造成光纤衰减的多种原因
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关于光纤,看完了,就懂了光纤是一种纤细的、柔软的固态玻璃物质,它由纤芯、包层、涂覆层三部分组成,可作为光传导工具。
光纤的纤芯主要采用高纯度的二氧化硅(SiO2),并掺有少量的掺杂剂,提高纤芯的光折射率n1;包层也是高纯度的二氧化(SiO2),也掺有一些的掺杂剂,以降低包层的光折射率n2,n1>n2,发生全反射;涂覆层采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙,增加机械强度和可弯曲性。
光纤传输原理全反射原理:因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。
而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。
当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。
不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。
光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
按照几何光学全反射原理,射线在纤芯和包层的交界面产生全反射,并形成把光闭锁在光纤芯内部向前传播的必要条件,即使经过弯曲的路由光线也不射出光纤之外。
光纤技术的起源与发展1966年,美籍华人高锟和霍克哈姆发表论文,光纤的概念由此产生。
1970年,美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤,光纤通信时代由此开始。
1977年美国在芝加哥首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。
当时8.5微米波段的多模光波为第一代光纤通信系统。
随即在1981年、1984年以及19世纪80年代中后期,光纤通信系统迅速发展到第四代。
第五代光纤通信系统达到了应用的标准,实现了光波的长距离传输。
光纤通信的发展阶段第一阶段:1966-1976年,是从基础研究到商业应用的开发时期。
在这一阶段,实现了短波长0.85μm低速率45或34Mb/s多模光纤通信系统,无中继传输距离约10km。
第二阶段:1976-1986年,这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。
OPGW 光纤衰减的原因及对策作者:李柯舟来源:《科学与财富》2016年第07期摘要:OPGW(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire)也称为光线复合架空地线在电力通信系统中得到了广泛的运用。
目前、随着电网中OPGW使用规模的逐步扩大、OPGW运行中的各种问题也逐渐的显现出来。
文章主要针对500 kV 电网中OPGW所出现的衰减问题及其相应对策做出合理的分析。
关键词:光线复合架空地线;OPGW;电网0引言随着社会的发展,电力部门对电力网络的安全和自动化的要求越来越高的前提下,对OPGW的要求也在逐步提高[1]。
但是,目前OPGW在运行过程中却存在很多问题比如光纤衰减严重、可靠性不足等都会对电网安全性产生很大影响。
以500kv电网的OPGW为例,光纤传输中如果衰减超出标准的上限会造成误码情况的出现,严重者造成通道中断,外加上500kv 电网的超高压系统,负载很大,如果因为光纤衰减而出现威胁电网可靠性的情况,那造成的损失将会非常巨大,所以做好电网中OPGW的维护工作,提高对电网维护人员的管理水平也是非常必要的。
1 OPGW代表结构随着电网自动化进程的发展,OPGW运用的增多,其结构已经从原先的几种发展到了几十种,但是总的来说可以归结为三大类分别是:铝管型,铝骨架型以及不锈钢管型。
(1)铝管型OPGW图1-1中左面第一个为铝管型,在此结构中,铝管主要起导电的作用,属于导电截面,这种铝管大致还可以划分为无缝、焊接、纵包三种管型,分别起不同的作用。
光纤管也可以划分为:单松套光纤管、层松套光纤管两类。
使用时首先将光纤置于铝管中,在铝管中还要充满防水的油膏或者形成隔热层。
标准结构的铝管型,一般情况下使用铝包钢线作为内层绞合,铝合金线作为外层绞合,并且这两个绞合的方向正好相反。
(2)铝骨架型OPGW图1-1中间的结构为铝骨架型结构,和铝管型结构一样铝骨架也是属于导电横截面,和铝管型结构不同的是它在骨架上面有很螺旋槽,在这些槽的内部设置上了松套管和一次被复光纤束以及带纤。
光纤通讯故障出现的内容光纤通信故障是指在光纤传输过程中出现的各种问题和故障,可能导致通信中断、速度缓慢或者信号质量下降等现象。
以下是光纤通信故障可能出现的内容。
1.光缆破损:光缆是光纤通信的基础设施,如果光缆受到外力作用或者人为破坏,会引起光缆的断裂或者损坏,进而导致通信中断。
2.光纤连接错误:在建立光纤连接时,如果连接不正确或者松动,会导致信号传输异常或者信号丢失。
连接错误包括光纤末端连接错误、光纤与设备连接错误等。
3.光纤污染:光纤的传输效果会受到污染的影响。
常见的光纤污染情况包括光纤末端的污染、光纤切割、折弯过度等。
如果光纤末端被污染,会影响光信号的强度和质量。
4.光纤衰减:光纤传输信号会随着距离的增加而衰减,如果光纤信号的强度过低,可能导致信号传输延迟或者丢失。
5.光源问题:光纤通信中的光源是产生光信号的设备,如果光源故障或者不稳定,会导致光信号的质量下降或者无法传输。
6.光电转换问题:光纤通信中的光电转换设备用于将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号。
如果光电转换设备故障或者不能正常工作,会影响通信的正常进行。
7.中继站故障:光纤通信中的中继站用于放大和转发光信号,如果中继站故障或者设备损坏,会导致信号传输中断或者质量下降。
8.光纤测量问题:在光纤通信中,对光纤进行测量和测试可以帮助排查故障。
如果光纤测量仪表故障或者操作不当,可能导致测量结果错误或者无法确定故障原因。
9.网络设备故障:光纤通信中的网络设备包括交换机、路由器等,如果网络设备故障或者配置错误,会影响光纤通信的正常运行。
10.自然灾害:自然灾害如地震、台风等可能会导致光缆破坏、中继站故障等,从而影响光纤通信的正常运行。
为了减少和解决光纤通信故障,可以采取以下措施:1.定期检查和维护光缆:定期检查光缆的损坏情况,确保光纤的正常运行。
避免因为光缆破损导致通信中断。
2.确保光纤和设备正确连接:在安装和维护过程中,确保光纤和设备之间的连接正确。
光纤熔接损耗一、光纤熔接损耗的定义与意义1.1 光纤熔接损耗的定义光纤熔接损耗是指在光纤连接中由于光信号在光纤熔接点的传输中发生的能量损耗。
熔接损耗是评价光纤连接质量的重要指标之一。
1.2 光纤熔接损耗的意义光纤熔接损耗直接影响着光纤连接的信号传输质量。
较大的熔接损耗会导致信号衰减,从而影响通信质量和传输距离。
因此,降低光纤熔接损耗对于保证光纤连接的可靠性和稳定性至关重要。
二、光纤熔接损耗的产生原因2.1 纤芯对中心对齐不精确在光纤熔接过程中,如果纤芯对中心对齐不精确,会导致光信号在传输时发生偏转。
这种偏转会导致光信号与纤芯之间发生能量损耗,从而增加熔接损耗。
2.2 缺陷形成在光纤熔接过程中,存在着熔接温度高、熔接时间长等因素,这些因素会导致纤芯表面发生缺陷。
这些缺陷会对光信号的传输造成不利影响,增加熔接损耗。
2.3 熔接过程中的空气和杂质在光纤熔接过程中,如果存在空气或杂质的存在,这些物质会导致光信号的散射和吸收,从而增加熔接损耗。
2.4 熔接头质量差光纤熔接头是光纤连接中的核心部件,如果熔接头的质量差,例如熔接头的表面粗糙度大、损伤等,会导致光信号在传输过程中发生损耗,增加熔接损耗。
三、降低光纤熔接损耗的方法3.1 提高纤芯对中心对齐精度在光纤熔接过程中,通过采用精确的对齐设备,确保纤芯对中心对齐精度,可以降低熔接损耗。
3.2 控制熔接温度和熔接时间在光纤熔接过程中,合理控制熔接温度和熔接时间,避免温度过高和时间过长,可以减少缺陷的产生,从而降低熔接损耗。
3.3 清洁和处理光纤表面在光纤熔接前,应对光纤表面进行清洁和处理,去除表面的污染物和杂质,确保光信号的传输质量,降低熔接损耗。
3.4 提高熔接头质量选择高质量的熔接头,确保熔接头表面的光洁度和平整度,减少熔接头的损伤,可以有效降低熔接损耗。
四、光纤熔接损耗的测试与评估4.1 熔接损耗测试方法常用的熔接损耗测试方法包括OTDR测试和光源-功率计测试。
简析通信传输中信号衰减的问题与解决方法
通信传输中信号衰减是指信号在传输过程中信号强度逐渐减弱的现象,主要有以下原因:
1. 传输距离增加:信号在传输过程中会遇到传输介质的阻力和衰减,随着传输距离
的增加,信号的强度将逐渐减弱。
2. 传输介质的衰减特性:不同传输介质对信号的衰减特性不同。
光纤传输中光信号
的衰减主要是由于光纤材料的吸收、散射和色散等因素导致的。
3. 传输设备的衰减:在通信传输过程中使用的传输设备,如光纤、电缆、天线等,
本身也会对信号造成一定的衰减。
1. 信号放大器:在信号传输的过程中,可以使用信号放大器对信号进行放大,提高
信号的强度。
信号放大器可以根据具体的传输距离和信号衰减情况选择不同的增益。
2. 中继站:在长距离的通信传输中,可以设置中继站来加强信号,中继站可以接收
到来自源站的信号,经过放大后再转发给下一个中继站或者终端设备。
3. 使用衰减补偿器:衰减补偿器是一种用于补偿信号衰减的设备,它可以根据信号
衰减情况动态地调整信号的强度,保持信号的稳定传输。
4. 选择合适的传输介质:不同的传输介质对信号的衰减特性不同,选择合适的传输
介质可以减少信号衰减的影响。
光纤传输中的衰减较小,适合长距离的传输。
5. 优化传输设备:对传输设备进行优化可以减少信号衰减。
提高天线和光纤的质量,减小信号的衰减程度。
信号衰减是通信传输中一个常见的问题,但通过合适的补偿和优化措施,可以有效地
解决信号衰减问题,保证信号的稳定传输。
简析通信传输中信号衰减的问题与解决方法在通信传输中,信号衰减是一个普遍存在的问题,它会影响信号传输的质量和距离。
信号衰减的原因包括传输距离、传输介质和信号频率等因素,这些因素都会造成信号的能量损失,从而导致信号的失真和降质。
为了解决信号衰减的问题,通信系统需要采取一些措施,如信号放大、信号补偿和使用高频率信号等。
下面就对通信传输中信号衰减的问题和解决方法进行简析。
1. 信号衰减的原因信号衰减的原因主要有以下几种:(1) 传输距离:信号在传输过程中会遇到距离阻碍,导致信号能量逐渐降低,进而引起失真和降质。
传输距离越长,信号衰减就越严重。
(2) 传输介质:信号传输介质的不同会导致信号衰减的程度不同。
例如,在光纤中传输的信号衰减比在电缆中传输的信号衰减小。
(3) 信号频率:信号的频率越高,其传输损失就越大。
因此,高频信号的传输距离会受到更大的限制。
信号衰减会对信号的传输质量和距离造成不利影响。
其主要表现为信号失真和信噪比下降。
(1) 失真:当信号衰减到一定程度时,信号的波形会发生变形,信号的峰值和基准线之间的差距会缩小,从而导致信号失真。
(2) 信噪比下降:信号衰减会使信号的能量逐渐减小,同时,背景噪声不会受到影响,从而导致信噪比下降。
随着信号衰减的加剧,信号和噪声的能量将趋于平衡,使得信号难以区分。
为了解决信号衰减的问题,通信系统需要采取一些措施。
以下是几种常用的解决方法:(1) 信号放大:在信号传输的过程中,放大器可以增加信号的能量,从而抵消信号衰减的影响,提高信号的传输距离和质量。
(4) 优化传输介质:选择传输介质时需要考虑介质的性能和距离,以此来优化传输介质,减少信号衰减的影响。
(5) 多路径信号传输:现代通信系统中,通常采用多径传输的技术来优化信号的传输质量。
多径传输指的是利用多条路径同时传输信号来抵消信号衰减的影响,从而提高信号的传输质量和距离。
例如,在无线通信中,可以利用多个基站同时向接收设备发送信号。
光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括光纤的损耗特性,色散特性和非线性效应。
光纤的损耗特性*************************************************************概念:光波在光纤中传输,随着传输距离的增加光功率逐渐下降。
衡量光纤损耗特性的参数:光纤的衰减系数〔损耗系数〕,定义为单位长度光纤引起的光功率衰减,单位为dB/km。
其表达式为:式中求得波长在λ 处的衰减系数; Pi 表示输入光纤的功率, Po 表示输出光功率, L 为光纤的长度。
(1)光纤的损耗特性曲线•损耗直接关系到光纤通信系统的传输距离,是光纤最重要的传输特性之一。
自光纤问世以来,人们在降低光纤损耗方面做了大量的工作,1.31μm光纤的损耗值在0.5dB/km以下,而1.55μm的损耗为0.2dB/km以下,接近了光纤损耗的理论极限。
总的损耗随波长变化的曲线,叫做光纤的损耗特性曲线—损耗谱。
•从图中可以看到三个低损耗“窗口〞:850nm波段—短波长波段、1310nm波段和1550nm波段—长波长波段。
目前光纤通信系统主要工作在1310nm波段和1550nm波段上。
(2)光纤的损耗因素光纤损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗,还有来自光纤结构的不完善。
这些损耗又可以归纳以下几种:1、光纤的吸收损耗光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的,把光能以热能的形式消耗于光纤中,是光纤损耗中重要的损耗。
包括:本征吸收损耗;杂质离子引起的损耗;原子缺陷吸收损耗。
2、光纤的散射损耗光纤部的散射,会减小传输的功率,产生损耗。
散射中最重要的是瑞利散射,它是由光纤材料部的密度和成份变化而引起的。
物质的密度不均匀,进而使折射率不均匀,这种不均匀在冷却过程中被固定下来,它的尺寸比光波波长要小。
光在传输时遇到这些比光波波长小,带有随机起伏的不均匀物质时,改变了传输方向,产生散射,引起损耗。
另外,光纤中含有的氧化物浓度不均匀以与掺杂不均匀也会引起散射,产生损耗。
光纤损耗计算公式详解
光纤是一种用于传输光信号的光学导体,它具有高速、高带宽、低损耗等优点,因此被广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
在光纤传输过程中,由于各种因素的影响,光信号会发生一定的损耗,因此需要对光纤损耗进行计算和分析。
本文将详细介绍光纤损耗计算公式及其应用。
光纤损耗的主要原因包括衰减、散射、弯曲、连接等。
其中,衰减是光纤损耗的主要因素,它是指光信号在传输过程中由于吸收、散射、折射等原因而逐渐减弱的现象。
光纤的衰减通常用单位长度的损耗系数dB/km来表示,即每传输1公里光信号的强度会减少多少分贝。
光纤损耗的计算公式为:
L = 10log10(P1/P2)
其中,L表示光纤的损耗,单位为分贝;P1表示光信号的输入功率,单位为瓦特;P2表示光信号的输出功率,单位为瓦特。
在实际应用中,光纤损耗的计算需要考虑多种因素,如光纤长度、光源功率、接口损耗、衰减系数等。
因此,为了更准确地计算光纤损耗,需要对这些因素进行综合考虑。
例如,假设一根长度为10公里的光纤,光源输出功率为10瓦特,
接口损耗为0.5分贝,衰减系数为0.2dB/km,则根据光纤损耗计算公式可得:
L = 10log10(10/(10*10^(0.2*10/10)+0.5)) = 1.98分贝
这意味着在传输10公里的距离后,光信号的强度会减少1.98分贝,即原来的约60%。
光纤损耗是光纤传输中不可避免的现象,了解光纤损耗计算公式及其应用可以帮助我们更好地理解光纤传输的原理和特点,从而更好地应用光纤技术。
简析通信传输中信号衰减的问题与解决方法通信传输中的信号衰减是一种常见的问题,特别是在信号传输的过程中,由于信号经过长距离传输或经过信号传输介质时,会导致信号的衰减。
信号衰减会降低信号的质量和强度,可能导致数据传输错误或信号接收不到。
本文将简要分析通信传输中的信号衰减问题,并介绍一些常用的解决方法。
我们来分析引起信号衰减的原因。
信号衰减主要有以下几个方面的原因:1. 传输介质的衰减:信号传输介质(如电线、光纤等)存在传输媒介固有的衰减特性。
电线的电阻、电导率和电感都会导致信号衰减。
2. 传输距离的衰减:信号传输的距离越远,信号的强度衰减越大。
这是由于信号传播过程中的物理法则所决定的,电磁波在传播过程中会因为空气或其他介质的吸收、散射和反射而衰减。
3. 多径效应:多径效应是指信号在传输过程中经过多条路径到达接收器,不同路径的信号会叠加在一起,造成信号的衰减。
特别是在无线通信中,信号可能通过直射路径、反射路径、散射路径等多个路径到达接收器,路径长度差异引起的相位差会使信号互相干扰并衰减。
4. 其他干扰:信号还可能受到其他干扰因素的影响,例如电磁干扰、噪声等,这些干扰也会导致信号的衰减。
1. 信号放大:使用信号放大器可以将衰减的信号进行放大,提高信号的强度。
这是一种比较常用的解决方法,但是如果放大器的增益不合理或者放大过程引入了噪声,可能会导致信号质量下降。
2. 信号均衡:信号均衡是通过增加接收机的复杂度,对信号进行处理以抵消传输过程中引入的衰减效应。
在无线通信中,可以使用均衡器来对信号进行均衡处理以减少多径效应带来的衰减。
3. 采用更好的传输介质:使用传输介质的衰减特性较小的材料或技术,可以减少信号在传输过程中的衰减。
使用光纤传输可以减少信号的衰减。
4. 优化传输路径:在设计和规划信号传输网络时,可以通过优化传输路径来减小信号衰减。
选择较短的传输距离、避免信号穿越较多的障碍物等。
5. 使用编码和调制技术:通过使用差分编码、频率调制等技术,可以提高信号的容错能力和抗干扰能力,从而减小信号衰减对通信质量的影响。
四、简答题:1.简述影响光纤接续质量、造成光纤接续损耗的原因。
答:影响光纤接续质量、造成光纤接续损耗的原因:光纤的轴向错位、光纤端面切割角度不良、光纤端面不清洁、光纤的芯径或折射率不同、熔接机放电强度或光纤推进量不合适等。
2. 什么是光纤寿命?在施工过程中应注意哪些因素?答:光纤的使用寿命常称为光纤寿命。
从机械性能讲,寿命指断裂寿命。
在光缆施工中应注意张力,避免造成光纤断裂;应注意光纤接头盒中光纤余长处理和光缆预留等处的弯曲半径及可能产生光纤残余应力的各种状态。
同时,应注意光缆、光纤安装环境,高、低温影响和水、潮气浸入,以及减少光纤断裂等因素,延长光缆使用寿命。
3.请写出光缆中继段光纤线路衰耗值计算公式,并注明公式中字母的含义。
答:中继段光纤线路衰耗计算公式:YXLAcsmnnnααα++=∑=1(dB)式中:nα——中继段中第n段光纤的衰减系数(dB/km);L n——中继段中第n段光纤的长度(km);sα——固定连接的平均损耗(dB/个);X——中继段中固定接头的数量;cα——活动连接器的插入损耗(dB/个);Y——中继段活动连接器的数量。
4.什么是光缆配盘?答:光缆配盘是根据路由复测计算出的光缆敷设总长度以及光纤全程传输质量要求,选择配置单盘光缆,光缆配备是为了合理使用光缆,减少光缆接头和降低接头损耗,达到节省光缆和提高光缆通信工程质量的目的。
5.在工程中光纤连接损耗的监测为什么普遍采用OTDR?答:目前,工程中光纤连接损耗的监测普遍采用OTDR。
采用OTDR监测的优点是:OTDR 不仅能测量接头损耗,还能显示端头到接头点的光纤长度,继而推算出接头点至端局的实际距离,又能观测被接光纤段是否在光缆敷设中已出现损伤和断纤,这对现场施工有很好的提示作用。
6.简述光纤熔接法的操作步骤。
答:连接电源,并打开熔接机电源开关;选择熔接机的熔接程序;将热缩管事先套入被接光纤中,制备光纤端面(去除涂覆层、清洗裸纤、切割光纤端面)、光纤的熔接、接头的增强保护。
光纤、光缆的基本知识光纤由两个基本部分组成:由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。
光纤线路传输特性的基本参数:包括损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径等。
光纤的衰减是指在一根光纤的两个横截面间的光功率的减少,与波长有关。
造成衰减的主要原因是散射、吸收以及由于连接器、接头造成的光损耗。
光纤的带宽指的是:在光纤的传递函数中,光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB 时的调制频率。
光纤的带宽近似与其长度成反比,带宽长度的乘积是一常量。
光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽,包括模色散、材料色散及结构色散。
取决于光源、光纤两者的特性。
信号在光纤中传播的色散特性可以用脉冲展宽、光纤的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述。
截止波长是指光纤中只能传导基模的最短波长。
对于单模光纤,其截止波长必须短于传导光的波长。
背向散射法是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。
光纤中的光功率绝大部分为前向传播,但有很少部分朝发光器背向散射。
在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线,从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减,而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。
OTDR基于光的背向散射与菲涅耳反射原理制作,利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息,可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等,是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
其主要指标参数包括:动态范围、灵敏度、分辨率、测量时间和盲区等。
通常将诸如活动连接器、机械接头等特征点产生反射引起的OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。
光纤中的盲区分为事件盲区和衰减盲区两种:由于介入活动连接器而引起反射峰,从反射峰的起始点到接收器饱和峰值之间的长度距离,被称为事件盲区;光纤中由于介入活动连接器引起反射峰,从反射峰的起始点到可识别其他事件点之间的距离,被称为衰减盲区。
对于OTDR来说,盲区越小越好。
光纤的常见故障及排障方法光纤作为一种高速、高带宽传输介质,被广泛应用于通信领域。
然而,光纤在使用过程中也会面临各种故障,如信号传输中断、速度降低等问题。
下面将介绍几种常见的光纤故障及排障方法。
1.光纤连接故障光纤连接是一个关键的环节,连接不良会导致信号传输中断或速度降低。
排障方法如下:-检查光纤连接的插头是否正确插入,并用光纤仪检查光纤连接的端面是否有损坏或污染。
-检查光纤连接的捆绑点是否过紧,可能导致光纤折断。
-检查光纤连接的拉力是否过大,可能导致光纤拉断或连接松动。
2.光纤弯曲引起的损伤弯曲半径过小会导致光纤内部的光信号损耗或信号传输中断。
排障方法如下:-检查光纤布线是否存在过弯的地方,尽量使用光纤弯曲半径要求范围内的布线方式。
-检查光纤连接的松紧情况,松紧不当的连接可能导致光纤弯曲超过限制。
3.光纤污染光纤连接的端面如果有污染,会导致光信号的损耗或衰减。
排障方法如下:-使用光纤清洁纸或棉棒擦拭光纤连接的端面,保持端面的清洁。
-检查光纤连接的连接器盖是否完好,防止灰尘等物质进入光纤连接。
4.光纤切割光纤切割会造成光信号中断。
排障方法如下:-检查光纤线路是否有损伤或切割的痕迹,如有,需要更换光纤线路。
-使用光纤仪检查光纤切割处的光信号是否正常。
5.光纤设备故障光纤设备故障包括光纤放大器故障、光模块故障等。
排障方法如下:-检查光纤设备的指示灯状态,查看是否有异常提示。
-检查光纤设备的电源供应是否正常,排除供电问题。
-查看光纤设备的日志文件,分析故障原因,并根据情况进行维修或更换设备。
总结起来,光纤的常见故障有光纤连接故障、光纤弯曲引起的损伤、光纤污染、光纤切割和光纤设备故障等。
排障方法包括检查光纤连接、检查光纤弯曲情况、清洁光纤端面、替换损坏的光纤线路和维修或更换设备等。
及时排除这些故障,可以保障光纤通信的稳定性和可靠性。
一、实验目的1. 理解光纤损耗的定义及其影响因素。
2. 掌握光纤损耗的测量方法。
3. 通过实验验证光纤损耗的理论知识。
二、实验原理光纤损耗是指光信号在光纤中传输过程中由于散射、吸收、辐射等原因而造成的能量损失。
光纤损耗的主要影响因素包括材料、结构、长度、波长等。
光纤损耗的测量方法有插入法、截断法、背向散射法等。
本实验采用插入法测量光纤损耗。
插入法是将光功率计、光纤跳线和光无源器件连接起来,通过测量不同位置的光功率,计算出光纤损耗。
三、实验仪器1. 光功率计2. 万用表3. 双踪示波器4. 光纤跳线一组5. 光无源器件一套(连接器、光耦合器、光隔离器、波分复用器、光衰减器)四、实验步骤1. 将光功率计、光纤跳线和光无源器件连接起来,组成测试系统。
2. 将光功率计设置在测量光功率的频率上。
3. 在测试系统中,将光功率计置于光纤的起始端,记录光功率值P1。
4. 将光功率计置于光纤的末端,记录光功率值P2。
5. 根据公式P2/P1 = 10lg(损耗)计算光纤损耗。
五、实验数据及结果1. 光纤长度:2km2. 光功率计测量频率:1550nm3. 测试系统光功率值:- 起始端:P1 = -10dBm- 末端:P2 = -30dBm根据公式计算光纤损耗:P2/P1 = 10lg(损耗)(-30dBm)/(-10dBm) = 10lg(损耗)3 = 10lg(损耗)lg(损耗) = 0.3损耗= 10^0.3 ≈ 2.00dB六、实验结果分析通过实验测量,得到光纤损耗约为2.00dB。
与理论计算值基本一致,说明本实验结果可靠。
七、实验结论1. 本实验成功验证了光纤损耗的定义及其影响因素。
2. 插入法是一种简单、有效的光纤损耗测量方法。
3. 实验结果与理论计算值基本一致,说明实验方法可靠。
八、实验注意事项1. 在连接光纤跳线和光无源器件时,注意清洁光纤端面,避免灰尘和污垢对实验结果的影响。
2. 在测量光功率时,确保光功率计设置在正确的频率上。
一、光纤通信1.光纤有那些种类?多模光纤/单模2.多模光纤和单模光纤有什么区别?答:多模光纤允许多种(上百个)模式的光在纤芯内传输;芯径大(50um\62.5um),常用传输波长为1300/850nm,传输距离近,因此较多应用的局域环境内.单模光纤只允许单种模式的光在纤芯内传输.单模光纤芯径较小(10um左右),色散小,常用传输波长为1310nm/1550nm,传输距离远,所以常应用在干线上使用.3.光纤为什么会有衰耗?答:产生光纤衰减的原因有:本征特性、外力和对接等。
本征特性包括光纤的由于瑞利散射和固有吸收产生的固有衰减;光纤原材料的杂质导致的散射和吸收以及光纤本身几何尺寸的均匀性等。
光纤外力导致的衰耗为光纤因外力导致的光纤弯曲、断裂等产生的散射;以及光纤对接产生的均匀性和折射率变化等原因导致的损耗。
4.宏弯和微弯有什么区别?答:宏弯是指曲率半径比光纤直径大的多的弯曲,微弯是指曲率半径可以与光纤的横截面尺寸相比拟的弯曲。
5.1310/1550nm每公里的光纤损耗_受光纤等级影响,1310nm波长的损耗通常为0.36~0.4db/km;1550nm波长的损耗通常为0.22~0.25db/km之间。
____6.目前的光纤接头都有那几种答:按结构不同分为:FC、SC、ST、FDDI、LC、SMA、D-4、MU、MT-RJ、VF-45、MTP、MiniMAC、Biconic等等按插针端面分类:PC、APC、UPC、EUPC。
性能:APC>UPC>PC7.光纤连接器的损耗通常为多少答:通常为0.1~0.5db之间。
8.光纤的IOR代表什么意思答:光纤折射率。
9.什么叫光纤熔接?答:熔接是一种光纤的连接技术。
由于光纤链路需要有更长的传输距离,所以需要将不同芯的光纤连接在一起。
熔接是现有的连接技术中可以产生更小损耗的一种连接技术。
10.什么叫光回损?答:光回损是指入射光与反射光的比值的对数值。
光在光纤或器件中传输,由于菲涅尔反射(折射率变化引起)、后向瑞利散射(杂质微粒引起)以及方向性等因素产生的。
前言:光纤的应用在弱电系统中越来越普遍,可以说必用,了解一定的光纤知识还是有必要的正文:光纤是一种传输介质,是依照光的全反射的原理制造的。
光纤是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介,是一条以玻璃或塑胶纤维作为让讯息通过的传输媒介。
通常光纤与光缆光缆的供应商两个名词会被混淆。
多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。
光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害,如水,火,电击等。
光缆分为:光纤、缓冲层及披覆。
光纤和同轴电缆同轴电缆的供应商相似,只是没有网状屏蔽层。
中心是光传播的玻璃芯。
在多模光纤多模光纤的供应商中,芯的直径是15mm~50mm,大致与人的头发的粗细相当。
而单模光纤芯的直径为8mm~10mm。
在实际应用中,光纤的连接一般都是熔接,那么有接头就会有损耗什么是光纤熔接损耗:光纤接续后光线传输到接头处会产生一定的损耗量称之为熔接损耗或接续损耗。
形成损耗的原因:光纤熔接损耗主要是由光纤自身的传输损耗和光纤熔接接头处的熔接损耗组成。
由于光纤接续质量影响光纤线路传输损耗的客限、光纤线路无中继放大传输距离等参数,因此要尽可能降低降低光纤熔接接头损耗,以确保光纤CATV信号的传输质量。
光纤通信中发生的损耗,这种损耗首要是由光纤本身的传输损耗和光纤接头处的熔接损耗构成。
影响光纤熔接损耗的因素较多,与光纤的本身及现场施工有关。
努力降低光纤接头处的熔接损耗,则可增大光纤中继放大传输距离和提高光纤链路的衰减裕量。
可分为光纤本征要素和非本征要素两类:1.光纤本征要素是指光纤本身要素,首要有四点:(1)光纤模场直径纷歧致;(2)两根光纤芯径掉配;(3)纤芯截不圆;(4)纤芯与包层齐心度欠安。
其中光纤模场直径分歧影响最大,单模光纤的容限规范如下:模场直径:(9~10μm)±10%,即容限约±1μm;包层直径:125±3μm;模场齐心度误差≤6%,包层不圆度≤2%。
造成光纤衰减的多种原因 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0.8μm),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。 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(SiO2)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0.8~1.6μm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0.1~0.2μm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1μm以上的波长。不过,紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。例如,在0.6μm波长的可见光区,紫外吸收可达1dB/km,在0.8μm波长时降到0.2~0.3dB/km,而在1.2μm波长时,大约只有0.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2μm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2μm以上的波段不可能出现低损耗窗口,在1.85μm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(OHˉ) 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0.95μm、1.24μm和1.38μm,其中1.38μm波长的吸收损耗最为严重,对光纤的影响也最大。在1.38μm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。 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.
光纤的损耗近年来,光纤通信在许多领域得到了广泛的应用。实现光纤通信,一个重要的问题是尽
可能地降低光纤的损耗。所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减,单位为dB/km。光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继站间隔距离的远近,因此,了解并降低光纤的损耗对光纤通信有着重大的现实意义。 一、 光纤的吸收损耗 这是由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的,它们把光能以热能的形式消耗于光纤中,是光纤损耗中重要的损耗,吸收损耗包括以下几种: 1.物质本征吸收损耗 这是由于物质固有的吸收引起的损耗。它有两个频带,一个在近红外的8~12μm区域里,这个波段的本征吸收是由于振动。另一个物质固有吸收带在紫外波段,吸收很强时,它的尾巴会拖到0.7~1.1μm波段里去。 2.掺杂剂和杂质离子引起的吸收损耗 光纤材料中含有跃迁金属如铁、铜、铬等,它们有各自的吸收峰和吸收带并随它们价态不同而不同。由跃迁金属离子吸收引起的光纤损耗取决于它们的浓度。另外,OH-存在也产生吸收损耗,OH-的基本吸收极峰在2.7μm附近,吸收带在0.5~1.0μm范围。对于纯石英光纤,杂质引起的损耗影响可以不考虑。 3.原子缺陷吸收损耗 光纤材料由于受热或强烈的辐射,它会受激而产生原子的缺陷,造成对光的吸收,产生损耗,但一般情况下这种影响很小。
二、光纤的散射损耗 光纤内部的散射,会减小传输的功率,产生损耗。散射中最重要的是瑞利散射,它是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。 光纤材料在加热过程中,由于热骚动,使原子得到的压缩性不均匀,使物质的密度不均匀,进而使折射率不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来,它的尺寸比光波波长要小。光在传输时遇到这些比光波波长小,带有随机起伏的不均匀物质时,改变了传输方向,产生散射,引起损耗。另外,光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射,产生损耗。
三、波导散射损耗 这是由于交界面随机的畸变或粗糙所产生的散射,实际上它是由表面畸变或粗糙所引起的模式转换或模式耦合。一种模式由于交界面的起伏,会产生其他传输模式和辐射模式。由于在光纤中传输的各种模式衰减不同,在长距离的模式变换过程中,衰减小的模式变成衰减大的模式,连续的变换和反变换后,虽然各模式的损失会平衡起来,但模式总体产生额外的损耗,即由于模式的转换产生了附加损耗,这种附加的损耗就是波导散射损耗。要降低这种损耗,就要提高光纤制造工艺。对于拉得好或质量高的光纤,基本上可以忽略这种损耗。
四、光纤弯曲产生的辐射损耗 光纤是柔软的,可以弯曲,可是弯曲到一定程度后,光纤虽然可以导光,但会使光的传输途径改变。由传输模转换为辐射模,使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉,从而产生损耗。当弯曲半径大于5~10cm时,由弯曲造成的损耗可以忽略。