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多模光纤和单模光纤光衰

多模光纤和单模光纤光衰

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【摘要】:
光纤光衰是指光纤每单位长度上的衰减值,单位为dB/km,光纤衰减系数是多模光纤和单模光纤重要的特性参数之一,在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离,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,使光纤产生衰减的原因很多,例如吸收衰减,包括杂质吸收和本征吸收;散射衰减,包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等;其它衰减,包括微弯曲衰减等。

光纤光衰是指光纤每单位长度上的衰减值,单位为dB/km,光纤衰减系数是多模光纤和单模光纤重要的特性参数之一,在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离,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,使光纤产生衰减的原因很多,例如吸收衰减,包括杂质吸收和本征吸收;散射衰减,包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等;其它衰减,包括微弯曲衰减等。

 

其中主要的是杂质吸收引起衰减。在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强,它们是产生光信号衰减的重要因数。因此,要想获得低衰减光纤,必须对制造光纤用的原材料二氧化硅进行十分严格的化学提纯,使其杂质的含量降到几个PPb 以下。

 

光纤光衰的正常值在25DB左右,一般来说,光纤允许的光衰值是-40DB,但要想达到稳定的效果,建议光的损耗不能大于-25DB,因为-25DB是光终端设备正常、稳定运行的临界值。

 

对于单模光纤,单模光纤的纤芯直径为8。3μm,包层外直径125μm。按照0.18dB/km 的衰减。对于一个光信号,若经过EDFA 放大后输出功率为+5dBm ,其接收端的接收灵敏度若为-28dBm ,则放大增益为33dB ,除以衰减系数,除数距离为33/0.18=183公里,考虑老化等裕度,可传输120km 以上。

单模光纤在1310nm 和1550nm 波长区的衰减常数一般分别为0.3~0.4dB/km(1310nm) 和0.17~0.25dB/km(1550nm) 。ITU-TG.652 建议规定光纤在1310nm 和1550nm 的衰减常数应分别小于0.5dB/km 和0.4dB/km 。

 

 单模光纤,中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。后来又发现在1。31μm波长处,单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负,大小也正好相等。这就是说在1。31μm波长处,单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看,1。31μm处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样,1。31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口,也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1。31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的,因此这种光纤又称G652光纤。

 

 多模光纤的纤芯直径为50~62。5μm,包层外直径125μm,可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。

 

光纤损耗一般是随波长加长而减小,0。85μm的损耗为2。5dB/km,1。31μm的损耗为0。35dB/km,1。55μm的损耗为0。20dB/km,这是光纤的损耗,波长1。65μm以上的损耗趋向加大。由于OHˉ的吸收作用,0。90~1。30μm和1。34~1。52μm范围内都有损耗高峰,这两个范围未能充分利用。

 

衰减系数的表达式为:a= 10 lg Pi/Po 单位为dB/km 其中:Pi 为输入光功率值(W 瓦特),Po 为输出光功率值(W 瓦特)。假如某光纤的衰减系数为a=3dB/km,则意味着经过一公里光纤传输Pi/Po= 10 0.3= 2后,其光信号功率值减小了一半。长度为L 公里的光纤总的衰减值为A=aL 。

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