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光纤也会对信号进行衰减你知道吗? [复制链接]

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2021-11-13
楼主    极速佳 发表于: 2021-11-20 10:43:53 
在当今监控安防工程应用中,光纤几乎是所有连接方式中能够提供最佳带宽性能的一种。当使用光纤传输系统时光纤传输系统可以将图像传输到很远的地方,而不会有任何形式的信号失真,更不用说图像的清晰度或细节了。可以说,光纤传输系统是整个监控系统的生命线。但是光纤也会信号衰减衰减你知道吗?下面我们就来了解一下:
一、什么是光衰减
当光从光纤的一端射入,从另一端射出时,光的强度会减弱。这表明光纤中有一些物质或由于某种原因,阻碍了光信号的通过。这是光纤的传输损耗。只有减少光纤损耗,光信号才能畅通。


二、造成光纤衰减的主要因素


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。
当光从光纤的一端进入,从另一端射出时,光的强度会减弱。这意味着在光信号通过光纤传播之后,光能被部分衰减。这表明光纤中有一些物质或由于某种原因,阻碍了光信号的通过。这是光纤的传输损耗。只有减少光纤损耗,光信号才能畅通。
三、光纤损耗的分类
光纤损耗可分为固有损耗和额外损耗。
固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和光纤结构不完善引起的损耗。
额外损耗包括微弯损耗、弯曲损耗和连接损耗。
(1)额外损失
光纤敷设过程中人为造成额外损耗。在实际应用中,不可避免地要逐个连接光纤,光纤连接会造成损耗。光纤的轻微弯曲、挤压和拉伸也会造成损耗。这些都是光纤使用条件造成的损耗。主要原因是在这些条件下,光纤芯中的传输模式发生了变化。可以尽可能避免额外的损失。
额外损耗包括微弯曲损耗、弯曲损耗和连接损耗。
光纤弯曲有两种形式:
曲率半径远大于光纤的直径,我们过去称之为弯曲或宏观弯曲;光纤的轴弯曲到微米级,这种高频弯曲习惯称为微弯。
(2)固有损失
在固有损耗中,散射损耗和吸收损耗是由光纤材料本身的特性决定的,不同工作波长引起的固有损耗也是不同的。了解损耗的机理,定量分析各种因素造成的损耗,对于发展低损耗光纤、合理使用光纤具有重要意义。
1、光纤构造不均
光纤结构不完美,如气泡、杂质或光纤中的厚度不均匀,特别是纤芯和包层之间的界面不均匀等。,当光线到达这些地方时,一部分光线会向四面八方散射,造成损耗。这种损耗可以通过一些手段来克服,即改进光纤的制造工艺。散射使光向各个方向辐射,其中一部分散射光沿与光纤传播方向相反的方向反射回来,可在光纤的入射端接收。光的散射导致一部分光能损失,这是不希望的。但是,这种现象我们也可以利用,因为如果我们分析发送端接收到的光的强度,就可以检查出这种光纤的断点、缺陷和损耗。
2、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。
3、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。
4、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。


四、光纤损耗系数
衰减系数的定义为:每公里光纤对光信号功率的衰减值。
其表达式为: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 。
对于单模光纤,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。

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