么 格式 这么糟糕呢 看辛苦
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