光纖通信傳輸損耗的成因及降耗分析

趙景暉 張蕊

（天津電信建設(shè)工程有限公司 天津市 300022）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，伴隨著人們在生活、生產(chǎn)的通信需求也在不斷的提高；為了適應(yīng)新時代、新科技下的通信需求，提高人們的生活水平，方便人們的生產(chǎn)活動，國內(nèi)外學(xué)者不斷的研發(fā)新的通信技術(shù)，光纖通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。近年來，在高質(zhì)量發(fā)展的格局下，科技也得到飛速發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域需要使用光纖通信技術(shù)?；诠饫w通信技術(shù)的通信系統(tǒng)更加的智能化、綜合化、數(shù)字化。為了不斷的完善和發(fā)展信息通信技術(shù)，不斷提高、發(fā)展光纖通信技術(shù)是很有必要的。光纖通信是現(xiàn)今的信息傳播的通信的方式，是以光波作為信息的載體，是一門極具價(jià)值的通信技術(shù)。論文在分析了光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)、在光纖通信的技術(shù)以及光纖通信的原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述了光纖通信在發(fā)展和應(yīng)用。

光纖通信的傳輸距離長、有較長的抗干擾性，容量也較大；但是在多樣化因素的影響，這些性質(zhì)和相關(guān)特征會受到影響，這不會促進(jìn)光纖通信的順利進(jìn)行，并且會增加運(yùn)營成本。因此，有必要弄清傳輸過程中光纖通信無法有效運(yùn)轉(zhuǎn)的原因，并提供有效的解決方案，以便最大程度地發(fā)揮光纖通信的功能。

2 光纖通信技術(shù)概述

2.1 光纖通信技術(shù)的含義

我們所說的光纖通信技術(shù)就是通過方形或圓形的光波導(dǎo)來進(jìn)行信號的傳輸?shù)囊环N傳輸技術(shù)，傳輸中的信號不是傳統(tǒng)電信號或者微波，而是光信號。該技術(shù)通過調(diào)制器、光源進(jìn)行信號的調(diào)制——也就是電信號的作用在調(diào)制器上，然后調(diào)節(jié)光源散發(fā)的光的初相位等相關(guān)的光信息，然后達(dá)到信息的加載目的。完成信息加載后，光通過波導(dǎo)進(jìn)行傳輸，全反射被束縛在波導(dǎo)中，光信號形成信號的長距離傳輸。當(dāng)信號到達(dá)目的地后，使用解調(diào)器將光信息轉(zhuǎn)化為電信息等。

光纖通信技術(shù)主要特點(diǎn)是傳輸頻帶寬，通信容量大；通信中的損耗低，信號傳輸距離遠(yuǎn)，通信質(zhì)量和效率高和抗干抗能力強(qiáng)，能廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域。一般在類似鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的長距離通信通常采用的是石英光纖，在一般的短距離通信方面，關(guān)注的一般是聚合物光纖。

2.2 通信系統(tǒng)中的光纖通信技術(shù)的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)

在通信系統(tǒng)中，光纖通信技術(shù)的目標(biāo)是建立一套全光網(wǎng)絡(luò)，消去電光轉(zhuǎn)換等一系列步驟，提高通信的速度和寬光纖通信的頻率，由于光纖通信的應(yīng)用的領(lǐng)域很廣，科學(xué)家們都紛紛投入精力研究該通信技術(shù)，因?yàn)槿绱舜龠M(jìn)了光纖通信技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用。通信系統(tǒng)應(yīng)用光纖通信技術(shù)的原因與光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢與光纖通信本身的特質(zhì)有關(guān)，光纖通信體積盡管比較小、它的質(zhì)量也比較輕，卻擁有非常大容量，他的傳輸信息的頻帶也很寬，除此之外，使用光纖通信技術(shù)進(jìn)行通信不容易串音，也避免了電磁的干擾，保證了音質(zhì)的品質(zhì)。由于光纖通信技術(shù)突飛猛進(jìn)，并且光纖通信技術(shù)水平有了較大的提高，光纖通信技術(shù)在通信技術(shù)體系中變得更加的完善。如圖1 所示。

圖1

3 光纖通信傳輸損耗的成因及分析

3.1 光纖通信傳輸損耗診斷方法和技術(shù)分析

本文光纖通信傳輸損耗成因診斷理論方法一類是故障特征提取技術(shù)，另一類是智能故障診斷方法技術(shù)。

故障特征提取技術(shù)最重要也是最關(guān)鍵技術(shù)之一。故障特征提取的準(zhǔn)確，直接影響到了光纖通信傳輸損耗成因診斷的準(zhǔn)確性和早期故障征兆預(yù)示的穩(wěn)定性和可靠性。不同的信號處理方法能夠從不同的角度提取光纖通信傳輸損耗特征信息。

主成分分析法。主成分分析是故障特征提取的重要方法之一。已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各行業(yè)。通過主成分分析，以探測光纖通信傳輸損耗成因，進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

3.2 接續(xù)損耗成因及分析

在光線通信中，光線接續(xù)損耗與材料自身特點(diǎn)有關(guān)，主要表現(xiàn)為固有損耗、熔接損耗。

3.2.1 固有損耗

固有損耗既包括了風(fēng)險(xiǎn)通行過程中的吸收損耗，也包括了光線通行過程中的散射損耗。

（1）吸收損耗。吸收損耗是指光纖通信過程中，把光纖材料將由光能轉(zhuǎn)換成熱能引起的光學(xué)性能損失。光纖材料的種類和光纖材料的污染是導(dǎo)致光纖材料吸收損失的重要原因。

首先，光纖的材料的性質(zhì)決定了光纖在光纖的通信過程中吸收的基材的固有吸收以及由不存在雜質(zhì)或材料缺陷引起的能量損失。

其次，雜質(zhì)吸收損失是由于光纖通信過程中光纖材料的污染和晶體缺陷而引起的額外的吸收損失。這主要是由于材料中過量的金屬離子和生產(chǎn)過程中的氫氧根離子導(dǎo)致的光纖通訊傳輸損耗。

（2）散射損耗。散射損耗是由于散射理論造成的：當(dāng)光通過具有折射率或沒有密度的透明材料時，除了光傳播的方向以外，還可以在其他方向上觀察到光，這稱為光散射。在光通訊期間，散射損耗主要是由于瑞利散射和光線材料結(jié)構(gòu)缺陷散射導(dǎo)致。

3.2.2 熔接損耗

熔接損耗主要是由于設(shè)備和人為操作導(dǎo)致的損耗問題。它包括了光纖材料的接續(xù)方式、接續(xù)工藝以及光纖通信中的設(shè)備的接續(xù)不完善。如在光纖通信中光纖模場直徑不同、光纖對面不平整或者光纖軸向錯位、待熔接的光纖間隙不到位，都會導(dǎo)致光纖通信的熔接損耗。再者，熔接過程中工作人員的操作水平、設(shè)置的參數(shù)等人為因素也是影響溶解損耗的重要原因。

3.3 非接續(xù)損耗成因及分析

非接續(xù)性損耗包括了光纖彎曲損耗，環(huán)境損耗。它主要是指在光纖通信的實(shí)際鋪設(shè)過程中，由于技術(shù)人員的操作失誤，沒有根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行造成光線與施工技術(shù)的不適應(yīng)等造成的非接續(xù)性消耗損失。

3.3.1 彎曲完成的損耗

在光通信傳輸中，處于線性條件下的傳輸路徑最短，其受到的阻力也是最小的。為了減小光纖通訊過程中的傳輸損耗，設(shè)置時會使光纖保持水平。但是在光線傳輸過程中，光線處于彎曲的狀態(tài)，會影響光纖的信號傳輸特性，造成光電子損耗。光纖通信過程中的彎曲損耗分為宏彎曲損耗和微彎曲損耗。

宏彎曲損耗主要是指超過技術(shù)設(shè)計(jì)要求的光的彎曲半徑，原始光纜所允許的彎曲半徑與動態(tài)彎曲半徑之差太大，會影響光的傳輸并引起信號失真。光與影的線無法正常作用，信號失真對設(shè)施會造成損害。

狹義的彎曲即微彎曲引起的耗損的原因很多。通常，這主要是由于影響光纖的光的不平坦和不平坦表面所引起的不均勻作用力，從而使它微彎曲。在封蓋過程中，光線會失真，從而導(dǎo)致微曲率損失，并且設(shè)計(jì)和行程沒有隨機(jī)性。另一方面，由于溫度的影響而引起的熱膨脹和收縮也導(dǎo)致光纖通信的微彎曲的損失。

3.3.2 應(yīng)用環(huán)境和施工因素產(chǎn)生的損耗

光線通信的環(huán)境是造成光纖損耗的重要原因之一。周邊的環(huán)境由于熱脹冷縮，為導(dǎo)致光纖的材料受損而產(chǎn)生損耗。另一方面，光纖通信過程中的熱熔保護(hù)管的質(zhì)量會由于熱縮問題而產(chǎn)生損耗。同時，熔接機(jī)設(shè)置的參數(shù)不同，也會產(chǎn)生不同的損耗。

施工過程中，光纖的不規(guī)范上架會引起損耗。施工過程中，如果在連接過程中使用松散的管道使光纖略微彎曲，則處理不當(dāng)將導(dǎo)致未對準(zhǔn)并增加光傳輸?shù)膿p失。在埋光纖的過程中，不規(guī)范施工，對于預(yù)埋的深度缺乏合理、科學(xué)的預(yù)算，導(dǎo)致光纖預(yù)埋太淺或者太深，使得光纖受損，都會影響光纖的使用壽命與毀損程度。

4 降低光纖通信傳輸毀損的措施

4.1 降低接續(xù)過程中光纖損耗的方法

加強(qiáng)玻璃纖維材料質(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)格控制關(guān)鍵材料。同時，在施工過程中，制定了具有科學(xué)的工程光纖標(biāo)準(zhǔn)的方案，明確了光纖通信的建筑技術(shù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了適當(dāng)?shù)氖┕?。仔?xì)選擇了同一批中的裸光纖材料，以滿足光纖通信的特性并減少光通信過程中的熔接損耗值。所有安裝都應(yīng)在光纜安裝過程中完成，以避免在安裝過程中大量使用柔性連接器。在光鋪設(shè)過程中，光纖鋪設(shè)托盤的數(shù)量應(yīng)再上一層，應(yīng)非常準(zhǔn)確地確定需求，并按照標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)合理地進(jìn)行施工。另外，在光纖熔接過程中，有必要了解光纖熔接的質(zhì)量，并且必須將光纖熔接過程中的誤差值控制在允許范圍內(nèi)。光纖熔接過程中的材料應(yīng)清潔，光滑，切割光纖后應(yīng)盡快進(jìn)行施工，以防止長時間暴露在濕氣中和損失。

4.2 減少接續(xù)損耗的措施

在進(jìn)行光纖通信的施工過程中，鋪設(shè)維護(hù)光纖都要做好防護(hù)措施，必須保護(hù)光纜免受腐蝕，電擊，雷擊和機(jī)械損壞。距離不應(yīng)太大，應(yīng)避免在正確的過程中干擾外部因素，并選擇科學(xué)合理的路線。建造時，請注意光纜的熱質(zhì)量。鋪設(shè)的時候要對鋪設(shè)長度進(jìn)行有效的控制，保證預(yù)留長度。

5 結(jié)束語

光纖通信服務(wù)人們的生活，提高人們的生活水平，方便人們的生產(chǎn)活動。目前，光纖通信技術(shù)是長距離通信系統(tǒng)中應(yīng)用最多的通信技術(shù)，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，光纖的作用和優(yōu)勢會更加的明顯，在長距離通信系統(tǒng)中發(fā)揮的作用會更大，科學(xué)合理的發(fā)展和應(yīng)用光纖通信技術(shù)有利于通信行業(yè)的快速發(fā)展。