第八讲光纤的损耗.ppt

* ２、波导散射衰减 　　光纤波导结构上的缺陷，如芯层—包层界面上存在着缺陷、光纤沉积层缺陷、芯层内含有气泡气疤等都将引起光纤波导散射衰减，造成整个光纤损耗系数的上升。这类散射损耗产生的主要原因是预制棒熔炼工艺不完善、拉丝工艺不适合等，造成光纤粗细不均匀、光纤呈椭圆等。目前的光纤制造水平，可将芯径的变动控制到1%，相应的散射损耗0.03dB/km。 * ２、波导散射衰减 　　为降低光纤波导散射衰减，可以从以下几个方面入手： ①熔炼光纤预制棒时，要严格保证它的均匀性； ②在拉丝工艺上采取精确措施，保持拉丝光纤直径的均匀性； ③应选择使用高精度、稳定性好的光纤拉丝机。 　　随着光纤制造工艺和水平的提高，光纤波导的结构、尺寸、性能日趋瑧善，这种波导散射引起的损耗目前已完全可以控制。 * 光纤弯曲衰减 光纤的弯曲有两种形式：一种是曲率半径比光纤的直径大得多的弯曲，我们习惯称为弯曲或宏弯；另一种是光纤轴线产生微米级的弯曲，这种高频弯曲习惯称为微弯。 1.4 .1 .3 .2 衰减机理（三）-光纤弯曲衰减 * 　　宏弯衰减：在光缆的生产、接续和施工过程中，不可避免地出现弯曲。光纤有一定曲率半径的弯曲时就会产生辐射损耗。当曲率半径减小时，损耗以指数形式增加。 * 　　宏弯衰减：光纤宏弯衰减可由下式计算： 式中：A和B为与光纤参数（芯半径、外径、相对折射率差）有关的常数。通常认为，对长期和短期应用，光纤最小弯曲半径应分别大于其包层直径的150倍和100倍，对通常包层直径为125μm的光纤，最小弯曲半径分别为19mm和13mm。一般认为R≥10cm时，弯曲损耗即可忽略不计。 * 　　微弯衰减：是指光纤轴局部产生的微小畸变，其曲率半径与光纤的横截面尺寸相当，它主要是光纤生产过程中产生的一种随机缺陷。其损耗机理和宏弯一致，也是由模式变换引起的。微弯导致了导播模与泄漏模或非导波模之间的重复性能量耦合。微弯衰减是不可避免的，如不当心会达到无法容忍的程度。它是光缆设计与成缆工艺中必须认真处理的问题。 * 微弯损耗 微弯的原因： 光纤的生产过程中的带来的不均； 成缆时受到压力不均； 使用过程中由于光纤各个部分热胀冷缩的不同。 导致的后果：造成能量辐射损耗 高阶模功率损耗 低阶模功率耦合到高阶模 减小微弯的一种办法是在光纤外面一层弹性保护套 * 1.4 .1 .3 光纤的衰减特性 1.4.1.3.1 基本概念 衰减是光波经光纤传输后光功率减少量一种度量，是光纤一个最重要传输参数，它取决于光纤工作窗口和长度。 衰减：光在光纤中传输时，平均光功率沿传输光纤长度Z方向按指数规律递减现象称为光纤衰减（或称损耗、衰耗）。设在波长λ处，光纤长度为Z=L，衰减定义： * 1.4 .1 .3 光纤的衰减特性 1.4.1.3.1 基本概念 用对数形式表示为： A（λ）=10logP1（0）/P2（L） 式中： P1（λ）— Z=0处注入光纤光功率，即输入端光功率； P2（λ）— Z=L处出射光纤的功率，即输出端光功率。 L — 光纤长度 * 1.4 .1 .3 光纤的衰减特性 1.4.1.3.1 基本概念 通常，对于均匀光纤来说，可用单位长度的衰减，即衰减系数反映光纤的衰减性能的好坏。衰减系数α(λ)定义为： 式中：L—光纤长度(km)。 α(λ)值与选择的光纤长度无关。 光纤的损耗 1310 nm : 0.30 ~ 0.5 dB/Km 1550 nm : 0.2 ~ 0.3dB/Km 850 nm : 2.3 ~ 3.4 dB/Km 塑料多模光纤300dB/km 光纤熔接点损耗：0.2dB/点 光纤熔接点 1点/1km * 1.4 .1 .3 光纤的衰减特性 1.4.1.3.1 基本概念 例：现有一单模光纤通信系统，光源为LD，发出光功率10mW，光纤输出端光探测器要求最小光功率10nW，若光纤通信系统工作在1310nm波长窗口，此时光纤衰减系数是0.3dB/Km，那么请问无需中继器时，光纤通信系统最大无中继距离长度是多少？ 解：由公式可得： α（λ）=（10/L）logP1（λ）/P2（λ） L=10[logP1（λ）/P2（λ）]/α（λ） =10[log（10×10-3）/（10×10-9）]/0.3 =200（Km） 这种光纤通信系统最大无中继距离长度可达200Km。 * 1.4 .1 .3 光纤的衰减特性 发射端 光 纤 接收端 反映光信号损失的特性 限制了传输的距离 光纤的衰减 * 1.4 .1 .3 光纤的衰减特性 1.4.1.3.2 衰减机理 紫外吸收区 吸收损耗 吸收衰