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光纖

[ 瀏覽次數(shù):約2891次 ] 發(fā)布日期:2017-03-08

光纖是一種傳輸介質(zhì),是依照光的全反射的原理制造的。光纖是一種將訊息從一端傳送到另一端的媒介,是一條以玻璃或塑膠纖維作為讓訊息通過(guò)的傳輸媒介。通常光纖與光纜兩個(gè)名詞會(huì)被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆,包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護(hù)結(jié)構(gòu)可防止周遭環(huán)境對(duì)光纖的傷害,如水,火,電擊等。光纜分為:光纖、緩沖層及披覆。光纖和同軸電纜相似,只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中,芯的直徑是15mm~50mm, 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8mm~10mm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套, 以使光纖保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套,用來(lái)保護(hù)封套。光纖通常被扎成束,外面有外殼保護(hù)。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體,它質(zhì)地脆,易斷裂,因此需要外加一保護(hù)層。 

光纖

微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中,使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常,光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)或一束激光將光脈沖傳送至光纖,光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測(cè)脈沖。

在日常生活中,由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多,光纖被用作長(zhǎng)距離的信息傳遞。

通常光纖與光纜兩個(gè)名詞會(huì)被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆,包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護(hù)層和絕緣層可防止周圍環(huán)境對(duì)光纖的傷害,如水、火、電擊等。光纜分為:纜皮、芳綸絲、緩沖層和光纖。光纖和同軸電纜相似,只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。

在多模光纖中,芯的直徑是50μm和62.5μm兩種, 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm,常用的是9/125μm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套, 俗稱包層,包層使得光線保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套,即涂覆層,用來(lái)保護(hù)包層。光纖通常被扎成束,外面有外殼保護(hù)。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體,它質(zhì)地脆,易斷裂,因此需要外加一保護(hù)層。

說(shuō)明:9/125μm指光纖的纖核為9μm,包層為125μm,9/125μm是單模光纖的一個(gè)重要的特征,50/125μm指指光纖的纖核為50μm,包層為125μm,50/125μm是多模光纖的一個(gè)重要的特征。

其中金磚國(guó)家光纜計(jì)劃是直接連通5個(gè)金磚國(guó)家的海底光纜項(xiàng)目,將于2014年初開工,2015年中啟用。該項(xiàng)目總長(zhǎng)3.4萬(wàn)千米,其中直接連通5個(gè)金磚國(guó)家的海底光纜長(zhǎng)約2.4萬(wàn)千米。

2013年,全球100G光纖的收入預(yù)計(jì)將首次超過(guò)10億美元。該公司分析了2013年一季度全球光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的財(cái)務(wù)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了一些趨勢(shì),包括一個(gè)令人失望的趨勢(shì),即市場(chǎng)的總體增長(zhǎng)仍然是困難的,只有日本的富士公司利潤(rùn)逐年增長(zhǎng)。

雖然光纖市場(chǎng)在第一季度出現(xiàn)衰退的情況并不少見,但這次下降令人擔(dān)憂是因?yàn)檫@已經(jīng)是連續(xù)第五個(gè)季度市場(chǎng)有所下降,并且季度收入達(dá)到六年來(lái)的最低值。

100G光纖的情況較為樂觀,不管環(huán)比、同比都表現(xiàn)出強(qiáng)勁增長(zhǎng)。2013年一季度,100G光纖的出貨量較2012年四季度增長(zhǎng)了41%,收入較2012年四季度增長(zhǎng)了24%。以此計(jì)算,年收入有望首次超過(guò)10億美元。2013年一季度,有20家供應(yīng)商出售100G光纖,將有更多的廠商加入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。供應(yīng)商持謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度,短期訂單量看漲,長(zhǎng)期訂單量并不樂觀。



目錄
光纖分類
光纖結(jié)構(gòu)及種類
光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)
光纖運(yùn)用
常用光纖測(cè)試儀器的性能
光功率計(jì)


光纖分類


根據(jù)不同光纖的分類標(biāo)準(zhǔn)的分類方法,同一根光纖將會(huì)有不同的名稱。

按光纖的材料分類

按照光纖的材料,可以將光纖的種類分為石英光纖和全塑光纖。

石英光纖一般是指由摻雜石英芯和摻雜石英包層組成的光纖。這種光纖有很低的損耗和中等程度的色散。目前通信用光纖絕大多數(shù)是石英光纖。

全塑光纖是一種通信用新型光纖,尚在研制、試用階段。全塑光纖具有損耗大、纖芯粗(直徑100~600μm)、數(shù)值孔徑(NA)大(一般為0.3~0.5,可與光斑較大的光源耦合使用)及制造成本較低等特點(diǎn)。目前,全塑光纖適合于較短長(zhǎng)度的應(yīng)用,如室內(nèi)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和船舶內(nèi)的通信等。

按光纖剖面折射率分布分類

按照光纖剖面折射率分布的不同,可以將光纖的種類分為階躍型光纖和漸變型光纖。

按傳輸模式分類

按照光纖傳輸?shù)哪J綌?shù)量,可以將光纖的種類分為多模光纖和單模光纖。

單模光纖是只能傳輸一種模式的光纖。單模光纖只能傳輸基模(最低階模),不存在模間時(shí)延差,具有比多模光纖大得多的帶寬,這對(duì)于高碼速傳輸是非常重要的。單模光纖的模場(chǎng)直徑僅幾微米(μm),其帶寬一般比漸變型多模光纖的帶寬高一兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,它適用于大容量、長(zhǎng)距離通信。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分類(按照ITU-T 建議分類)

為了使光纖具有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)制定了統(tǒng)一的光纖標(biāo)準(zhǔn)(G 標(biāo)準(zhǔn))。按照ITU-T 關(guān)于光纖的建議,可以將光纖的種類分為:

G.651 光纖(50/125μm 多模漸變型折射率光纖)

G.652 光纖(非色散位移光纖)

G.653 光纖(色散位移光纖DSF)

G.654 光纖(截止波長(zhǎng)位移光纖)

G.655 光纖(非零色散位移光纖)。

為了適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展需要,目前G.652 類光纖已進(jìn)一步分為了G.652A、G.652B、G.652C 三個(gè)子類,G.655 類光纖也進(jìn)一步分為了G.655A、G.655B 兩個(gè)子類。

按照IEC 標(biāo)準(zhǔn)分類,IEC 標(biāo)準(zhǔn)將光纖的種類分為

A 類多模光纖:

A1a 多模光纖(50/125μm 型多模光纖)

A1b 多模光纖(62.5/125μm 型多模光纖)

A1d 多模光纖(100/140μm 型多模光纖)

B 類單模光纖:

B1.1 對(duì)應(yīng)于G652 光纖,增加了B1.3 光纖以對(duì)應(yīng)于G652C 光纖

B1.2 對(duì)應(yīng)于G654 光纖

B2 光纖對(duì)應(yīng)于G.653 光纖

B4 光纖對(duì)應(yīng)于G.655 光纖



光纖結(jié)構(gòu)及種類


光及其特性:

1.光是一種電磁波

可見光部分波長(zhǎng)范圍是:390~760nm(納米)。大于760nm部分是紅外光,小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是:850nm,1310nm,1550nm三種。

2.光的折射,反射和全反射。

因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí),在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且,折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度時(shí),折射光會(huì)消失,入射光全部被反射回來(lái),這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的(即不同的物質(zhì)有不同的光折射率),相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

1.光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。光線在纖芯傳送,當(dāng)光纖射到纖芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時(shí),光線透不過(guò)界面,會(huì)全部反射回來(lái),繼續(xù)在纖芯內(nèi)向前傳送,而包層主要起到保護(hù)的作用。

2.數(shù)值孔徑:

入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸,只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同(AT&T CORNING)。

3.光纖的種類:

光纖的種類很多,根據(jù)用途不同,所需要的功能和性能也有所差異。但對(duì)于有線電視和通信用的光纖,其設(shè)計(jì)和制造的原則基本相同,諸如:①損耗小;②有一定帶寬且色散??;③接線容易;④易于成統(tǒng);⑤可靠性高;⑥制造比較簡(jiǎn)單;⑦價(jià)廉等。光纖的分類主要是從工作波長(zhǎng)、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的,茲將各種分類舉例如下。

(1)工作波長(zhǎng):紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖(0.85μm、1.3μm、1.55μm)。

(2)折射率分布:階躍(SI)型光纖、近階躍型光纖、漸變(GI)型光纖、其它(如三角型、W型、凹陷型等)。

(3)傳輸模式:?jiǎn)文9饫w(含偏振保持光纖、非偏振保持光纖)、多模光纖。

(4)原材料:石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復(fù)合材料光纖(如塑料包層、液體纖芯等)、紅外材料等。按被覆材料還可分為無(wú)機(jī)材料(碳等)、金屬材料(銅、鎳等)和塑料等。

(5)制造方法:預(yù)塑有汽相軸向沉積(VAD)、化學(xué)汽相沉積(CVD)等,拉絲法有管律法(Rod intube)和雙坩鍋法等。

石英光纖

石英光纖(Silica Fiber)是以二氧化硅(SiO2)為主要原料,并按不同的摻雜量,來(lái)控制纖芯和包層的折射率分布的光纖。石英(玻璃)系列光纖,具有低耗、寬帶的特點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于有線電視和通信系統(tǒng)。

石英玻璃光導(dǎo)纖維的優(yōu)點(diǎn)是損耗低,當(dāng)光波長(zhǎng)為1.0~1.7μm(約1.4μm附近),損耗只有1dB/km,在1.55μm處最低,只有0.2dB/km。

摻氟光纖

摻氟光纖(Fluorine Doped Fiber)為石英光纖的典型產(chǎn)品之一。通常,作為1.3μm波域的通信用光纖中,控制纖芯的摻雜物為二氧化鍺(GeO2),包層是用SiO2作成的。但接氟光纖的纖芯,大多使用SiO2,而在包層中卻是摻入氟素的。由于,瑞利散射損耗是因折射率的變動(dòng)而引起的光散射現(xiàn)象。所以,希望形成折射率變動(dòng)因素的摻雜物,以少為佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而,常用于包層的摻雜。

石英光纖與其它原料的光纖相比,還具有從紫外線光到近紅外線光的透光廣譜,除通信用途之外,還可用于導(dǎo)光和圖像傳導(dǎo)等領(lǐng)域。

紅外光纖

作為光通信領(lǐng)域所開發(fā)的石英系列光纖的工作波長(zhǎng),盡管用在較短的傳輸距離,也只能用于2μm。為此,能在更長(zhǎng)的紅外波長(zhǎng)領(lǐng)域工作,所開發(fā)的光纖稱為紅外光纖。紅外光纖(Infrared Optical Fiber)主要用于光能傳送。例如有:溫度計(jì)量、熱圖像傳輸、激光手術(shù)刀醫(yī)療、熱能加工等等,普及率尚低。

復(fù)合光纖

復(fù)合光纖(Compound Fiber)是在SiO2原料中,再適當(dāng)混合諸如氧化鈉(Na2O)、氧化硼(B2O3)、氧化鉀(K2O)等氧化物制作成多組分玻璃光纖,特點(diǎn)是多組分玻璃比石英玻璃的軟化點(diǎn)低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫(yī)療業(yè)務(wù)的光纖內(nèi)窺鏡。

氟氯化物光纖

氟化物光纖氯化物光纖(Fluoride Fiber)是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡(jiǎn)稱 ZBLAN(即將氟化鋯(ZrF2)、氟化鋇(BaF2)、氟化鑭(LaF3)、氟化鋁(AlF3)、氟化鈉(NaF)等氯化物玻璃原料簡(jiǎn)化成的縮語(yǔ)。主要工作在2~10μm波長(zhǎng)的光傳輸業(yè)務(wù)。由于ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性,正在進(jìn)行著用于長(zhǎng)距離通信光纖的可行性開發(fā),例如:其理論上的最低損耗,在3μm波長(zhǎng)時(shí)可達(dá)10-2~10-3dB/km,而石英光纖在1.55μm時(shí)卻在0.15-0.16dB/Km之間。ZBLAN光纖由于難于降低散射損耗,只能用在2.4~2.7μm的溫敏器和熱圖像傳輸,尚未廣泛實(shí)用。最近,為了利用ZBLAN進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸,正在研制1.3μm的摻鐠光纖放大器(PDFA)。

塑包光纖

塑包光纖(Plastic Clad Fiber)是將高純度的石英玻璃作成纖芯,而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較,具有纖芯粗、數(shù)值孔徑(NA)高的特點(diǎn)。因此,易與發(fā)光二極管LED光源結(jié)合,損耗也較小。所以,非常適用于局域網(wǎng)(LAN)和近距離通信。

塑料光纖

這是將纖芯和包層都用塑料(聚合物)作成的光纖。早期產(chǎn)品主要用于裝飾和導(dǎo)光照明及近距離光鍵路的光通信中。原料主要是有機(jī)玻璃(PMMA)、聚苯乙?。≒S)和聚碳酸酯(PC)。損耗受到塑料固有的C-H結(jié)合結(jié)構(gòu)制約,一般每km可達(dá)幾十dB。為了降低損耗正在開發(fā)應(yīng)用氟索系列塑料。由于塑料光纖(Plastic Optical fiber)的纖芯直徑為1000μm,比單模石英光纖大100倍,接續(xù)簡(jiǎn)單,而且易于彎曲施工容易。近年來(lái),加上寬帶化的進(jìn)度,作為漸變型(GI)折射率的多模塑料光纖的發(fā)展受到了社會(huì)的重視。最近,在汽車內(nèi)部LAN中應(yīng)用較快,未來(lái)在家庭LAN中也可能得到應(yīng)用。

單模光纖

單模光纖這是指在工作波長(zhǎng)中,只能傳輸一個(gè)傳播模式的光纖,通常簡(jiǎn)稱為單模光纖(SMF:Single ModeFiber)。目前,在有線電視和光通信中,是應(yīng)用最廣泛的光纖。由于,光纖的纖芯很細(xì)(約10μm)而且折射率呈階躍狀分布,當(dāng)歸一化頻率V參數(shù)<2.4時(shí),理論上,只能形成單模傳輸。另外,SMF沒有多模色散,不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬,再加上SMF的材料色散和結(jié)構(gòu)色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使傳輸頻帶更加拓寬。SMF中,因摻雜物不同與制造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖(DePr-essed Clad Fiber),其包層形成兩重結(jié)構(gòu),鄰近纖芯的包層,較外倒包層的折射率還低。

多模光纖

多模光纖將光纖按工作波長(zhǎng)以其傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖稱作多模光纖(MMF:MUlti ModeFiber)。纖芯直徑為50μm,由于傳輸模式可達(dá)幾百個(gè),與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。在歷史上曾用于有線電視和通信系統(tǒng)的短距離傳輸。自從出現(xiàn)SMF光纖后,似乎形成歷史產(chǎn)品。但實(shí)際上,由于MMF較SMF的芯徑大且與LED等光源結(jié)合容易,在眾多LAN中更有優(yōu)勢(shì)。所以,在短距離通信領(lǐng)域中MMF仍在重新受到重視。MMF按折射率分布進(jìn)行分類時(shí),有:漸變(GI)型和階躍(SI)型兩種。GI型的折射率以纖芯中心為最高,沿向包層徐徐降低。由于SI型光波在光纖中的反射前進(jìn)過(guò)程中,產(chǎn)生各個(gè)光路徑的時(shí)差,致使射出光波失真,色激較大。其結(jié)果是傳輸帶寬變窄,目前SI型MMF應(yīng)用較少。

色散位移光纖

單模光纖的工作波長(zhǎng)在1.3Pm時(shí),模場(chǎng)直徑約9Pm,其傳輸損耗約0.3dB/km。此時(shí),零色散波長(zhǎng)恰好在1.3pm處。石英光纖中,從原材料上看1.55pm段的傳輸損耗最小(約0.2dB/km)。由于現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的摻鉺光纖放大器(EDFA)是工作在1.55pm波段的,如果在此波段也能實(shí)現(xiàn)零色散,就更有利于應(yīng)用1.55Pm波段的長(zhǎng)距離傳輸。于是,巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結(jié)構(gòu)色散的合成抵消特性,就可使原在1.3Pm段的零色散,移位到1.55pm段也構(gòu)成零色散。因此,被命名為色散位移光纖(DSF:DispersionShifted Fiber)。加大結(jié)構(gòu)色散的方法,主要是在纖芯的折射率分布性能進(jìn)行改善。在光通信的長(zhǎng)距離傳輸中,光纖色散為零是重要的,但不是唯一的。其它性能還有損耗小、接續(xù)容易、成纜化或工作中的特性變化?。ò◤澢?、拉伸和環(huán)境變化影響)。DSF就是在設(shè)計(jì)中,綜合考慮這些因素。

色散平坦光纖

色散移位光纖(DSF)是將單模光纖設(shè)計(jì)零色散位于1.55pm波段的光纖。而色散平坦光纖(DFF:Dispersion Flattened Fiber)卻是將從1.3Pm到1.55pm的較寬波段的色散,都能作到很低,幾乎達(dá)到零色散的光纖稱作DFF。由于DFF要作到1.3pm~1.55pm范圍的色散都減少。就需要對(duì)光纖的折射率分布進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)。不過(guò)這種光纖對(duì)于波分復(fù)用(WDM)的線路卻是很適宜的。由于DFF光纖的工藝比較復(fù)雜,費(fèi)用較貴。今后隨著產(chǎn)量的增加,價(jià)格也會(huì)降低。

色散補(bǔ)償光纖

對(duì)于采用單模光纖的干線系統(tǒng),由于多數(shù)是利用1.3pm波段色散為零的光纖構(gòu)成的??墒?,現(xiàn)在損耗最小的1.55pm,由于EDFA的實(shí)用化,如果能在1.3pm零色散的光纖上也能令1.55pm波長(zhǎng)工作,將是非常有益的。因?yàn)?,?.3Pm零色散的光纖中,1.55Pm波段的色散約有16ps/km/nm之多。如果在此光纖線路中,插入一段與此色散符號(hào)相反的光纖,就可使整個(gè)光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補(bǔ)償光纖(DCF:DisPersion Compe-nsation Fiber)。DCF與標(biāo)準(zhǔn)的1.3pm零色散光纖相比,纖芯直徑更細(xì),而且折射率差也較大。DCF也是WDM光線路的重要組成部分。

偏振保持光纖

在光纖中傳播的光波,因?yàn)榫哂须姶挪ǖ男再|(zhì),所以,除了基本的光波單一模式之外,實(shí)質(zhì)上還存在著電磁場(chǎng)(TE、TM)分布的兩個(gè)正交模式。通常,由于光纖截面的結(jié)構(gòu)是圓對(duì)稱的,這兩個(gè)偏振模式的傳播常數(shù)相等,兩束偏振光互不干涉,但實(shí)際上,光纖不是完全地圓對(duì)稱,例如有著彎曲部分,就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)偏振模式之間的結(jié)合因素,在光軸上呈不規(guī)則分布。偏振光的這種變化造成的色散,稱之偏振模式色散(PMD)。對(duì)于現(xiàn)在以分配圖像為主的有線電視,影響尚不太大,但對(duì)于一些未來(lái)超寬帶有特殊要求的業(yè)務(wù),如:

①相干通信中采用外差檢波,要求光波偏振更穩(wěn)定時(shí);

②光機(jī)器等對(duì)輸入輸出特性要求與偏振相關(guān)時(shí);

③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時(shí);

④制作利用光干涉的光纖敏感器等,

凡要求偏振波保持恒定的情況下,對(duì)光纖經(jīng)過(guò)改進(jìn)使偏振狀態(tài)不變的光纖稱作偏振保持光纖(PMF:Polarization Maintaining fiber),或稱其為固定偏振光纖。

雙折射光纖

雙折射光纖是指在單模光纖中,可以傳輸相互正交的兩個(gè)固有偏振模式的光纖。折射率隨偏振方向變異的現(xiàn)象稱為雙折射。它又稱作PANDA光纖,即偏振保持與吸收減少光纖(Polarization-maintai-ning AND Absorption- reducing fiber)。它是在纖芯的橫向兩則,設(shè)置熱膨脹系數(shù)大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過(guò)程中,這些部分收縮,其結(jié)果在纖芯y方向產(chǎn)生拉伸,同時(shí)又在x方向呈現(xiàn)壓縮應(yīng)力。致使纖材出現(xiàn)光彈性效應(yīng),使折射率在X方向和y方向出現(xiàn)差異。依此原理達(dá)到偏振保持恒定的效果。

抗惡環(huán)境光纖

通信用光纖通常的工作環(huán)境溫度可在-40~+60℃之間,設(shè)計(jì)時(shí)也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下,對(duì)于更低溫或更高溫以及能在遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環(huán)境下,也能工作的光纖則稱作抗惡環(huán)境光纖(Hard Condition Resistant Fiber)。一般為了對(duì)光纖表面進(jìn)行機(jī)械保護(hù),多涂覆一層塑料??墒请S著溫度升高,塑料保護(hù)功能有所下降,致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料,如聚四氟乙稀(Teflon)等樹脂,即可工作在300℃環(huán)境。也有在石英玻璃表面涂覆鎳(Ni)和鋁(Al)等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖(Heat Resistant Fiber)。另外,當(dāng)光纖受到輻射線的照射時(shí),光損耗會(huì)增加。這是因?yàn)槭⒉Aв龅捷椛渚€照射時(shí),玻璃中會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷(也稱作色心:Colour Center),尤在0.4~0.7pm波長(zhǎng)時(shí)損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃,就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖(Radiation Resistant Fiber),多用于核發(fā)電站的監(jiān)測(cè)用光纖維鏡等。

密封涂層光纖

為了保持光纖的機(jī)械強(qiáng)度和損耗的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定,而在玻璃表面涂裝碳化硅(SiC)、碳化鈦(TiC)、碳(C)等無(wú)機(jī)材料,用來(lái)防止從外部來(lái)的水和氫的擴(kuò)散所制造的光纖(HCFHermeticallyCoated Fiber)。目前,通用的是在化學(xué)氣相沉積(CVD)法生產(chǎn)過(guò)程中,用碳層高速堆積來(lái)實(shí)現(xiàn)充分密封效應(yīng)。這種 碳涂覆光纖(CCF)能有效地截?cái)喙饫w與外界氫分子的侵入。據(jù)報(bào)道它在室溫的氫氣環(huán)境中可維持20年不增加損耗。當(dāng)然,它在防止水分侵入,延緩機(jī)械強(qiáng)度的疲勞進(jìn)程中,其疲勞系數(shù)(Fatigue Parameter)可達(dá)200以上。所以,HCF被應(yīng)用于嚴(yán)酷環(huán)境中要求可靠性高的系統(tǒng),例如海底光纜就是一例。

碳涂層光纖

在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖,稱之碳涂層光纖(CCF:Carbon CoatedFiber)。其機(jī)理是利用碳素的致密膜層,使光纖表面與外界隔離,以改善光纖的機(jī)械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封涂層光纖(HCF)的一種。

金屬涂層光纖

金屬涂層光纖(Metal Coated Fiber)是在光纖的表面涂布Ni、Cu、Al等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的,目的在于提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環(huán)境性光纖之一,也可作為電子電路的部件用。 早期產(chǎn)品是在拉絲過(guò)程中,涂布熔解的金屬作成的。由于此法因被玻璃與金屬的膨脹系數(shù)差異太大,會(huì)增微小彎曲損耗,實(shí)用化率不高。近期,由于在玻璃光纖的表面采用低損耗的非電解鍍膜法的成功,使性能大有改善。

摻稀土光纖

在光纖的纖芯中,摻雜如鉺(Er)、欽(Nd)、鐠(Pr)等稀土族元素的光纖。1985年英國(guó)的索斯安普頓(Sourthampton)大學(xué)的佩思(Payne)等首先發(fā)現(xiàn)摻雜稀土元素的光纖(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振蕩和光放大的現(xiàn)象。于是,從此揭開了慘餌等光放大的面紗,現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的1.55pmEDFA就是利用摻餌的單模光纖,利用1.47pm的激光進(jìn)行激勵(lì),得到1.55pm光信號(hào)放大的。另外,摻鐠的氟化物光纖放大器(PDFA)正在開發(fā)中。

喇曼光纖

喇曼效應(yīng)是指往某物質(zhì)中射人頻率f的單色光時(shí),在散射光中會(huì)出現(xiàn)頻率f之外的f±fR, f±2fR等頻率的散射光,對(duì)此現(xiàn)象稱喇曼效應(yīng)。由于它是物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)與格子運(yùn)動(dòng)之間的能量交換所產(chǎn)生的。當(dāng)物質(zhì)吸收能量時(shí),光的振動(dòng)數(shù)變小,對(duì)此散射光稱斯托克斯(stokes)線。反之,從物質(zhì)得到能量,而振動(dòng)數(shù)變大的散射光,則稱反斯托克斯線。于是振動(dòng)數(shù)的偏差FR,反映了能級(jí),可顯示物質(zhì)中固有的數(shù)值。 利用這種非線性媒體做成的光纖,稱作喇曼光纖(RF:Raman Fiber)。為了將光封閉在細(xì)小的纖芯中,進(jìn)行長(zhǎng)距離傳播,就會(huì)出現(xiàn)光與物質(zhì)的相互作用效應(yīng),能使信號(hào)波形不畸變,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸。 當(dāng)輸入光增強(qiáng)時(shí),就會(huì)獲得相干的感應(yīng)散射光。應(yīng)用感應(yīng)喇曼散射光的設(shè)備有喇曼光纖激光器,可供作分光測(cè)量電源和光纖色散測(cè)試用電源。另外,感應(yīng)喇曼散射,在光纖的長(zhǎng)距離通信中,正在研討作為光放大器的應(yīng)用。

偏心光纖

標(biāo)準(zhǔn)光纖的纖芯是設(shè)置在包層中心的,纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同,也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀,作成不同狀態(tài)或?qū)鼘哟┛仔纬僧愋徒Y(jié)構(gòu)的。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光纖,稱這些光纖叫異型光纖。 偏心光纖(Excentric Core Fiber),它是異型光纖的一種。其纖芯設(shè)置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由于纖芯靠近外表,部分光場(chǎng)會(huì)溢出包層傳播(稱此為漸消彼,Evanescent Wave)。利用這一現(xiàn)象,就可檢測(cè)有無(wú)附著物質(zhì)以及折射率的變化。 偏心光纖(ECF)主要用作檢測(cè)物質(zhì)的光纖敏感器。與光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)的測(cè)試法組合一起,還可作分布敏感器用。

發(fā)光光纖

采用含有熒光物質(zhì)制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時(shí),產(chǎn)生的熒光一部分,可經(jīng)光纖閉合進(jìn)行傳輸?shù)墓饫w。 發(fā)光光纖(Luminescent Fiber)可以用于檢測(cè)輻射線和紫外線,以及進(jìn)行波長(zhǎng)變換,或用作溫度敏感器、化學(xué)敏感器。在輻射線的檢測(cè)中也稱作閃光光纖(Scintillation Fiber)。 發(fā)光光纖從熒光材料和摻雜的角度上,正在開發(fā)著塑料光纖。

多芯光纖

通常的光纖是由一個(gè)纖芯區(qū)和圍繞它的包層區(qū)構(gòu)成的。但多芯光纖(Multi Core Fiber)卻是一個(gè)共同的包層區(qū)中存在多個(gè)纖芯的。由于纖芯的相互接近程度,可有兩種功能。 其一是纖芯間隔大,即不產(chǎn)生光耦會(huì)的結(jié)構(gòu)。這種光纖,由于能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中,可以作成具有多個(gè)纖芯的帶狀光纜,而在非通信領(lǐng)域,作為光纖傳像束,有將纖芯作成成千上萬(wàn)個(gè)的。 其二是使纖芯之間的距離靠近,能產(chǎn)生光波耦合作用。利用此原理正在開發(fā)雙纖芯的敏感器或光回路器件。

空心光纖

將光纖作成空心,形成圓筒狀空間,用于光傳輸?shù)墓饫w,稱作空心光纖(Hollow Fiber)。 空心光纖主要用于能量傳送,可供X射線、紫外線和遠(yuǎn)紅外線光能傳輸??招墓饫w結(jié)構(gòu)有兩種:一是將玻璃作成圓筒狀,其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由于,光的大部分可在無(wú)損耗的空氣中傳播,具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內(nèi)面的反射率接近1,以減少反射損耗。為了提高反射率,有在簡(jiǎn)內(nèi)設(shè)置電介質(zhì),使工作波長(zhǎng)段損耗減少的。例如可以作到波長(zhǎng)10.6pm損耗達(dá)幾dB/m的。

高分子光導(dǎo)纖維

按材質(zhì)分,有無(wú)機(jī)光導(dǎo)纖維和高分子光導(dǎo)纖維,目前在工業(yè)上大量應(yīng)用的是前者。無(wú)機(jī)光導(dǎo)纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英,主要原料為四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過(guò)渡金屬離子雜質(zhì)含量低于10ppb。除此之外,OH-離子要求低于10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多,主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等。這種材料尚未普及。高分子光導(dǎo)纖維是以透明聚合物制得的光導(dǎo)纖維,由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲制得的纖維,外層為含氟聚合物或有機(jī)硅聚合物等。

高分子光導(dǎo)纖維的光損耗較高,1982年,日本電信電報(bào)公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材,光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導(dǎo)纖維的特點(diǎn)是能制大尺寸,大數(shù)值孔徑的光導(dǎo)纖維,光源耦合效率高,撓曲性好,微彎曲不影響導(dǎo)光能力,配列、粘接容易,便于使用,成本低廉。但光損耗大,只能短距離應(yīng)用。光損耗在10~100dB/km的光導(dǎo)纖維,可傳輸幾百米。

保偏光纖

保偏光纖:保偏光纖傳輸線偏振光,廣泛用于航天、航空、航海、工業(yè)制造技術(shù)及通信等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在以光學(xué)相干檢測(cè)為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中,使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變,提高相干信躁比,以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的高精度測(cè)量。保偏光纖作為一種特種光纖,主要應(yīng)用于光纖陀螺,光纖水聽器等傳感器和DWDM、EDFA等光纖通信系統(tǒng)。由于光纖陀螺及光纖水聽器等可用于軍用慣導(dǎo)和聲吶,屬于高新科技產(chǎn)品,而保偏光纖又是其核心部件,因而保偏光纖一直被西方發(fā)達(dá)國(guó)家列入對(duì)我禁運(yùn)的清單。 保偏光纖在拉制過(guò)程中,由于光纖內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷會(huì)造成保偏性能的下降,即當(dāng)線偏振光沿光纖的一個(gè)特征軸傳輸時(shí),部分光信號(hào)會(huì)耦合進(jìn)入另一個(gè)與之垂直的特征軸,最終造成出射偏振光信號(hào)偏振消光比的下降. 這種缺陷就是影響光纖內(nèi)的雙折射效應(yīng). 保偏光纖中,雙折射效應(yīng)越強(qiáng),波長(zhǎng)越短,保持傳輸光偏振態(tài)越好。

保偏光纖的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展方向

保偏光纖在今后幾年內(nèi)將有較大的市場(chǎng)需求。隨著世界新技術(shù)的飛速發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷開發(fā) ,保偏光纖將沿著以下幾個(gè)方向發(fā)展:

(1)采用光子晶體光纖新技術(shù)制造新型的高性能保偏光纖 ;

(2)開發(fā)溫度適應(yīng)性保偏光纖 ,以適應(yīng)航空航天等領(lǐng)域環(huán)境的要求;

(3)開發(fā)出各種摻稀土保偏光纖 ,滿足光放大器等器件應(yīng)用的需求;

(4)開發(fā)氟化物保偏光纖 ,促進(jìn)纖維光學(xué)干涉技術(shù)在紅外天文學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展;

(5)低衰減保偏光纖 :隨著單模光纖技術(shù)的不斷完善 ,損耗、 材料色散和波導(dǎo) 色散已經(jīng)不再是影響光纖通信的主要因素 ,單模光纖的偏振模色散( PMD) 逐漸成為限制光纖通信質(zhì)量的最嚴(yán)重的瓶頸 ,在10 Gbit / s及以上的高 速光纖通信系統(tǒng)中表現(xiàn)尤為突出。

(6)利用克爾效應(yīng)和法拉第旋光效應(yīng)制造偏振光器件。

另外根據(jù)光纖頭不一樣還有:C-Lens. G-Lens.格林透鏡

4.常用光纖規(guī)格:

單模:8/125μm,9/125μm,10/125μm

多模:50/125μm,歐洲標(biāo)準(zhǔn)

62.5/125μm,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè),醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò):100/140μm,200/230μm

塑料:98/1000μm,用于汽車控制



光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)


直到1960年,美國(guó)科學(xué)家Maiman發(fā)明了世界上第一臺(tái)激光器后,為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年,人們對(duì)光傳輸介質(zhì)進(jìn)行了攻關(guān),終于制成了低損耗光纖,從而奠定了光通訊的基石。從此,光通訊進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。

光纖傳輸有許多突出的優(yōu)點(diǎn):

頻帶寬

頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高,可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。在VHF頻段,載波頻率為48.5MHz~300Mhz。帶寬約250MHz,只能傳輸27套電視和幾十套調(diào)頻廣播??梢姽獾念l率達(dá)100000GHz,比VHF頻段高出一百多萬(wàn)倍。盡管由于光纖對(duì)不同頻率的光有不同的損耗,使頻帶寬度受到影響,但在最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá)30000GHz。目前單個(gè)光源的帶寬只占了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫,好的單模光纖可達(dá)10GHz以上),采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波,進(jìn)行波分復(fù)用,可以容納上百萬(wàn)個(gè)頻道。

損耗低

在同軸電纜組成的系統(tǒng)中,最好的電纜在傳輸800MHz信號(hào)時(shí),每公里的損耗都在40dB以上。相比之下,光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多,傳輸1.31um的光,每公里損耗在0.35dB以下若傳輸1.55um的光,每公里損耗更小,可達(dá)0.2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍,使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外,光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn),一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引入均衡器進(jìn)行均衡;二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。

重量輕

因?yàn)楣饫w非常細(xì),單模光纖芯線直徑一般為4um~10um,外徑也只有125um,加上防水層、加強(qiáng)筋、護(hù)套等,用4~48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm,比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多,加上光纖是玻璃纖維,比重小,使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn),安裝十分方便。

抗干擾能力強(qiáng)

因?yàn)楣饫w的基本成分是石英,只傳光,不導(dǎo)電,不受電磁場(chǎng)的作用,在其中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁場(chǎng)的影響,故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。也正因?yàn)槿绱?,在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽,因而利于保密。

保真度高

因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大,不會(huì)因?yàn)榉糯笠胄碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好,就可高保真地傳輸電視信號(hào)。實(shí)際測(cè)試表明,好的調(diào)幅光纖系統(tǒng)的載波組合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交調(diào)指標(biāo)cM也在60dB以上,遠(yuǎn)高于一般電纜干線系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)。

工作性能可靠

我們知道,一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多,發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器),可靠性自然也就高,加上光纖設(shè)備的壽命都很長(zhǎng),無(wú)故障工作時(shí)間達(dá)50萬(wàn)~75萬(wàn)小時(shí),其中壽命最短的是光發(fā)射機(jī)中的激光器,最低壽命也在10萬(wàn)小時(shí)以上。故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非??煽康摹?/span>

成本不斷下降

目前,有人提出了新摩爾定律,也叫做光學(xué)定律(Optical Law)。該定律指出,光纖傳輸信息的帶寬,每6個(gè)月增加1倍,而價(jià)格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展,為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料(石英)來(lái)源十分豐富,隨著技術(shù)的進(jìn)步,成本還會(huì)進(jìn)一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價(jià)格會(huì)越來(lái)越高。顯然,今后光纖傳輸將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),成為建立全省、以至全國(guó)有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。



光纖運(yùn)用


高分子光導(dǎo)纖維開發(fā)之初,僅用于汽車照明燈的控制和裝飾?,F(xiàn)在主要用于醫(yī)學(xué)、裝飾、汽車、船舶等方面,以顯示元件為主。在通信和圖像傳輸方面,高分子光導(dǎo)纖維的應(yīng)用日益增多,工業(yè)上用于光導(dǎo)向器、顯示盤、標(biāo)識(shí)、開關(guān)類照明調(diào)節(jié)、光學(xué)傳感器等。

通信應(yīng)用

光導(dǎo)纖維可以用在通信技術(shù)里。1979年9月,一條3.3公里的120路光纜通信系統(tǒng)在北京建成,幾年后上海、天津、武漢等地也相繼鋪設(shè)了光纜線路,利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通信。

多模光導(dǎo)纖維做成的光纜可用于通信,它的傳導(dǎo)性能良好,傳輸信息容量大,一條通路可同時(shí)容納數(shù)十人通話??梢酝瑫r(shí)傳送數(shù)十套電視節(jié)目,供自由選看。

利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行的通信叫光纖通信。一對(duì)金屬電話線至多只能同時(shí)傳送一千多路電話,而根據(jù)理論計(jì)算,一對(duì)細(xì)如蛛絲的光導(dǎo)纖維可以同時(shí)通一百億路電話!鋪設(shè)1000公里的同軸電纜大約需要500噸銅,改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。沙石中就含有石英,幾乎是取之不盡的。

醫(yī)學(xué)應(yīng)用

光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡可導(dǎo)入心臟和腦室,測(cè)量心臟中的血壓、血液中氧的飽和度、體溫等。用光導(dǎo)纖維連接的激光手術(shù)刀已在臨床應(yīng)用,并可用作光敏法治癌。

另外,利用光導(dǎo)纖維制成的內(nèi)窺鏡,可以幫助醫(yī)生檢查胃、食道、十二指腸等的疾病。光導(dǎo)纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管,它有輸送光線、傳導(dǎo)圖像的本領(lǐng),又有柔軟、靈活,可以任意彎曲等優(yōu)點(diǎn),可以通過(guò)食道插入胃里。光導(dǎo)纖維把胃里的圖像傳出來(lái),醫(yī)生就可以窺見胃里的情形,然后根據(jù)情況進(jìn)行診斷和治療。

傳感器應(yīng)用

光導(dǎo)纖維可以把陽(yáng)光送到各個(gè)角落,還可以進(jìn)行機(jī)械加工。計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、汽車配電盤等也已成功地用光導(dǎo)纖維傳輸光源或圖像。如與敏感元件組合或利用本身的特性,則可以做成各種傳感器,測(cè)量壓力、流量、溫度、位移、光澤和顏色等。在能量傳輸和信息傳輸方面也獲得廣泛的應(yīng)用。

藝術(shù)應(yīng)用

由于光纖的良好的物理特性,光纖照明和LED照明已越來(lái)越成為藝術(shù)裝修美化的用途?!?yīng)用如下:

門頭店名(標(biāo)設(shè))和LOGO采用粗光纖制作光暈照明。

門頭的局部輪廓采用Φ18(Φ14)的側(cè)光纖進(jìn)行照明。

場(chǎng)所外立面局部采用光纖三維鏡。

采用藝術(shù)分布的光纖點(diǎn)陣,配置光纖照明YY-S150光纖掃描機(jī)。

在草坪上布置光纖地?zé)簟?/span>

光纖瀑布、光纖立體球等藝術(shù)造型。

同時(shí)也用在裝飾顯示、廣告顯示。

光纖也可以用作各種視覺藝術(shù)的展示等,光纖的特性得到充分的應(yīng)用,如圖所示:

光纖成為裝飾品:利用光纖發(fā)光的特性,可以做成各種色彩的熒光光纖,滿天星光纖花瓶,做禮品晚會(huì)用,還是室內(nèi)裝飾都很漂亮: 如下圖:

井下探測(cè)技術(shù)

過(guò)去,石油工業(yè)只能利用現(xiàn)有的技術(shù)開采油氣儲(chǔ)量,常常無(wú)法滿足快速投資回收和最大化油氣采收率的需求,并導(dǎo)致原油采收率平均只有35%左右。井下系統(tǒng)供應(yīng)商預(yù)測(cè),通過(guò)利用智能井技術(shù)可以使原油采收率提高到50%~60%。

在開發(fā)井中傳感器之前,收集井下信息的唯一方法是測(cè)井。測(cè)井方法雖然能提供有價(jià)值的數(shù)據(jù),但作業(yè)成本高,并有可能對(duì)井產(chǎn)生損害。因此,需要更好的井下技術(shù)提高無(wú)干擾流動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。

可以共同提高采收率的技術(shù)有:

·電子井下傳感器,提供定點(diǎn)溫度和壓力監(jiān)測(cè);

·流量和含水量傳感器;

·井下電-液壓操控流動(dòng)控制系統(tǒng);

·基于實(shí)時(shí)油藏動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù);

·優(yōu)化油藏模擬;

·高溫光纖井下傳感器;

·電子與光纖井口濕式連接系統(tǒng)。

過(guò)去幾年,傳感器技術(shù)愈來(lái)愈多地從其它行業(yè)轉(zhuǎn)向海上和井下,特別是光纖傳感器技術(shù),光纖傳感器極大地提高了高溫系統(tǒng)的可靠性。近期,大型井下設(shè)備供應(yīng)商經(jīng)常與光纖探測(cè)技術(shù)專業(yè)公司合作或收購(gòu)這類公司,充分證實(shí)了這項(xiàng)技術(shù)的潛力。

光纖傳感器系列包括3項(xiàng)被證實(shí)的核心技術(shù)和1項(xiàng)待開發(fā)的技術(shù):

·分布式溫度探測(cè)(DTS)。該項(xiàng)技術(shù)憑借一定長(zhǎng)度的光纖監(jiān)測(cè)不同位置上溫度的變化。其溫度分辨率為0.1oC,位置分辨率為1m(光纖長(zhǎng)度大于10000m)。

·光纖還可以作為直接讀值的機(jī)械點(diǎn)源傳感器。最簡(jiǎn)單的形式,可能只是一個(gè)空腔,隨外部壓力改變長(zhǎng)度,入射到空腔的光信號(hào)強(qiáng)度隨空腔長(zhǎng)度而下降。光纖傳送設(shè)備允許在一根光纖上組合多個(gè)傳感器,測(cè)量不同物理變量。

·化學(xué)探測(cè)。專業(yè)光纖的開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用正在增長(zhǎng),它們對(duì)化學(xué)物質(zhì)的存在和豐度比較敏感。這種技術(shù)還不太先進(jìn),但很有發(fā)展?jié)摿Α?/span>

光纖收發(fā)器

光纖收發(fā)器是一種將短距離的雙絞線電信號(hào)和長(zhǎng)距離的光信號(hào)進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元,在很多地方也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器。產(chǎn)品一般應(yīng)用在以太網(wǎng)電纜無(wú)法覆蓋、必須使用光纖來(lái)延長(zhǎng)傳輸距離的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,且通常定位于寬帶城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用;同時(shí)在幫助把光纖最后一公里線路連接到城域網(wǎng)和更外層的網(wǎng)絡(luò)上也發(fā)揮了巨大的作用。

企業(yè)在進(jìn)行信息化基礎(chǔ)建設(shè)時(shí),通常更多地關(guān)注路由器、交換機(jī)乃至網(wǎng)卡等用于節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,卻往往忽略介質(zhì)轉(zhuǎn)換這種非網(wǎng)絡(luò)核心必不可少的設(shè)備。特別是在一些要求信息化程度高、數(shù)據(jù)流量較大的政府機(jī)構(gòu)和企業(yè),網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)需要直接上連到以光纖為傳輸介質(zhì)的骨干網(wǎng),而企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)一般為銅線,確保數(shù)據(jù)包在不同網(wǎng)絡(luò)間順暢傳輸?shù)慕橘|(zhì)轉(zhuǎn)換設(shè)備成為必需品。

收發(fā)器分類

目前國(guó)外和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光纖收發(fā)器的廠商很多,產(chǎn)品線也極為豐富。為了保證與其他廠家的網(wǎng)卡、中繼器、集線器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的完全兼容,光纖收發(fā)器產(chǎn)品必須嚴(yán)格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),除此之外,在EMC防電磁輻射方面應(yīng)符合FCC Part15。時(shí)下由于國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商正在大力建設(shè)小區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng),因此光纖收發(fā)器產(chǎn)品的用量也在不斷提高,以更好地滿足接入網(wǎng)的建設(shè)需要。

隨著光纖收發(fā)器產(chǎn)品的多樣化發(fā)展,其分類方法也各異,但各種分類方法之間又有著一定的關(guān)聯(lián)。

按光纖性質(zhì)分類

單模光纖收發(fā)器:傳輸距離20公里至120公里

多模光纖收發(fā)器:傳輸距離2公里到5公里

按光纖來(lái)分,可以分為多模光纖收發(fā)器和單模光纖收發(fā)器。由于使用的光纖不同,收發(fā)器所能傳輸?shù)木嚯x也不一樣,多模收發(fā)器一般的傳輸距離在2公里到5公里之間,而單模收發(fā)器覆蓋的范圍可以從20公里至120公里。需要指出的是因傳輸距離的不同,光纖收發(fā)器本身的發(fā)射功率、接收靈敏度和使用波長(zhǎng)也會(huì)不一樣。

如5公里光纖收發(fā)器的發(fā)射功率一般在-20~-14db之間,接收靈敏度為-30db,使用1310nm的波長(zhǎng);而120公里光纖收發(fā)器的發(fā)射功率多在-5~0dB之間,接收靈敏度為-38dB,使用1550nm的波長(zhǎng)。

按所需光纖分類:

單纖光纖收發(fā)器:接收發(fā)送的數(shù)據(jù)在一根光纖上傳輸

雙纖光纖收發(fā)器:接收發(fā)送的數(shù)據(jù)在一對(duì)光纖上傳輸

顧名思義,單纖設(shè)備可以節(jié)省一半的光纖,即在一根光纖上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送,在光纖資源緊張的地方十分適用。這類產(chǎn)品采用了波分復(fù)用的技術(shù),使用的波長(zhǎng)多為1310nm和1550nm。但由于單纖收發(fā)器產(chǎn)品沒有統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),因此不同廠商產(chǎn)品在互聯(lián)互通時(shí)可能會(huì)存在不兼容的情況。另外由于使用了波分復(fù)用,單纖收發(fā)器產(chǎn)品普遍存在信號(hào)衰耗大的特點(diǎn)。目前市面上的光纖收發(fā)器多為雙纖產(chǎn)品,此類產(chǎn)品較為成熟和穩(wěn)定,但需要更多的光纖。

按工作層次/速率分類

100M以太網(wǎng)光纖收發(fā)器:工作在物理層

10/100M以太網(wǎng)光纖收發(fā)器:工作在數(shù)據(jù)鏈路層

按工作層次/速率來(lái)分,可以分為單10M、100M的光纖收發(fā)器、10/100M自適應(yīng)的光纖收發(fā)器和1000M光纖收發(fā)器。其中單10M和100M的收發(fā)器產(chǎn)品工作在物理層,在這一層工作的收發(fā)器產(chǎn)品是按位來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。該轉(zhuǎn)發(fā)方式具有轉(zhuǎn)發(fā)速度快、通透率高、時(shí)延低等方面的優(yōu)勢(shì),適合應(yīng)用于速率固定的鏈路上,同時(shí)由于此類設(shè)備在正常通信前沒有一個(gè)自協(xié)商的過(guò)程,因此在兼容性和穩(wěn)定性方面做得更好。

而10/100M光纖收發(fā)器是工作在數(shù)據(jù)鏈路層,在這一層光纖收發(fā)器使用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制,這樣轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制對(duì)接收到的每一個(gè)數(shù)據(jù)包都要讀取它的源MAC地址、目的MAC地址和數(shù)據(jù)凈荷,并在完成CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)以后才將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的好處一來(lái)可以防止一些錯(cuò)誤的幀在網(wǎng)絡(luò)中傳播,占用寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源,同時(shí)還可以很好地防止由于網(wǎng)絡(luò)擁塞造成的數(shù)據(jù)包丟失,當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路飽和時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)可以將無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)先放在收發(fā)器的緩存中,等待網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣既減少了數(shù)據(jù)沖突的可能又保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕虼?0/100M的光纖收發(fā)器適合于工作在速率不固定的鏈路上。

格林透鏡

按結(jié)構(gòu)分類

桌面式(獨(dú)立式)光纖收發(fā)器:獨(dú)立式用戶端設(shè)備

機(jī)架式(模塊化)光纖收發(fā)器:安裝于十六槽機(jī)箱,采用集中供電方式

按結(jié)構(gòu)來(lái)分,可以分為桌面式(獨(dú)立式)光纖收發(fā)器和機(jī)架式光纖收發(fā)器。桌面式光纖收發(fā)器適合于單個(gè)用戶使用,如滿足樓道中單臺(tái)交換機(jī)的上聯(lián)。機(jī)架式(模塊化)光纖收發(fā)器適用于多用戶的匯聚,如小區(qū)的中心機(jī)房必須滿足小區(qū)內(nèi)所有交換機(jī)的上聯(lián),使用機(jī)架便于實(shí)現(xiàn)對(duì)所有模塊型光纖收發(fā)器的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一供電,目前國(guó)內(nèi)的機(jī)架多為16槽產(chǎn)品,即一個(gè)機(jī)架中最多可加插16個(gè)模塊式光纖收發(fā)器。

按管理類型分類

非網(wǎng)管型收發(fā)器:即插即用,通過(guò)硬件撥碼開關(guān)設(shè)置電口工作模式

網(wǎng)管型收發(fā)器:支持電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理

按網(wǎng)管來(lái)分,可以分為網(wǎng)管型光纖收發(fā)器和非網(wǎng)管型光纖收發(fā)器。隨著網(wǎng)絡(luò)向著可運(yùn)營(yíng)可管理的方向發(fā)展,大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商都希望自己網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備均能做到可遠(yuǎn)程網(wǎng)管的程度,光纖收發(fā)器產(chǎn)品與交換機(jī)、路由器一樣也逐步向這個(gè)方向發(fā)展。對(duì)于可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器還可以細(xì)分為局端可網(wǎng)管和用戶端可網(wǎng)管。局端可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器主要是機(jī)架式產(chǎn)品,多采用主從式的管理結(jié)構(gòu),即一個(gè)主網(wǎng)管模塊可串聯(lián)N個(gè)從網(wǎng)管模塊,每個(gè)從網(wǎng)管模塊定期輪詢它所在子架上所有光纖收發(fā)器的狀態(tài)信息,向主網(wǎng)管模塊提交。主網(wǎng)管模塊一方面需要輪詢自己機(jī)架上的網(wǎng)管信息,另一方面還需收集所有從子架上的信息,然后匯總并提交給網(wǎng)管服務(wù)器。如武漢烽火網(wǎng)絡(luò)所提供的OL200系列網(wǎng)管型光纖收發(fā)器產(chǎn)品支持1(主) 9(從)的網(wǎng)管結(jié)構(gòu),一次性最多可管理150個(gè)光纖收發(fā)器。

按電源分類

內(nèi)置電源:內(nèi)置開關(guān)電源為電信級(jí)電源

外置電源:外置變壓器電源多使用在民用設(shè)備上

按電源來(lái)分,可以分為內(nèi)置電源和外置電源兩種。其中內(nèi)置開關(guān)電源為電信級(jí)電源,而外置變壓器電源多使用在民用設(shè)備上。前者的優(yōu)勢(shì)在于能支持超寬的電源電壓,更好地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、濾波和設(shè)備電源保護(hù),減少機(jī)械式接觸造成的外置故障點(diǎn);后者的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備體積小巧和價(jià)格便宜。

按工作方式分類

全雙工方式(full duplex)是指當(dāng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分流,分別由兩根不同的傳輸線傳送時(shí),通信雙方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作,這樣的傳送方式就是全雙工制,如圖1所示。在全雙工方式下,通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器,因此,能控制數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送。全雙工方式無(wú)需進(jìn)行方向的切換,因此,沒有切換操作所產(chǎn)生的時(shí)間延遲。

半雙式方式(half duplex)是指使用同一根傳輸線既作接收又作發(fā)送,雖然數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上傳送,但通信雙方不能同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù),這樣的傳送方式就是半雙工制。采用半雙工方式時(shí),通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和接收器,通過(guò)收/發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線上,進(jìn)行方向的切換,因此,會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲。 目前市面上有些晶片,只能使用全雙工環(huán)境,無(wú)法支持半雙工,若接至其他品牌的交換機(jī)(N-Way Switch)或集線器(HUB),其又使用半雙工模式,則一定會(huì)造成嚴(yán)重的沖撞及丟包。

光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)

直到1960年,美國(guó)科學(xué)家Maiman發(fā)明了世界上第一臺(tái)激光器后,為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年,人們對(duì)光傳輸介質(zhì)進(jìn)行了攻關(guān),終于制成了低損耗光纖,從而奠定了光通訊的基石。從此,光通訊進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。   光纖傳輸有許多突出的優(yōu)點(diǎn):

1、頻帶寬

頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高,可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。在VHF頻段,載波頻率為48.5MHz~300Mhz。帶寬約250MHz,只能傳輸27套電視和幾十套調(diào)頻廣播??梢姽獾念l率達(dá)100000GHz,比VHF頻段高出一百多萬(wàn)倍。盡管由于光纖對(duì)不同頻率的光有不同的損耗,使頻帶寬度受到影響,但在最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá)30000GHz。目前單個(gè)光源的帶寬只占了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫,好的單模光纖可達(dá)10GHz以上),采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波,進(jìn)行波分復(fù)用,可以容納上百萬(wàn)個(gè)頻道。

2.損耗低

在同軸電纜組成的系統(tǒng)中,最好的電纜在傳輸800MHz信號(hào)時(shí),每公里的損耗都在40dB以上。相比之下,光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多,傳輸1、31um的光,每公里損耗在0.35dB以下若傳輸1.55um的光,每公里損耗更小,可達(dá)0.2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍,使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外,光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn),一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進(jìn)行均衡;二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。

3.重量輕

因?yàn)楣饫w非常細(xì),單模光纖芯線直徑一般為4um~10um,外徑也只有125um,加上防水層、加強(qiáng)筋、護(hù)套等,用4~48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm,比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多,加上光纖是玻璃纖維,比重小,使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn),安裝十分方便。

4.抗干擾能力強(qiáng)

因?yàn)楣饫w的基本成分是石英,只傳光,不導(dǎo)電,不受電磁場(chǎng)的作用,在其中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁場(chǎng)的影響,故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。也正因?yàn)槿绱?,在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽,因而利于保密。

5.保真度高

因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大,不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好,就可高保真地傳輸電視信號(hào)。實(shí)際測(cè)試表明,好的調(diào)幅光纖系統(tǒng)的載波組合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交調(diào)指標(biāo)cM也在60dB以上,遠(yuǎn)高于一般電纜干線系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)。

6.工作性能可靠

我們知道,一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多,發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器),可靠性自然也就高,加上光纖設(shè)備的壽命都很長(zhǎng),無(wú)故障工作時(shí)間達(dá)50萬(wàn)~75萬(wàn)小時(shí),其中壽命最短的是光發(fā)射機(jī)中的激光器,最低壽命也在10萬(wàn)小時(shí)以上。故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非常可靠的。

7.成本不斷下降

目前,有人提出了新摩爾定律,也叫做光學(xué)定律(Optical Law)。該定律指出,光纖傳輸信息的帶寬,每6個(gè)月增加1倍,而價(jià)格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展,為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料(石英)來(lái)源十分豐富,隨著技術(shù)的進(jìn)步,成本還會(huì)進(jìn)一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價(jià)格會(huì)越來(lái)越高。顯然,今后光纖傳輸將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),成為建立全省、以至全國(guó)有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。   結(jié)構(gòu)原理 光導(dǎo)纖維是由兩層折射率不同的玻璃組成。內(nèi)層為光內(nèi)芯,直徑在幾微米至幾十微米,外層的直徑0.1~0.2mm。一般內(nèi)芯玻璃的折射率比外層玻璃大1%。根據(jù)光的折射和全反射原理,當(dāng)光線射到內(nèi)芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時(shí),光線透不過(guò)界面,全部反射。這時(shí)光線在界面經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的全反射,以鋸齒狀路線在內(nèi)芯向前傳播,最后傳至纖維的另一端。這種光導(dǎo)纖維屬皮芯型結(jié)構(gòu)。若內(nèi)芯玻璃折射率是均勻的,在界面突然變化降低至外層玻璃的折射率,稱為階躍型結(jié)構(gòu)。如內(nèi)芯玻璃斷面折射率從中心向外變化到低折射率的外層玻璃,稱為梯度型結(jié)構(gòu)。外層玻璃具有光絕緣性和防止內(nèi)芯玻璃受污染。另一類光導(dǎo)纖維稱自聚焦型結(jié)構(gòu),它好似由許多微雙凸透鏡組合而成,迫使入射光線逐漸自動(dòng)地向中心方向會(huì)聚,這類纖維中心的折射率最高,向四周連續(xù)均勻地減少,至邊緣為最低。

光纖在應(yīng)用中的損耗

光纖傳輸損耗的產(chǎn)生原因是多方面的,在光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)中,最值得關(guān)注的是光纖使用中引起傳輸損耗的原因以及如何減少這些損耗。光纖使用中引起的傳輸損耗主要有接續(xù)損耗(光纖的固有損耗、熔接損耗和活動(dòng)接頭損耗)和非接續(xù)損耗(彎曲損耗和其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境所造成的損耗)兩類。 光纖的傳輸損耗特性是決定光網(wǎng)絡(luò)傳輸距離、傳輸穩(wěn)定性和可靠性的最重要因素之一。

1、接續(xù)損耗及其解決方案

1.1接續(xù)損耗

光纖的接續(xù)損耗主要包括:光纖本征因素造成的固有損耗和非本征因素造成的熔接損耗及活動(dòng)接頭損耗三種


(1) 光纖固有損耗 主要源于光纖模場(chǎng)直徑不一致;光纖芯徑失配;纖芯截面不圓;纖芯與包層同心度不佳四點(diǎn);其中影響最大的是模場(chǎng)直徑不一致。

(2)熔接損耗 非本征因素的熔接損耗主要由軸向錯(cuò)位;軸心(折角)傾斜;端面分離(間隙);光纖端面不完整;折射率差;光纖端面不清潔以及接續(xù)人員操作水平、操作步驟、熔接機(jī)電極清潔程度、熔接參數(shù)設(shè)置、工作環(huán)境清潔程度等其他因素造成。

(3)活動(dòng)接頭損耗 非本征因素的活動(dòng)接頭損耗主要由活動(dòng)連接器質(zhì)量差、接觸不良、不清潔以及與熔接損耗相同的一些因素(如軸向錯(cuò)位、端面間隙、折角、折射率差等)造成。

1.2解決接續(xù)損耗的方案

(1)工程設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)工作中應(yīng)選用特性一致的優(yōu)質(zhì)光纖 一條線路上盡量采用同一批次的優(yōu)質(zhì)名牌裸纖,以求光纖的特性盡量匹配,使模場(chǎng)直徑對(duì)光纖熔接損耗的影響降到最低程度。

(2)光纜施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程和要求進(jìn)行

配盤時(shí)盡量做到整盤配置(單盤≥500米),以盡量減少接頭數(shù)量。敷設(shè)時(shí)嚴(yán)格按纜盤編號(hào)和端別順序布放,使損耗值達(dá)到最小。

(3)挑選經(jīng)驗(yàn)豐富訓(xùn)練有素的接續(xù)人員進(jìn)行接續(xù)和測(cè)試

接續(xù)人員的水平直接影響接續(xù)損耗的大小,接續(xù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照光纖熔接工藝流程進(jìn)行接續(xù),嚴(yán)格控制接頭損耗,熔接過(guò)程中時(shí)刻使用光域反射儀(OTDR)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(接續(xù)損耗≤0.08dB/個(gè)),不符合要求的應(yīng)重新熔接。使用光時(shí)域反射儀(OTDR)時(shí),應(yīng)從兩個(gè)方向測(cè)量接頭的損耗,并求出這兩個(gè)結(jié)果的平均值,消除單向OTDR測(cè)量的人為因素誤差。

(4)保證接續(xù)環(huán)境符合要求

嚴(yán)禁在多塵及潮濕的環(huán)境中露天操作,光纜接續(xù)部位及工具、材料應(yīng)保持清潔,不得讓光纖接頭受潮,準(zhǔn)備切割的光纖必須清潔,不得有污物。切割后光纖不得在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)尤其是在多塵潮濕的環(huán)境中。接續(xù)環(huán)境溫度過(guò)低時(shí),應(yīng)采取必要的升溫措施。

(5)制備完善的光纖端面

光纖端面的制備是光纖接續(xù)最為關(guān)鍵的工序。光纖端面的完善與否是決定光纖接續(xù)損耗的重要原因之一。優(yōu)質(zhì)的端面應(yīng)平整,無(wú)毛刺、無(wú)缺損,且與軸線垂直,光纖端面的軸線傾角應(yīng)小于0.3度,呈現(xiàn)一個(gè)光滑平整的鏡面,且保持清潔,避免灰塵污染。應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的切割刀,并正確使用切割刀切割光纖。裸纖的清潔、切割和熔接應(yīng)緊密銜接,不可間隔過(guò)長(zhǎng)。移動(dòng)光纖時(shí)要輕拿輕放,防止與其他物件擦碰而損傷光纖端面。

(6)正確使用熔接機(jī)

正確使用熔接機(jī)是降低光纖接續(xù)損耗的重要保證和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

①應(yīng)嚴(yán)格按照熔接機(jī)的操作說(shuō)明和操作流程,正確操作熔接機(jī)。

②合理放置光纖,將光纖放置到熔接機(jī)的V型槽中時(shí),動(dòng)作要輕巧。這是因?yàn)閷?duì)纖芯直徑為10 nm的單模光纖而言,若要熔接損耗小于0.1dB,則光纖軸線的徑向偏移要小于0.8nm。

③根據(jù)光纖類型正確合理地設(shè)置熔接參數(shù)(預(yù)放電電流、時(shí)間及主放電電流、主放電時(shí)間等)。

④在使用中和使用后應(yīng)及時(shí)去除熔接機(jī)中的灰塵(特別是夾具、各鏡面和v型槽內(nèi)的粉塵和光纖碎末)。

⑤熔接機(jī)電極的使用壽命一般約2000次,使用時(shí)間較長(zhǎng)后電極會(huì)被氧化,導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增加。此時(shí)可拆下電極,用蘸酒精的醫(yī)用脫脂棉輕輕擦拭后再裝到熔接機(jī)上,并放電清洗一次。若多次清洗后放電電流仍偏大,則須重新更換電極。

(7)盡量選用優(yōu)質(zhì)合格的活動(dòng)連接器,保證連接器性能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定活動(dòng)接頭的插入損耗應(yīng)控制在0.3 dB/個(gè)以下(甚至更低),附加損耗不大于0.2 dB/個(gè)

(8)活動(dòng)接頭應(yīng)接插良好、耦合緊密,防止漏光現(xiàn)象

(9)保證活動(dòng)連接器清潔

施工、維護(hù)中應(yīng)注意清洗插頭和適配器(法蘭盤)并保證機(jī)房和設(shè)備環(huán)境的清潔,嚴(yán)防插頭和適配器(法蘭盤)有污物和灰塵,盡量減少散射損耗。

2、非接續(xù)損耗及其解決方案

2.1非接續(xù)損耗

光纖使用中引起的非接續(xù)損耗主要有彎曲損耗和其它施工因素及應(yīng)用環(huán)境造成的損耗。

(1)彎曲造成的輻射損耗 當(dāng)光纖受到很大的彎折,彎曲半徑與其纖芯直徑具有可比性時(shí),它的傳輸特性會(huì)發(fā)生變化。大量的傳導(dǎo)模被轉(zhuǎn)化成輻射模,不再繼續(xù)傳輸,而是進(jìn)入包層被涂覆層或包層吸收,從而引起光纖的附加損耗。光纖的彎曲損耗有宏彎曲損耗和微彎曲損耗兩種類型。

①宏彎損耗 光纖的曲率半徑比光纖直徑大的多的彎曲(宏彎)引起的附加損耗,主要原因有:路由轉(zhuǎn)彎和敷設(shè)中的彎曲;光纖光纜的各種預(yù)留造成的彎曲(預(yù)留圈、各種拿彎、自然彎曲);接頭盒中光纖的盤留、機(jī)房及設(shè)備內(nèi)尾纖的盤繞等。

②微彎損耗 光纖軸產(chǎn)生μm級(jí)的彎曲(微彎)引起的附加損耗,主要原因有:光纖成纜時(shí),支承表面微小的不規(guī)則引起各部分應(yīng)力不均勻而形成的隨機(jī)性微彎;纖芯與包層的分界面不光滑形成的微彎;光纜敷設(shè)時(shí),各處張力不均勻而形成的微彎;光纖受到的側(cè)壓力不均勻而形成的微彎;光纖遇到溫度變化,因熱脹冷縮形成的微彎。

(2)其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境造成的損耗

①不規(guī)范的光纜上架引起的損耗。層絞式松套結(jié)構(gòu)光纜容易產(chǎn)生此類損耗,原因在于,其一是光纜上架處多根松套管相互扭絞;其二是使用扎帶將松套管綁扎到接頭盒的容纖盤卡口時(shí),使松套管出現(xiàn)急彎;其三是光纜上架時(shí)金屬加強(qiáng)構(gòu)件與光纖松套管出現(xiàn)上下錯(cuò)位。這些因素會(huì)引起損耗增大。

②熱縮不良的熱熔保護(hù)引起的損耗。原因主要有,其一是熱熔保護(hù)管自身的質(zhì)量問題,熱熔后出現(xiàn)扭曲,產(chǎn)生氣泡;其二是熔接機(jī)的加熱器加熱時(shí),加熱參數(shù)設(shè)置不當(dāng),造成熱熔保護(hù)管變形或產(chǎn)生氣泡;其三是熱縮管不干凈、有灰塵或沙礫,熱熔時(shí)對(duì)接續(xù)點(diǎn)有損傷,引起損耗增大。

③直埋光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因在于,其一是光纜埋深不夠,受到載重物體碾壓后受損;其二是光纜路由選擇不當(dāng),因環(huán)境和地形變化使光纜受到超出其容許負(fù)荷范圍的外力;其三是光纜溝底不平,光纜出現(xiàn)拱起、掛起現(xiàn)象,回填后有殘余應(yīng)力;其四是其它原因造成光纜外護(hù)層受損傷而進(jìn)水,造成氫損。

④架空光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因主要有,其一是在光纜敷設(shè)施工中,光纜打小圈、彎折、扭曲及打背扣,牽引時(shí)猛拉、出現(xiàn)浪涌,瞬間最大牽引力過(guò)大;其二是光纜掛鉤使用不當(dāng),卡掛方向不一致出現(xiàn)蛇行彎,間隔過(guò)于稀疏,光纜因垂度過(guò)大而受力;其三是盤留于桿上的光纜未固定牢固,光纜受到長(zhǎng)期外力和短期沖擊力而遭到損傷;其四是光纜布防太緊,沒考慮光纜的自然伸長(zhǎng)率;其五是其它原因造成光纜外護(hù)層受損傷而進(jìn)水,造成氫損。

⑤管道光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因在于,其一是光纜采用網(wǎng)套法布防時(shí),牽引速度控制不好,光纜出現(xiàn)打背扣、浪涌;其二是穿放光纜時(shí),沒有布防塑料子管,光纜被擦傷;其三是其它原因造成光纜外護(hù)層受損傷而進(jìn)水,造成氫損。

⑥機(jī)房、設(shè)備內(nèi)尾纖和光纖跳線綁扎、盤繞不規(guī)范,出現(xiàn)交叉纏繞等現(xiàn)象造成損耗。

⑦光纜接頭盒質(zhì)量不良,接頭盒封裝、安裝不規(guī)范,因外界作用造成接頭盒受到損傷等,造成進(jìn)水而出現(xiàn)氫損。

⑧光纜在架設(shè)過(guò)程中的拉伸變形,接續(xù)盒中夾固光纜壓力太大,容纖盤中熱熔管卡壓過(guò)緊,容纖盤中光纖盤繞不規(guī)范等引起的損耗。

2.2解決非接續(xù)損耗的方案

(1)工程查勘設(shè)計(jì)、施工中,應(yīng)選擇最佳路由和線路敷設(shè)方式。

(2)組建、選擇一支高素質(zhì)的施工隊(duì)伍,保證施工質(zhì)量,這一點(diǎn)至關(guān)重要,任何施工中的疏忽都有可能造成光纖損耗增大。

(3)設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)中,積極采取切實(shí)有效的光纜線路 “四防”措施(防雷、防電、防蝕、防機(jī)械損傷),加強(qiáng)防護(hù)工作。

(4)使用支架托起纜盤布放光纜,不要把纜盤放倒后采用類似從線軸上放的辦法布放光纜,不要讓光纜受到扭力。光纜布放時(shí),應(yīng)統(tǒng)一指揮,加強(qiáng)聯(lián)絡(luò),要采用科學(xué)合理的牽引方法。布防速度不應(yīng)過(guò)快;連續(xù)布防長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng),必要時(shí)應(yīng)采用倒“8”字,從中間向兩頭布放。在拐彎處等有可能損傷光纜的地方一定要小心并采取必要的保護(hù)手段。遇到在鬧市區(qū)布放光纜等需要臨時(shí)盤放光纜的情況時(shí),使用8字形盤留,不讓光纜受到扭力。

(5)光纜布放時(shí),必須注意允許的額定拉力和彎曲半徑的限制,在光纜敷設(shè)施工中,嚴(yán)禁光纜打小圈及彎折、扭曲,防止打背扣和浪涌現(xiàn)象。牽引力不超過(guò)光纜允許的80%,瞬間最大牽引力不超過(guò)100%,牽引力應(yīng)加在光纜的加強(qiáng)件上,特別注意不能猛拉和發(fā)生扭結(jié)現(xiàn)象。光纜轉(zhuǎn)彎時(shí)彎曲半徑應(yīng)不小于光纜外徑的15~20倍。

(6)不要使用劣質(zhì)的,尤其是已經(jīng)彎曲變形的熱縮套管,這樣的套管在熱縮時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力,施加在光纖上使損耗增加。攜帶、存放套管時(shí),注意清潔,不要讓異物進(jìn)入套管。

(7)在接續(xù)操作時(shí),要根據(jù)收容盤的尺寸決定開剝長(zhǎng)度,盡量開剝長(zhǎng)一些,使光纖較從容的盤繞在收盤內(nèi)(盤留長(zhǎng)度為60~100cm)。應(yīng)該重視熔接后光纖的收容(光纖的盤纖和固定),盤纖時(shí),盤圈的半徑越大,弧度越大,整個(gè)線路的損耗越小,所以一定要保持一定的半徑(R≥40mm),避免產(chǎn)生不必要的損耗,大芯數(shù)光纜接續(xù)的關(guān)鍵在收容。接續(xù)操作時(shí),開纜刀切入光纜的深度要把握好,不要把松套管壓扁使光纖受力。采用合格接頭材料并按照規(guī)范和操作要求,正確封裝、安裝接頭盒。

(8)機(jī)房?jī)?nèi)盡量整潔,尾纖應(yīng)該有圈繞帶保護(hù),或單獨(dú)給尾纖使用一個(gè)線,不使尾纖之間或與其他連線之間交叉纏繞,也盡量不要把尾纖(即使是臨時(shí)使用)放在腳可以踩到的地方。光纜終端時(shí)注意避免跳線在走線中出現(xiàn)直角,特別是不應(yīng)用塑料帶將跳線扎成為直角,否則光纖因長(zhǎng)期受應(yīng)力影響引起損耗增大。跳線在拐彎時(shí)應(yīng)走曲線,彎曲半徑應(yīng)不小于40mm。布放中要保證跳線不受力、不受壓,以避免跳線長(zhǎng)期的應(yīng)力疲勞。光纖成端操作(ODF)時(shí),不要將尾纖捆扎太緊。

(9)加強(qiáng)光纜線路的日常維護(hù)和技術(shù)維修工作。

光纖入戶(FTTH)是信息時(shí)代發(fā)展的必然,光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是數(shù)字地球的明天。伴隨著各級(jí)各類光纖通信網(wǎng)絡(luò)的大量建設(shè)和運(yùn)行,正視和解決光纖使用中引起的傳輸損耗問題必將在光纖通信工程設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)中極大地改善和優(yōu)化光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。


常用光纖測(cè)試儀器的性能


常用光纖測(cè)試表有:光功率計(jì)、穩(wěn)定光源、光萬(wàn)用表、光時(shí)域反射儀(OTDR)和光故障定位儀。

光功率計(jì): 用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中,測(cè)量光功率是最基本的。非常像電子學(xué)中的萬(wàn)用表,在光纖測(cè)量中,光功率計(jì)是重負(fù)荷常用表,光纖技術(shù)人員應(yīng)該人手一個(gè)。通過(guò)測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率,一臺(tái)光功率計(jì)就能夠*價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用,則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性,并幫助*估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

穩(wěn)定光源: 對(duì)光系統(tǒng)發(fā)射已知功率和波長(zhǎng)的光。穩(wěn)定光源與光功率計(jì)結(jié)合在一起,可以測(cè)量光纖系統(tǒng)的光損耗。對(duì)現(xiàn)成的光纖系統(tǒng),通常也可把系統(tǒng)的發(fā)射端機(jī)當(dāng)作穩(wěn)定光源。如果端機(jī)無(wú)法工作或沒有端機(jī),則需要單獨(dú)的穩(wěn)定光源。穩(wěn)定光源的波長(zhǎng)應(yīng)與系統(tǒng)端機(jī)的波長(zhǎng)盡可能一致。在系統(tǒng)安裝完畢后,經(jīng)常需要測(cè)量端到端損耗,以便確定連接損耗是否滿足設(shè)計(jì)要求,如:測(cè)量連接器、接續(xù)點(diǎn)的損耗以及光纖本體損耗。

光萬(wàn)用表: 用來(lái)測(cè)量光纖鏈路的光功率損耗。有以下兩種光萬(wàn)用表:

1、由獨(dú)立的光功率計(jì)和穩(wěn)定光源組成。

2、光功率計(jì)和穩(wěn)定光源結(jié)合為一體的集成測(cè)試系統(tǒng)。

在短距離局域網(wǎng)(LAN)中,端點(diǎn)距離在步行或談話之內(nèi),技術(shù)人員可在任意一端成功地使用經(jīng)濟(jì)性組合光萬(wàn)用表,一端使用穩(wěn)定光源另一端使用光功率計(jì)。對(duì)長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),技術(shù)人員應(yīng)該在每端裝備完整的組合或集成光萬(wàn)用表。

當(dāng)選擇儀表時(shí),溫度或許是最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)場(chǎng)便攜式設(shè)備應(yīng)在-18℃(無(wú)濕度控制)至50℃(95[%]濕度)

光時(shí)域反射儀(OTDR)及故障定位儀(Fault Locator): 表現(xiàn)為光纖損耗與距離的函數(shù)。借助于OTDR,技術(shù)人員能夠看到整個(gè)系統(tǒng)輪廓,識(shí)別并測(cè)量光纖的跨度、接續(xù)點(diǎn)和連接頭。在診斷光纖故障的儀表中,OTDR是最經(jīng)典的,也是最昂貴的儀表。與光功率計(jì)和光萬(wàn)用表的兩端測(cè)試不同,OTDR僅通過(guò)光纖的一端就可測(cè)得光纖損耗。OTDR軌跡線給出系統(tǒng)衰減值的位置和大小,如:任何連接器、接續(xù)點(diǎn)、光纖異形、或光纖斷點(diǎn)的位置及其損耗大小。

OTDR可被用于以下三個(gè)方面:

1、在敷設(shè)前了解光纜的特性(長(zhǎng)度和衰減)。

2、得到一段光纖的信號(hào)軌跡線波形。

3、在問題增加和連接狀況每況愈下時(shí),定位嚴(yán)重故障點(diǎn)。

故障定位儀(Fault Locator)是OTDR的一個(gè)特殊版本,故障定位儀可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)光纖故障所在,而不需OTDR的復(fù)雜操作步驟,其價(jià)格也只是OTDR的幾分之一。

選擇光纖測(cè)試儀表,一般需考慮以下四個(gè)方面的因素:即確定你的系統(tǒng)參數(shù)、工作環(huán)境、比較性能要素、儀表的維護(hù)

確定你的系統(tǒng)參數(shù)

工作波長(zhǎng)(nm)三個(gè)主要的傳輸窗口為850nm,1300nm 及 1550nm。

光源種類(LED或激光):在短距離應(yīng)用中,由于經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原因,大多數(shù)低速局域網(wǎng)LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多數(shù)高速系統(tǒng)>100Mbs使用激光光源長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)。

光纖種類(單模/多模)以及芯/涂覆層直徑(um):標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SM)為9/125um,盡管某些其它特殊單模光纖應(yīng)該仔細(xì)辨認(rèn)。典型的多模光纖(MM)包括50/125、 62.5/125、100/140 和 200/230 um。

連接器種類:國(guó)內(nèi)常見的連接器包括:FC-PC,F(xiàn)C-APC,SC-PC,SC-APC,ST等。最新的連接器則有:LC,MU,MT-RJ等

可能的最大鏈路損耗。

損耗估算/系統(tǒng)的容限。

明確你的工作環(huán)境

對(duì)用戶/購(gòu)買者來(lái)講,選擇一臺(tái)野外現(xiàn)場(chǎng)用儀表,溫度標(biāo)準(zhǔn)或許是最嚴(yán)格的。通常,野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量必須在嚴(yán)峻的環(huán)境中使用,推薦現(xiàn)場(chǎng)便攜式儀表的工作溫度應(yīng)該從-18℃~50℃,同時(shí)儲(chǔ)運(yùn)溫度為-40~+60℃(95[%]RH)。實(shí)驗(yàn)室的儀器僅需在較窄的控制范圍5~50℃工作。

不像實(shí)驗(yàn)室儀表能夠采用交流供電,現(xiàn)場(chǎng)便攜式儀表對(duì)儀表電源通常要求較為苛刻,否則會(huì)影響工作效率。另外,儀器的電源供電問題還經(jīng)常是引起儀器故障或損壞的一個(gè)重要誘因。因此,用戶應(yīng)該考慮和權(quán)衡如下因素:

1、內(nèi)裝電池的位置應(yīng)便于用戶更換。

2、新電池或滿充電池的最少工作時(shí)間要達(dá)到10小時(shí)(一個(gè)工作日)。然而電池工作壽命的目標(biāo)值應(yīng)在40~50小時(shí)(一周)以上,以確保技術(shù)人員和儀器的最佳工作效率。

3、使用電池的型號(hào)越普通越好,如通用9V或1.5V五號(hào)干電池等,因?yàn)檫@些通用電池非常容易就地找到或購(gòu)得。

4、普通干電池優(yōu)于可充電電池(如:鉛-酸、鎳鎘電池),因?yàn)槌潆婋姵卮蠖啻嬖凇坝洃洝眴栴}、包裝不標(biāo)準(zhǔn)、不容易買到、環(huán)保問題等。

以前,要找到符合上述所有四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的便攜式測(cè)試儀器幾乎是不可能的?,F(xiàn)在,采用最現(xiàn)代CMOS電路制造技術(shù)的藝術(shù)化光功率計(jì),僅用一般五號(hào)干電池(隨處可得),即可工作100小時(shí)以上。另外一些實(shí)驗(yàn)室型號(hào)提供雙電源(AC和內(nèi)部電池)以增加其適應(yīng)性。

如同手提電話一樣,光纖測(cè)試儀表同樣具有眾多的外觀包裝形式。低于1.5公斤的手持式表一般沒有許多虛飾,只提供基本功能和性能;半便攜式儀表(大于1.5公斤)通常具備更復(fù)雜的或擴(kuò)展的功能;實(shí)驗(yàn)室儀器是專為控制實(shí)驗(yàn)室/生產(chǎn)場(chǎng)合設(shè)計(jì)的,具備AC供電。

比較性能要素:這里是選擇步驟的第三步,包括每種光測(cè)試設(shè)備的詳細(xì)分析。


光功率計(jì)


對(duì)于任何光纖傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù),光功率測(cè)量是必不可少的。在光纖領(lǐng)域,沒有光功率計(jì),任何工程、實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或電話維護(hù)設(shè)施都無(wú)法工作。例如:光功率計(jì)可用于測(cè)量激光光源和LED光源的輸出功率;用于確認(rèn)光纖鏈路的損耗估算;其中最重要的是,它是測(cè)試光學(xué)元器件(光纖、連接器、接續(xù)子、衰減器等)的性能指標(biāo)的關(guān)鍵儀器。

針對(duì)用戶的具體應(yīng)用,要選擇適合的光功率計(jì),應(yīng)該關(guān)注以下各點(diǎn):

1、選擇最優(yōu)的探頭類型和接口類型

2、*價(jià)校準(zhǔn)精度和制造校準(zhǔn)程序,與你的光纖和接頭要求范圍相匹配。

3、確定這些型號(hào)與你的測(cè)量范圍和顯示分辨率相一致。

4、具備直接插入損耗測(cè)量的 dB功能。

幾乎在光功率計(jì)所有性能中,光探頭是最應(yīng)仔細(xì)選擇的部件。光探頭是一個(gè)固態(tài)光電二極管,它從光纖網(wǎng)絡(luò)中接收耦合光,并將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。可以使用專用的連接器接口(僅適用一種連接類型)輸入到探頭,或用通用接口UCI(使用螺扣連接)適配器。UCI能接受絕大多數(shù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器?;谶x定波長(zhǎng)的校準(zhǔn)因子,光功率計(jì)電路將探頭輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換,把光功率讀數(shù)以dBm方式顯示(絕對(duì)dB等于1 mW, 0dBm=1mW)在屏幕上。

選擇光功率計(jì)最重要的標(biāo)準(zhǔn)是使光探頭類型與預(yù)期的工作波長(zhǎng)范圍相匹配。下表匯總了基本的選擇。值得一提的是,在進(jìn)行測(cè)量時(shí),InGaAs在三個(gè)傳輸窗口都有上佳表現(xiàn),與鍺相比InGaAs具有在所有三個(gè)窗口更為平坦的頻譜特性,在1550nm窗口有更高的測(cè)量精度,同時(shí)具有優(yōu)越的溫度穩(wěn)定性和低噪聲特性。

光功率測(cè)量是任何光纖傳輸系統(tǒng)的制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)中必不可少的部分。

下一個(gè)因素與校準(zhǔn)精度息息相關(guān)。功率計(jì)是與你應(yīng)用相一致的方式校準(zhǔn)的嗎?即:光纖和連接器的性能標(biāo)準(zhǔn)與你的系統(tǒng)要求相一致。應(yīng)分析是什么原因?qū)е掠貌煌倪B接適配器測(cè)量值不確定?充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的,雖然NIST(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所)建立了美國(guó)標(biāo)準(zhǔn),但是來(lái)自不同生產(chǎn)廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。

第三個(gè)步驟是確定符合你測(cè)量范圍需求的光功率計(jì)型號(hào)。以dBm為單位表示,測(cè)量范圍(量程)是全面的參數(shù),包括確定輸入信號(hào)的最小/最大范圍(這樣光功率計(jì)可以保證所有精度,線性度(BELLCORE 確定為+0.8dB)和分辨率(通常0.1 dB or 0.01 dB)是否滿足應(yīng)用要求。

光功率計(jì)的最重要選擇標(biāo)準(zhǔn)是光探頭類型與預(yù)期的工作范圍相匹配。

第四,大多數(shù)光功率計(jì)具備dB 功能(相對(duì)功率),直接讀取光損耗在測(cè)量中非常實(shí)用。低成本的光功率計(jì)通常不提供此功能。沒有dB功能,技術(shù)人員必須記下單獨(dú)的參考值和測(cè)量值,然后計(jì)算其差值。所以dB功能給使用者以相對(duì)損耗測(cè)量,因而提高生產(chǎn)率,減少人工計(jì)算錯(cuò)誤。

現(xiàn)在,用戶對(duì)光功率計(jì)具有的基本特性和功能的選擇已經(jīng)減少,但是,部分用戶要考慮特殊需求----包括:計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)紀(jì)錄、外部接口等。

穩(wěn)定光源

在測(cè)量損耗過(guò)程中,穩(wěn)定光源(SLS)發(fā)射已知功率和波長(zhǎng)的光進(jìn)入光系統(tǒng)。對(duì)特定波長(zhǎng)光源(SLS)校準(zhǔn)的光功率計(jì)/光探頭,從光纖網(wǎng)絡(luò)中接收光,將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。為確保損耗測(cè)量精度,盡可能使光源仿真所用傳輸設(shè)備特性:

1、波長(zhǎng)相同,并采用相同的光源類型(LED,激光)。

2、在測(cè)量期間,輸出功率和頻譜的穩(wěn)定性(時(shí)間和溫度穩(wěn)定性)。

3、提供相同的連接接口,并采用同類型光纖。

4、輸出功率大小滿足最壞情況下系統(tǒng)損耗的測(cè)量。

當(dāng)傳輸系統(tǒng)需要單獨(dú)穩(wěn)定光源時(shí),光源的最優(yōu)選擇應(yīng)模擬系統(tǒng)光端機(jī)的特性和測(cè)量需求。選擇光源應(yīng)考慮如下方面:

激光管 (LD) 來(lái)自LD發(fā)射的光,波長(zhǎng)帶寬窄,幾乎是單色光,即單波長(zhǎng)。與LED相比,通過(guò)其光譜波段(小于5nm)的激光不是連續(xù)的,在中心波長(zhǎng)的兩邊,還發(fā)射幾個(gè)較低峰植的波長(zhǎng)。與LED光源相比,雖然激光光源提供更大功率,但價(jià)格高于LED。激光管常用于損耗超過(guò)10dB的長(zhǎng)途單模系統(tǒng)。應(yīng)盡量避免用激光光源測(cè)量多模光纖。

發(fā)光二極管(LED):

LED具有比LD 更寬的光譜,通常范圍為50~200nm。另外,LED光是非干涉光,因而輸出功率更加穩(wěn)定。LED光源比LD光源要便宜的多,但對(duì)最壞情況損耗測(cè)量顯得功率不足。LED光源典型應(yīng)用在短距離網(wǎng)絡(luò)和多模光纖的局域網(wǎng)LAN中。LED可以用于激光光源單模系統(tǒng)進(jìn)行精確損耗測(cè)量,但前提條件是要求其輸出足夠功率。

光萬(wàn)用表

將光功率計(jì)和穩(wěn)定光源組合在一起被稱為光萬(wàn)用表。光萬(wàn)用表 用來(lái)測(cè)量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀表可以是兩個(gè)單獨(dú)的儀表,也可以是單一的集成單元??傊?,兩類光萬(wàn)用表具有相同的測(cè)量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬(wàn)用表通常功能成熟、具有各種性能但價(jià)格較高。

從技術(shù)的角度來(lái)*價(jià)各種光萬(wàn)用表配置,基本的光功率計(jì)和穩(wěn)定光源標(biāo)準(zhǔn)仍然適用。注意選擇正確的光源種類、工作波長(zhǎng)、光功率計(jì)探頭以及動(dòng)態(tài)范圍。

光時(shí)域反射儀和故障定位儀

OTDR是最經(jīng)典的光纖儀器裝備,它提供測(cè)試時(shí)相關(guān)光纖最多的信息。OTDR本身是一維的閉環(huán)光學(xué)雷達(dá),測(cè)量?jī)H需光纖的一個(gè)端頭。發(fā)射高強(qiáng)度、窄的光脈沖進(jìn)入光纖,同時(shí)高速光探頭紀(jì)錄返回信號(hào)。此儀器給出有關(guān)光鏈路的可視化解釋。在OTDR曲線上反映出接續(xù)點(diǎn)、連接器和故障點(diǎn)的位置以及損耗大小。

OTDR*價(jià)過(guò)程與光萬(wàn)用表有許多相似點(diǎn)。事實(shí)上, OTDR 可以被認(rèn)為是一個(gè)非常專業(yè)的測(cè)試儀表組合:由一個(gè)穩(wěn)定高速脈沖源和一個(gè)高速光探頭組成。OTDR的選擇過(guò)程可關(guān)注下列屬性:

1、確認(rèn)工作波長(zhǎng),光纖類型和連接器接口。

2、預(yù)期連接損耗和需要掃描的范圍。

3、空間分辨率。

故障定位儀大多是手持式儀器,適用于多模和單模光纖系統(tǒng)。利用 OTDR (光時(shí)域反射儀 ) 技術(shù),用于對(duì)光纖故障的點(diǎn)定位,測(cè)試距離大多在20公里以內(nèi)。儀器直接以數(shù)字顯示至故障點(diǎn)的距離。適用于:廣域網(wǎng)(WAN)、20 km范圍的通訊系統(tǒng)、 光纖到路邊(FTTC)、單模和多模光纖光纜的安裝和維護(hù)、以及軍用系統(tǒng)。在單模及多模光纜系統(tǒng)中,要定位帶故障的連接頭、壞的接續(xù)點(diǎn),故障定位儀是一種優(yōu)異的工具。故障定位儀操作簡(jiǎn)單,只需單鍵操作,可探測(cè)多達(dá)7個(gè)多重事件。



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