怎样理解光纤衰减.docx

兮 1（5 ・ BITCOM中国电子制造业资讯平台连接器世界网http://conn.big- 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0.8 Mm），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中国电子制造业资讯平台连接器世界网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(Si02)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0.8〜1.6p m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0.1〜0.2p m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1p m以上的波长不过，紫外吸收对在红外中国电子制造业资讯平台No.3Big-bit连接器世界网区工作的石英光纤的影响不大例如，在0.6p m波长的可见光区，紫外吸收可达ldB/km, 在0.8|j m波长时降到0.2〜0.3dB/km，而在1.2|j m波长时，大约只有O.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2p m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2p m以上的波段不可能出现 低损耗窗口，在1.85p m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（0H 一）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0.95p m、1.24p m和1.38p m,其中1.38p m波长的吸收损 耗最为严重，对光纤的影响也最大在1.38p m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 了中国电子制造业资讯平6连接器世界网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本文由大比特资讯收集整理(www.big-)相关文章：1、工业用光纤在风力发电的应用 http://bbs.big- http://bbs.big-。