光纖

光纖的寫法

光纖介紹

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的傳輸媒介。通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護結(jié)構(gòu)包覆，包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護結(jié)構(gòu)可防止周遭環(huán)境對光纖的傷害，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，用來保護封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護。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層。

分類

光纖光纖正處在新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)的發(fā)展時期，種類不斷增多，而且千變?nèi)f化。近年來用于傳感器的特殊光纖發(fā)展尤迅速。目前一般分類方法如下：

1．按制作材料分：

（1）高純度石英玻璃光纖。這種材料損耗低，在波長時，達0。47db/km。用鍺硅材料作芯子，硼硅材料作包層的多模光纖，損耗為0.5db/km和類似的損耗-波譜曲線。采用三元化合材料，可能獲得的損耗-波譜曲線。

（2）多組分玻璃光纖。通常用更常規(guī)的玻璃制成，損耗也很低，如Sodium-borosilica-te玻璃光纖在l=0.84微米損耗為3.4db/km。

（3）塑料光纖。它與石英光纖相比具有重量輕，成本低，柔軟性好，加工方便等特點，但損耗在r=0.63微米到100-200db/km。

2．按傳輸模分：

（1）單模光纖。單模光纖纖芯直徑僅幾個厘米，加包層和涂敷層后也僅幾十個微米到125微米。纖芯直徑接近波長。

（2）多模光纖。多模光纖纖芯直徑有50微米，加包層和涂敷層有50微米。纖芯直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長。根據(jù)光纖的折射率沿徑向分布函數(shù)不同又進一步分為多模階躍光纖，單模階躍光纖和多模梯度光纖

3．按用途分：

（1）通信光纖。

（2）非通信光纖----特殊光纖。有低雙折射光纖，高雙折射光纖，涂層光纖，液芯光纖，激光光纖和紅外光纖等。

4．按制作方法分：

（1）化學(xué)氣相沉積法（CVD）或改進化學(xué)氣相沉積法（MCVD）。用來制作高純度石英玻璃光纖。

（2）雙坩堝法或三坩堝法。用來制作多組分玻璃光纖。

結(jié)構(gòu)種類

光及其特性：

1.光是一種電磁波

可見光部分波長范圍是：390~760nm(毫微米)。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：850，1310，1550三種。

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，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對相同波長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)對不同波長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.光纖結(jié)構(gòu)：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），最外是加強用的樹脂涂層。

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，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對于光纖的對接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&TCORNING）。

3.光纖的種類：

A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。

多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。單模光纖(Single-modeFiber)：一般光纖跳纖用黃色表示，接頭和保護套為藍色；傳輸距離較長。

多模光纖(Multi-modeFiber)：一般光纖跳纖用橙色表示，也有的用灰色表示，接頭和保護套用米色或者黑色；傳輸距離較短。

B.按傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。

常規(guī)型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率化在單一波長的光上，如1300nm。

色散位移型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。

突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。

漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。

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

傳輸優(yōu)點

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

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100000GHz，比VHF頻段高出一百多萬倍。盡管由于光纖對不同頻率的光有不同的損耗，使頻帶寬度受到影響，但在損耗區(qū)的頻帶寬度也可達30000GHz。目前單個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10GHz以上)，采用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個光載波，進行波分復(fù)用，可以容納上百萬個頻道。

2．損耗低

在同軸電纜組成的系統(tǒng)中，的電纜在傳輸800MHz信號時，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特點，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。

3．重量輕

因為光纖非常細(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、加強筋、護套等，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，安裝十分方便。

4．抗干擾能力強

因為光纖的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶艌龅挠绊?，故光纖傳輸對電磁干擾、工業(yè)干擾有很強的抵御能力。也正因為如此，在光纖中傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽，因而利于保密。

5．保真度高

因為光纖傳輸一般不需要中繼放大，不會因為放大引人新的非線性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號。實際測試表明，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)生故障的機會越大。因為光纖系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個放大器)，可靠性自然也就高，加上光纖設(shè)備的壽命都很長，無故障工作時間達50萬～75萬小時，其中壽命最短的是光發(fā)射機中的激光器，壽命也在10萬小時以上。故一個設(shè)計良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非?？煽康?。

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（OpticalLaw）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每6個月增加1倍，而價格降低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一個障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術(shù)的進步，成本還會進一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價格會越來越高。顯然，今后光纖傳輸將占優(yōu)勢，成為建立全省、以至全國有線電視網(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，光線透不過界面，全部反射。這時光線在界面經(jīng)過無數(shù)次的全反射，以鋸齒狀路線在內(nèi)芯向前傳播，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地向中心方向會聚，這類纖維中心的折射率，向四周連續(xù)均勻地減少，至邊緣為。

常見儀器性能

常用光纖測試表有：光功率計、穩(wěn)定光源、光萬用表、光時域反射儀(OTDR)和光故障定位儀。

光功率計:用于測量光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統(tǒng)中，測量光功率是最基本的。非常像電子學(xué)中的萬用表，在光纖測量中，光功率計是重負(fù)荷常用表，光纖技術(shù)人員應(yīng)該人手一個。通過測量發(fā)射端機或光網(wǎng)絡(luò)的功率，一臺光功率計就能夠*價光端設(shè)備的性能。用光功率計與穩(wěn)定光源組合使用，則能夠測量連接損耗、檢驗連續(xù)性，并幫助*估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

穩(wěn)定光源:對光系統(tǒng)發(fā)射已知功率和波長的光。穩(wěn)定光源與光功率計結(jié)合在一起，可以測量光纖系統(tǒng)的光損耗。對現(xiàn)成的光纖系統(tǒng)，通常也可把系統(tǒng)的發(fā)射端機當(dāng)作穩(wěn)定光源。如果端機無法工作或沒有端機，則需要單獨的穩(wěn)定光源。穩(wěn)定光源的波長應(yīng)與系統(tǒng)端機的波長盡可能一致。在系統(tǒng)安裝完畢后，經(jīng)常需要測量端到端損耗，以便確定連接損耗是否滿足設(shè)計要求，如：測量連接器、接續(xù)點的損耗以及光纖本體損耗。

光萬用表:用來測量光纖鏈路的光功率損耗。有以下兩種光萬用表：

1、由獨立的光功率計和穩(wěn)定光源組成。

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

在短距離局域網(wǎng)(LAN)中，端點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)濟性組合光萬用表，一端使用穩(wěn)定光源另一端使用光功率計。對長途網(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用表。

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

光時域反射儀(OTDR)及故障定位儀(FaultLocator):表現(xiàn)為光纖損耗與距離的函數(shù)。借助于OTDR，技術(shù)人員能夠看到整個系統(tǒng)輪廓，識別并測量光纖的跨度、接續(xù)點和連接頭。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。與光功率計和光萬用表的兩端測試不同，OTDR僅通過光纖的一端就可測得光纖損耗。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、光纖異形、或光纖斷點的位置及其損耗大小。

OTDR可被用于以下三個方面：

1、在敷設(shè)前了解光纜的特性(長度和衰減)。

2、得到一段光纖的信號軌跡線波形。

3、在問題增加和連接狀況每況愈下時，定位嚴(yán)重故障點。

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

選擇光纖測試儀表，一般需考慮以下四個方面的因素：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

確定你的系統(tǒng)參數(shù)

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

光源種類(LED或激光)：在短距離應(yīng)用中，由于經(jīng)濟實用的原因，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使用激光光源長距離傳輸信號。

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200/230um。

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

可能的鏈路損耗。

損耗估算/系統(tǒng)的容限。

明確你的工作環(huán)境

對用戶/購買者來講，選擇一臺野外現(xiàn)場用儀表，溫度標(biāo)準(zhǔn)或許是最嚴(yán)格的。通常，野外現(xiàn)場測量必須在嚴(yán)峻的環(huán)境中使用，推薦現(xiàn)場便攜式儀表的工作溫度應(yīng)該從-18℃~50℃，同時儲運溫度為-40~+60℃(95[%]RH)。實驗室的儀器僅需在較窄的控制范圍5~50℃工作。

不像實驗室儀表能夠采用交流供電，現(xiàn)場便攜式儀表對儀表電源通常要求較為苛刻，否則會影響工作效率。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間要達到10小時(一個工作日)。然而電池工作壽命的目標(biāo)值應(yīng)在40~50小時(一周)以上，以確保技術(shù)人員和儀器的工作效率。

3、使用電池的型號越普通越好，如通用9V或1.5V五號干電池等，因為這些通用電池非常容易就地找到或購得。

4、普通干電池優(yōu)于可充電電池(如：鉛-酸、鎳鎘電池)，因為充電電池大多存在“記憶”問題、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標(biāo)準(zhǔn)的便攜式測試儀器幾乎是不可能的。現(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，僅用一般五號干電池(隨處可得)，即可工作100小時以上。另外一些實驗室型號提供雙電源(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)雜的或擴展的功能;實驗室儀器是專為控制實驗室/生產(chǎn)場合設(shè)計的，具備AC供電。

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

光功率計

對于任何光纖傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)制造、安裝、運行和維護，光功率測量是必不可少的。在光纖領(lǐng)域，沒有光功率計，任何工程、實驗室、生產(chǎn)車間或電話維護設(shè)施都無法工作。例如：光功率計可用于測量激光光源和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。

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

1、選擇的探頭類型和接口類型

2、*價校準(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、確定這些型號與你的測量范圍和顯示分辨率相一致。

4、具備直接插入損耗測量的dB功能。

幾乎在光功率計所有性能中，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?？梢允褂脤Ｓ玫倪B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定波長的校準(zhǔn)因子，光功率計電路將探頭輸出信號轉(zhuǎn)換，把光功率讀數(shù)以dBm方式顯示(dB等于1mW,0dBm=1mW)在屏幕上。

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

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

下一個因素與校準(zhǔn)精度息息相關(guān)。功率計是與你應(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(美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所)建立了美國標(biāo)準(zhǔn)，但是來自不同生產(chǎn)廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。

第三個步驟是確定符合你測量范圍需求的光功率計型號。以dBm為單位表示，測量范圍(量程)是全面的參數(shù)，包括確定輸入信號的最小/范圍(這樣光功率計可以保證所有精度，線性度(BELLCORE確定為+0.8dB)和分辨率(通常0.1dBor0.01dB)是否滿足應(yīng)用要求。

光功率計的最重要選擇標(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)光功率計具備dB功能(相對功率)，直接讀取光損耗在測量中非常實用。低成本的光功率計通常不提供此功能。沒有dB功能，技術(shù)人員必須記下單獨的參考值和測量值，然后計算其差值。所以dB功能給使用者以相對損耗測量，因而提高生產(chǎn)率，減少人工計算錯誤。

現(xiàn)在，用戶對光功率計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：計算機采集數(shù)據(jù)紀(jì)錄、外部接口等。

穩(wěn)定光源

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

1、波長相同，并采用相同的光源類型(LED，激光)。

2、在測量期間，輸出功率和頻譜的穩(wěn)定性(時間和溫度穩(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)損耗的測量。

當(dāng)傳輸系統(tǒng)需要單獨穩(wěn)定光源時，光源的選擇應(yīng)模擬系統(tǒng)光端機的特性和測量需求。選擇光源應(yīng)考慮如下方面：

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

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，但對最壞情況損耗測量顯得功率不足。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)進行精確損耗測量，但前提條件是要求其輸出足夠功率。

光萬用表

將光功率計和穩(wěn)定光源組合在一起被稱為光萬用表。光萬用表用來測量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀表可以是兩個單獨的儀表，也可以是單一的集成單元?？傊?，兩類光萬用表具有相同的測量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬用表通常功能成熟、具有各種性能但價格較高。

從技術(shù)的角度來*價各種光萬用表配置，基本的光功率計和穩(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、光功率計探頭以及動態(tài)范圍。

光時域反射儀和故障定位儀

OTDR是最經(jīng)典的光纖儀器裝備，它提供測試時相關(guān)光纖最多的信息。OTDR本身是一維的閉環(huán)光學(xué)雷達，測量僅需光纖的一個端頭。發(fā)射高強度、窄的光脈沖進入光纖，同時高速光探頭紀(jì)錄返回信號。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、連接器和故障點的位置以及損耗大小。

OTDR*價過程與光萬用表有許多相似點。事實上，OTDR可以被認(rèn)為是一個非常的測試儀表組合：由一個穩(wěn)定高速脈沖源和一個高速光探頭組成。OTDR的選擇過程可關(guān)注下列屬性：

1、確認(rèn)工作波長，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(光時域反射儀)技術(shù)，用于對光纖故障的點定位，測試距離大多在20公里以內(nèi)。儀器直接以數(shù)字顯示至故障點的距離。適用于：廣域網(wǎng)(WAN)、20km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、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，故障定位儀是一種優(yōu)異的工具。故障定位儀操作簡單，只需單鍵操作，可探測多達7個多重事件。

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接頭損耗三種。

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

（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）活動接頭損耗非本征因素的活動接頭損耗主要由活動連接器質(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、施工和維護工作中應(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)裸纖，以求光纖的特性盡量匹配，使模場直徑對光纖熔接損耗的影響降到程度。

（2）光纜施工時應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程和要求進行

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

（3）挑選經(jīng)驗豐富訓(xùn)練有素的接續(xù)人員進行接續(xù)和測試

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行接續(xù)，嚴(yán)格控制接頭損耗，熔接過程中時刻使用光域反射儀（OTDR）進行監(jiān)測（接續(xù)損耗≤0.08dB/個），不符合要求的應(yīng)重新熔接。使用光時域反射儀（OTDR）時，應(yīng)從兩個方向測量接頭的損耗，并求出這兩個結(jié)果的平均值，消除單向OTDR測量的人為因素誤差。

（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間過長尤其是在多塵潮濕的環(huán)境中。接續(xù)環(huán)境溫度過低時，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，無毛刺、無缺損，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，不可間隔過長。移動光纖時要輕拿輕放，防止與其他物件擦碰而損傷光纖端面。

（6）正確使用熔接機

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

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

②合理放置光纖，將光纖放置到熔接機的V型槽中時，動作要輕巧。這是因為對纖芯直徑為10nm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、時間及主放電電流、主放電時間等）。

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

⑤熔接機電極的使用壽命一般約2000次，使用時間較長后電極會被氧化，導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增加。此時可拆下電極，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)合格的活動連接器，保證連接器性能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定活動接頭的插入損耗應(yīng)控制在0.3dB/個以下（甚至更低），附加損耗不大于0.2dB/個

（8）活動接頭應(yīng)接插良好、耦合緊密，防止漏光現(xiàn)象

（9）保證活動連接器清潔

施工、維護中應(yīng)注意清洗插頭和適配器（法蘭盤）并保證機房和設(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，它的傳輸特性會發(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級的彎曲（微彎）引起的附加損耗，主要原因有：光纖成纜時，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，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，使松套管出現(xiàn)急彎；其三是光纜上架時金屬加強構(gòu)件與光纖松套管出現(xiàn)上下錯位。這些因素會引起損耗增大。

②熱縮不良的熱熔保護引起的損耗。原因主要有，其一是熱熔保護管自身的質(zhì)量問題，熱熔后出現(xiàn)扭曲，產(chǎn)生氣泡；其二是熔接機的加熱器加熱時，加熱參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，造成熱熔保護管變形或產(chǎn)生氣泡；其三是熱縮管不干凈、有灰塵或沙礫，熱熔時對接續(xù)點有損傷，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層受損傷而進水，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，牽引時猛拉、出現(xiàn)浪涌，瞬間牽引力過大；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，間隔過于稀疏，光纜因垂度過大而受力；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率；其五是其它原因造成光纜外護層受損傷而進水，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，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，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層受損傷而進水，造成氫損。

⑥機房、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，造成進水而出現(xiàn)氫損。

⑧光纜在架設(shè)過程中的拉伸變形，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、施工中，應(yīng)選擇路由和線路敷設(shè)方式。

（2）組建、選擇一支高素質(zhì)的施工隊伍，保證施工質(zhì)量，這一點至關(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、施工、維護中，積極采取切實有效的光纜線路“四防”措施（防雷、防電、防蝕、防機械損傷），加強防護工作。

（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，應(yīng)統(tǒng)一指揮，加強聯(lián)絡(luò)，要采用科學(xué)合理的牽引方法。布防速度不應(yīng)過快；連續(xù)布防長度不宜過長，必要時應(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手段。遇到在鬧市區(qū)布放光纜等需要臨時盤放光纜的情況時，使用8字形盤留，不讓光纜受到扭力。

（5）光纜布放時，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。牽引力不超過光纜允許的80％，瞬間牽引力不超過100％，牽引力應(yīng)加在光纜的加強件上，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內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)力，施加在光纖上使損耗增加。攜帶、存放套管時，注意清潔，不要讓異物進入套管。

（7）在接續(xù)操作時，要根據(jù)收容盤的尺寸決定開剝長度，盡量開剝長一些，使光纖較從容的盤繞在收盤內(nèi)（盤留長度為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，盤圈的半徑越大，弧度越大，整個線路的損耗越小，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，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）機房內(nèi)盡量整潔，尾纖應(yīng)該有圈繞帶保護，或單獨給尾纖使用一個線，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（即使是臨時使用）放在腳可以踩到的地方。光纜終端時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，否則光纖因長期受應(yīng)力影響引起損耗增大。跳線在拐彎時應(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，以避免跳線長期的應(yīng)力疲勞。光纖成端操作（ODF）時，不要將尾纖捆扎太緊。

（9）加強光纜線路的日常維護和技術(shù)維修工作。

光纖入戶（FTTH）是信息時代發(fā)展的必然，光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是數(shù)字地球的明天。伴隨著各級各類光纖通信網(wǎng)絡(luò)的大量建設(shè)和運行，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、施工、維護中極大地改善和優(yōu)化光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。