基于光纤线路进行分析

单丹丹+王洪侠

【摘要】光纤线路是光通信系统中的重要设备，也是最基础的网络。本文主要针对光纤线路损耗的成因进行了分析，并提出了有效的降损措施。

【关键词】光纤线路 损耗 成因分析 降损措施

一、光纤线路连续损耗的成因分析

光通信系统中的连续损耗主要集中在线路上，光纤对连续信号的损耗可归纳为两大类：本身固有損耗和连接损耗。

（一）本身固有损耗

本身固有损耗是由光纤自身材料对光波的吸收及在弯曲、扭转处对光波的散射构成的，不能期望通过改善接续工艺和熔接设备来减少连接损耗。本身固有损耗的原因主要包括吸收损耗和散射损耗。

（1）吸收损耗。吸收损耗是光波通过光纤材料时，一部分的光转化成热能，造成在光纤中传输的光的功率的损失。造成吸收损耗的主要原因是光纤材料的本征吸收和制作光纤时光纤材料不纯净所产生的杂质吸收。

本征吸收。本征吸收，它是光纤的基础材料二氧化硅（SiO2）固有的吸收，不是杂质或者材料缺陷所引起的。木征材料基本上确定了某一种材料吸收损耗的下限。

杂质吸收。杂质吸收，它是由于光纤材料的不钝净和晶体缺陷所产生的附加的吸收损耗。主要是材料中的金属过渡离子和生产过程中的OH 离子使光的传输产生损耗。

（2）散射损耗。散射是指光通过密度或折射率不均匀的透明物质时，除了在光的传播方向以外，在其它方向也能看到光，这种现象称为光的散射。在光纤中光的传输由于散射的作用而产生散射损耗。散射损耗主要由瑞利散射和结构缺陷散射两部分组成。

（二）接续损耗

接续损耗是由接续方式、接续工艺、接续环境和接续设备的不完善引起的，可以通过人为努力来减小损耗。

（1）光纤模场直径不同引起的连接损耗。如果单模光纤模场直径偏差的离散性大，就会使光纤接头的连接损耗增大。

（2）光纤轴向错位引起的连接损耗。由于单模光纤的纤芯很细，显然轴向错位对连接损耗的影响更为严重。但是，单模光纤的轴向错位引起的连接损耗是由外部原因造成的。如光纤熔接机精度不高，光纤放置在熔接机 V 型槽中产生错位。因此，光纤熔接机的精度与连接损耗有很大的关系。

（3）待熔接光纤的间隙不当引起的损耗。如果光纤端面间隙过大，熔接后会引起熔接点凹陷变细。如果光纤端面间隙过小，会使熔接点变形而产生连接损耗。

（4）光纤端面不完整引起的损耗。光纤端面不完整包括两个方面：一是切割端面产生倾角，二是制作光纤端面粗糙。根据经验，当光纤端面稍有倾斜时，就会产生较大的连接损耗。因此当连接损耗要求小于0.1dB 时，单模光纤的轴向倾斜角应小于0.3。要达到该要求，需选用高质量的光纤切割刀。光纤端面是否平整、有无损伤对连接损耗也有较大的影响。光纤端面粗糙严重时，熔接机会拒绝工作。

二、降低光纤线路连续损耗的措施

（1）选用一致的优质光纤。工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤，一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。

（2）光缆施工时应严格按规程和要求进行。配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥3000米），以尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。

（3）加强接续人员的测试。接续人员的水平直接影响接续损耗的大小，接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程进行接续，严格控制接头损耗，接头损耗值会在熔接机上显示接点损耗的估计值，只能用来参考，不能做为接点损耗的依据。熔接过程中时刻使用光域反射仪（OTDR）进行监测（接续损耗≤0.08dB/个），不符合要求的应重新熔接。使用光时域反射仪（OT-DR）时，应从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，消除单向OTDR测量的人为因素误差。

（4）保证接续环境符合要求。严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。接续环境温度过低时，应采取必要的升温措施。

（5）制备完善的光纤端面。光纤端面的制备是光纤接续最为关键的工序。光纤端面的完善与否是决定光纤接续损耗的重要原因之一。优质的端面应平整，无毛刺、无缺损，且与轴线垂直，光纤端面的轴线倾角应小于0.3度，呈现一个光滑平整的镜面，且保持清洁，避免灰尘污染。应选用优质的切割刀，并正确使用切割刀切割光纤。裸纤的清洁、切割和熔接应紧密衔接，不可间隔过长。移动光纤时要轻拿轻放，防止与其他物件擦碰而损伤光纤端面。

（6）正确使用熔接机。正确使用熔接机是降低光纤接续损耗的重要保证和关键环节。应严格按照熔接机的操作说明和操作流程，正确操作熔接机。合理放置光纤，将光纤放置到熔接机的V型槽中时，动作要轻巧。这是因为对纤芯直径为10nm的单模光纤而言，若要熔接损耗小于0.1dB，则光纤轴线的径向偏移要小于0.8nm。根据光纤类型正确合理地设置熔接参数（预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等）。尽量选用优质合格的活动连接器，保证连接器性能指标符合相关规定活动接头的插入损耗应控制在0.3dB/ 个以下（甚至更低），附加损耗不大于0.2dB/个。活动接头应接插良好、耦合紧密，防止漏光现象。调整光纤接续的配纤。在两条光缆的端点进行接续时，纤芯折射率有偏差的两根光纤接续到一起，在接续部位就由于光纤数值孔径NA的不同，使得光传输损耗增加，这就是纤芯折射率的相对偏差产生的接续损耗。为了使的相邻的光纤的数值孔径系数尽量接近，可采用将光纤配纤的方法解决这个问题。

配纤的方法有两种：一种是纤芯直接配纤，即根据单盘测试数据直接将折射率近似的光纤配对熔接，这种方法适用纤芯数量较少的光缆。另一种是同色配纤，即对同一色标的光纤根据单盘测试数据直接将折射率近似的光纤配对熔接，这种方法适用于纤芯数量较多的光缆。采用配纤后熔接的方法可使相邻端的光纤衰减值相差较小，使得光纤的接点衰减较小。

三、结束语

总之，光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着重要的作用。光波在光纤中传输将会产生一时损耗。光纤的传输线路损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长度，必须使用有效的损耗措施，以确保光纤通信系统的传输质量和系统的可靠性。