论文部分内容阅读
摘 要:光纤通信在许多领域得到了广泛的应用。,光纤的价格也日渐降低,使用光纤进行信息传播载体传输损耗小、工作的频带宽、传输的距离远,且拥有较强的抗干扰能力,这些优点使得光电网络逐渐成为最理想的信息传播载体。但光纤传输的损耗性直接决定了网络传输的距离、稳定性与可靠性。光纤传输产生损耗的原因有很多,在网络的建设与维护过程中,最需要关注的是光纤传输产生损耗的原因和怎样能够减少损耗,本文就针对长输管道光缆线路施工的研究,分析光纤传输过程中存在的衰减原因及应对措施。
关键词:光纤传输;损耗;原因;应对措施
一、光纤的衰减特性
1、基本概念
当光从光纤的一端射入时,从另一端射出时,光的强度会衰减。这意味着光信号通过光纤传播后,光能量衰减了一部分。
光纤通信网络中,光纤本身具有一定的衰减,例如單模光纤衰减为0.25dB/km,当光纤传输一定距离后,衰减过大,不能再支持传输时,就需要中继器,对光纤内的光信号进行放大,使它能够继续传输。这中间的长度就是中继距离,中继距离的长短主要看光纤本身的衰减性能。
二、光纤的衰减因素
施工中光缆产生衰减的主要因素可分为不可控因素及可控因素两种。
1、不可控因素
不可控因素有固有损耗、杂质、不均匀等。
光纤的固有损耗:包括瑞利散射,固有吸收等。
瑞利散射是一种光学现象,属于散射的一种情况,又称“分子散射”,是一种光在传送过程中必定存在的特性。吸收作用是光波通过光纤材质时,一部分光能被消耗转化形成其他形式的能量而形成的,即使完全不含杂质纯净的石英材料也存在吸收损耗,这种损耗是固有的,其中影响最大的就是由于含有氢氧根(OH)而引起的损耗。
杂质:光纤内杂质吸收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。
2、可控因素
可控因素具体有弯曲、挤压、对接、继续损耗。
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。光纤的弯曲损耗就是光波在光纤中传输时不能满足光的全反射造成的损耗。
挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。挤压容易使纤芯与包层界面产生微小的凹凸,存在这种不均匀界面,传输模将会变成辐射模,使光损耗增加。
接续损耗:光纤对接时产生的损耗。如不同轴,断面与轴心不垂直,断面不平,对接心径不匹配和熔接质量差等。两纤芯之间必须正确吻合,以达完善和均匀的一致的进行光缆接续。否则,光波从一根光纤中传出进入另一根光纤,部分光必将进入包层形成辐射模损耗掉。
三、光纤衰减应对处理措施
在长输管道光缆线路施工中,如何采取有效的措施最大程度的降低光能损耗是施工技术中必须要研究解决的问题。
1、对于施工中不可控因素采取的相对办法
光纤产生衰减的不可控因素归根结底是由光波传播及传播介质引起的。
光波在传播的过程中必定会有能量的衰减,这是物质能量的本质,是不可改变的。然而在光传播介质的基础上,随着研究工艺技术的提升,必将提高光能传播的利用率。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。
2、对于施工中可控因素采取的相对办法
可控因素,即在施工过程中可采取必要措施可以最大程度的减小这些因素造成的光纤损耗,甚至将这些因素造成的损耗完全消除。具体作以下几个方面分析长输管道光缆线路施工中可采取的应对措施。
(1)光缆隐蔽工程阶段应对措施
光缆隐蔽工程是长输管道光缆施工中的重中之重。无论是直埋光缆还是敷设硅芯管气吹法输送光缆的工程,光缆(硅芯管)敷设都是工作监督的重点。
(2)光缆接续阶段应对措施
光缆接续是影响光纤衰减的另一重要因素,长输管道光缆线路施工中合理配盘,尽量少的设置接头,可以更好地提高光纤的传输性能。
光纤接续方法可分为熔接法和机械法等。熔接法接头损耗小、成本低和简便快捷,所以一般采用电弧的熔接法。接续的熔接利用高压放电产生2000℃的电弧,使光纤端面局部熔化,靠光纤自己的内应力而接续在一起。该法设备简单、接续损耗小、接头可靠性高和应用广泛。采用熔接法时,纤芯对准机构的性是关键。熔接参数的选择对保证接头的高强度、低损耗也有重要作用。熔接参数包括电极距离、电弧电流、预熔前光纤端面间距、预熔 时间、重熔前光纤送进量和重熔时间等。熔接法可以熔接单模和多模光纤,也可以一次熔接单芯或多芯光纤。
光纤接续端面的质量标准要求:
1)光纤的接头端面处理标准
光纤接续前须将两根光纤的接头端面处理好。端面质量不好有下列几种情况:切割面与轴向不垂直有夹角δ,在多模光纤δ应小于3°,而在单模光纤应保持小于1°,才能使接头具有低损耗;端面不平滑例如端面带有楔形尖端、端面呈凸圆形、端面的缺破以及端面锯齿形和端面沾有污物。
2)光纤的端头对准要求
接续时两条光纤的端头必须对准。否则会增加接头损耗。做到对准的要求是:轴线必须对准成一直线,轴线间不要有角度,两端面间不要有空隙,因为这一切会造成光线传输中的反射。
3)端面及环境清洁
光纤接头端面处理好及施工现场环境保持清洁很重要,否则将增加接头损耗。
4)接续前的端面制备
操作时应注意端面平整、无毛刺、无缺损,与轴线垂直。处理端面好坏,对连接损耗有很大影响。因此,光纤端面切割时,应将切割刀放置平稳,接续人员身体坐正,两手自然放在操作台上,不能有抖动现象。光纤端面制作时,要求平齐,不能有角度。端面不整齐,有角度、有缺陷都会使光纤接续衰耗增大。要保持端面的完整性,当光纤端面切割以后,须注意勿使端面撞碰其它物体,要将光纤妥善地放入V型槽内,两端面距离调至2~3mm,不能相碰。
5)做好接续中的质量监测
即从接续开始到完成(包括热缩套管保护,尾纤往接头盒内盘绕固定,穿管道等),远端(局)站内光纤时域反射仪(OTDR)仪表均应对接头损耗进行测量监视。如果发现仪表屏幕上出现“台阶”,则表明出现问题。可能因操作不当造成光纤受压、缠绕直径过小(小于4cm)、或出现硬弯、半折断状态等。
四、结语
长输管道越来越多的趋向于数字化管理,光纤广泛应用于监测管线泄漏系统、SCADA系统、信号传输系统等,使之成为今后研究发展中的重点工作,重视光纤在使用过程中所产生的传输损耗是非常必要的,解决光纤传输损耗会在光纤通信的设计、施工和维护中进一步优化光纤通信的传输性能。
关键词:光纤传输;损耗;原因;应对措施
一、光纤的衰减特性
1、基本概念
当光从光纤的一端射入时,从另一端射出时,光的强度会衰减。这意味着光信号通过光纤传播后,光能量衰减了一部分。
光纤通信网络中,光纤本身具有一定的衰减,例如單模光纤衰减为0.25dB/km,当光纤传输一定距离后,衰减过大,不能再支持传输时,就需要中继器,对光纤内的光信号进行放大,使它能够继续传输。这中间的长度就是中继距离,中继距离的长短主要看光纤本身的衰减性能。
二、光纤的衰减因素
施工中光缆产生衰减的主要因素可分为不可控因素及可控因素两种。
1、不可控因素
不可控因素有固有损耗、杂质、不均匀等。
光纤的固有损耗:包括瑞利散射,固有吸收等。
瑞利散射是一种光学现象,属于散射的一种情况,又称“分子散射”,是一种光在传送过程中必定存在的特性。吸收作用是光波通过光纤材质时,一部分光能被消耗转化形成其他形式的能量而形成的,即使完全不含杂质纯净的石英材料也存在吸收损耗,这种损耗是固有的,其中影响最大的就是由于含有氢氧根(OH)而引起的损耗。
杂质:光纤内杂质吸收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。
2、可控因素
可控因素具体有弯曲、挤压、对接、继续损耗。
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。光纤的弯曲损耗就是光波在光纤中传输时不能满足光的全反射造成的损耗。
挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。挤压容易使纤芯与包层界面产生微小的凹凸,存在这种不均匀界面,传输模将会变成辐射模,使光损耗增加。
接续损耗:光纤对接时产生的损耗。如不同轴,断面与轴心不垂直,断面不平,对接心径不匹配和熔接质量差等。两纤芯之间必须正确吻合,以达完善和均匀的一致的进行光缆接续。否则,光波从一根光纤中传出进入另一根光纤,部分光必将进入包层形成辐射模损耗掉。
三、光纤衰减应对处理措施
在长输管道光缆线路施工中,如何采取有效的措施最大程度的降低光能损耗是施工技术中必须要研究解决的问题。
1、对于施工中不可控因素采取的相对办法
光纤产生衰减的不可控因素归根结底是由光波传播及传播介质引起的。
光波在传播的过程中必定会有能量的衰减,这是物质能量的本质,是不可改变的。然而在光传播介质的基础上,随着研究工艺技术的提升,必将提高光能传播的利用率。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。
2、对于施工中可控因素采取的相对办法
可控因素,即在施工过程中可采取必要措施可以最大程度的减小这些因素造成的光纤损耗,甚至将这些因素造成的损耗完全消除。具体作以下几个方面分析长输管道光缆线路施工中可采取的应对措施。
(1)光缆隐蔽工程阶段应对措施
光缆隐蔽工程是长输管道光缆施工中的重中之重。无论是直埋光缆还是敷设硅芯管气吹法输送光缆的工程,光缆(硅芯管)敷设都是工作监督的重点。
(2)光缆接续阶段应对措施
光缆接续是影响光纤衰减的另一重要因素,长输管道光缆线路施工中合理配盘,尽量少的设置接头,可以更好地提高光纤的传输性能。
光纤接续方法可分为熔接法和机械法等。熔接法接头损耗小、成本低和简便快捷,所以一般采用电弧的熔接法。接续的熔接利用高压放电产生2000℃的电弧,使光纤端面局部熔化,靠光纤自己的内应力而接续在一起。该法设备简单、接续损耗小、接头可靠性高和应用广泛。采用熔接法时,纤芯对准机构的性是关键。熔接参数的选择对保证接头的高强度、低损耗也有重要作用。熔接参数包括电极距离、电弧电流、预熔前光纤端面间距、预熔 时间、重熔前光纤送进量和重熔时间等。熔接法可以熔接单模和多模光纤,也可以一次熔接单芯或多芯光纤。
光纤接续端面的质量标准要求:
1)光纤的接头端面处理标准
光纤接续前须将两根光纤的接头端面处理好。端面质量不好有下列几种情况:切割面与轴向不垂直有夹角δ,在多模光纤δ应小于3°,而在单模光纤应保持小于1°,才能使接头具有低损耗;端面不平滑例如端面带有楔形尖端、端面呈凸圆形、端面的缺破以及端面锯齿形和端面沾有污物。
2)光纤的端头对准要求
接续时两条光纤的端头必须对准。否则会增加接头损耗。做到对准的要求是:轴线必须对准成一直线,轴线间不要有角度,两端面间不要有空隙,因为这一切会造成光线传输中的反射。
3)端面及环境清洁
光纤接头端面处理好及施工现场环境保持清洁很重要,否则将增加接头损耗。
4)接续前的端面制备
操作时应注意端面平整、无毛刺、无缺损,与轴线垂直。处理端面好坏,对连接损耗有很大影响。因此,光纤端面切割时,应将切割刀放置平稳,接续人员身体坐正,两手自然放在操作台上,不能有抖动现象。光纤端面制作时,要求平齐,不能有角度。端面不整齐,有角度、有缺陷都会使光纤接续衰耗增大。要保持端面的完整性,当光纤端面切割以后,须注意勿使端面撞碰其它物体,要将光纤妥善地放入V型槽内,两端面距离调至2~3mm,不能相碰。
5)做好接续中的质量监测
即从接续开始到完成(包括热缩套管保护,尾纤往接头盒内盘绕固定,穿管道等),远端(局)站内光纤时域反射仪(OTDR)仪表均应对接头损耗进行测量监视。如果发现仪表屏幕上出现“台阶”,则表明出现问题。可能因操作不当造成光纤受压、缠绕直径过小(小于4cm)、或出现硬弯、半折断状态等。
四、结语
长输管道越来越多的趋向于数字化管理,光纤广泛应用于监测管线泄漏系统、SCADA系统、信号传输系统等,使之成为今后研究发展中的重点工作,重视光纤在使用过程中所产生的传输损耗是非常必要的,解决光纤传输损耗会在光纤通信的设计、施工和维护中进一步优化光纤通信的传输性能。