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產生光損耗的原因

在光纖光纜中,存在著金屬電纜所沒有的特有損耗。產生光損耗的原因大部分為光纖具有的固有損耗和光纖製造後的附加損耗。前者主要包括瑞利散射損耗、吸收損耗、波導結構不完善引起的損耗;後者包括微彎損耗、彎曲損耗、接續損耗等。 
 

(1)瑞利散射損耗

所謂瑞利散射是指光與微小粒子相遇時,光將向各個方向散射的現象。光纖在製造拉絲過程中,從2000°C的高溫迅速冷卻到20°C左右的室溫。這樣,在2000°C時產生的密度分佈不均勻和成分組成的不規則將殘留在光纖中。這種微小的密度分佈不均勻和微小的組成不規則性將產生瑞利散射損耗。自然中,我們見到白天天空呈藍色,早晚卻呈紅色的現象,就是由於光在大氣中瑞利散射的結果。
 

(2)吸收損耗

所謂吸收損耗是由於光纖材料對光能的固有吸收並轉換成熱能而產生的損耗。它包括組成光纖玻璃材料物質本身的吸收損耗,以及在玻璃材料中含有雜質而引起的雜質吸收損耗。其中影響最大的是,由於含有氫氧根(OH)成分而引起的吸收損耗。
 

(3)波導結構不完善引起的損耗

實際的光纖,纖芯和包層的界面並不是理想的光滑圓柱面,存在著非常微小結構的凸凹現象。如果存在著這種不均勻表面,則傳輸模將變換成輻射模(即有一部分傳輸能量變換成洩漏到纖芯外面的模式),使光纖損耗增加,這就是所謂的波導結構不完善引起的損耗。但是,這種損耗可以從製造技術的不斷提高中得到改善。對於具有良好控制所製造的光纖,這種損耗可以降到0.02~0.2dB/km左右。
 

(4)微彎損耗

微彎損耗和波導結構不完善引起的損耗一樣,是由於纖芯與包層界面有微小凸凹而產生的損耗。但前述的波導結構不完善引起的損耗是在光纖的製造過程上產生的,而微彎損耗則是在光纖製造出來後,由於光纖側面受到不均勻的壓力,使得光纖在軸向上發生微米(10-6m)級的彎曲而產生的損耗。例如,這種現象發生在對光纖施加張力以便把它捲到繞線筒上,或者對光纖施加了不適當的塑料塗覆層,或許是因塗覆層後的光纖受到很大的溫度變化等影響,從而使光纖呈現顯示的微彎。
 

(5)彎曲損耗

所謂彎曲損耗,顧名思義是光纖彎曲時所產生的損耗。對於彎曲的光纖,在彎曲的曲率半徑較小的情況下,將使光纖內的光在纖芯與包層界面上因入射角余角大於臨界角,致使光洩漏到包層內而產生損耗。因此,在光纜敷設和接續作業時對此需充分加以注意。光纖光纜彎曲的曲率半徑不得小於允許的曲率半徑。
 

(6)接續損耗

光纖接續時,兩纖芯相互間必須正確吻合,以達完善和均勻一致地進行光纖接續。否則,從一根光纖纖芯出射的光就不能完全入射到另一根光纖的纖芯中,部分光將進入包層而形成輻射模損耗掉。產生接續損耗的因素主要來自兩個方面,一是由於光纖參數不同,即光纖芯徑不同或相對折射率差不等引起的損耗,二是由於接續操作不完善,例如光纖芯軸未對準,纖芯間有間隙、兩軸間有折彎、光纖端面不完整等引起的損耗。



 
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