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光纤损耗分类

2018/06/19177 作者:佚名
导读: 一、光纤的吸收损耗这是由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的,它们把光能以热能的形式消耗于光纤中,是光纤损耗中重要的损耗,吸收损耗包括以下几种:1、物质本征吸收损耗这是由于物质固有的吸收引起的损耗。它有两个频带,一个在近红外的8~12μm区域里,这个波段的本征吸收是由于振动。另一个物质固有吸收带在紫外波段,吸收很强时,它的尾巴会拖到0.7~1.1μm波段里去。(1)紫外吸收光纤损耗光纤材料的

一、光纤的吸收损耗

这是由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的,它们把光能以热能的形式消耗光纤损耗图片于光纤中,是光纤损耗中重要的损耗,吸收损耗包括以下几种:

1、物质本征吸收损耗

这是由于物质固有的吸收引起的损耗。它有两个频带,一个在近红外的8~12μm区域里,这个波段的本征吸收是由于振动。另一个物质固有吸收带在紫外波段,吸收很强时,它的尾巴会拖到0.7~1.1μm波段里去。

(1)紫外吸收

光纤损耗

光纤材料的电子吸收入射光能量跃迁到高的能级,同时引起入射光的能量损耗,一般发生在短波长范围。

(2)红外吸收

光纤损耗

光波与光纤晶格相互作用,一部分光波能量传递给晶格,使其振动加剧,从而引起的损耗。

图3 光纤损耗

(3)本征吸收曲线

2、不纯物的吸收,主要是光纤材料中含有铁、铜、铬等离子,还有OH-。金属离子含量越多,造成的损耗就越大,只要严格控制这些金属离子的含量。可以使它们造成的损耗迅速下降。它们对短波长的影响很大,对长波长的影响较小。OH-离子在1.38μm、0.95μm二个波长上有吸收损耗峰,以1.38μm上的吸收最严重,在1.25μm波长上也有小的吸收峰。如把OH-离子含量降到十亿分之一以下,在1.38μm波长上的吸收损耗可以忽略不计,使整个长波长区成为平坦的无吸收损耗区(见图中1980年的曲线)。

3、原子缺陷吸收是光纤在制造过程中玻璃受到热激励或受强辐射时,产生原子缺陷而造成的损耗。

二、光纤的散射损耗

散射损耗是由于光纤材料组份中原子密度微起伏或光纤波导结构缺陷等使光功率耦合出或泄露出纤芯外所造成的损耗。

本征散射是材料散射中最重要的散射,其损耗功率与传播模式的功率成线性关系。它是由于材料原子或分子以及材料结构的不均匀性。使得材料的折射率产生微观的不均匀性而引起传输光波的散射。这种散射是材料固有的,不能消除,是光纤损耗的最低极限,瑞利散射即属于这一类。瑞利散射损耗与波长四次方成反比,在长波长上工作时,光纤的损耗可大大减小。

另一类本征散射是掺杂不均匀引起的,在光纤制造中,为了改变玻璃的折射率,需要掺杂某种氧化物,当氧化物浓度不均匀或起伏时就会引起这种散射。

非线性散射有受激布里渊散射和受激拉曼散射。介质在强光功率密度作用下,入射光子与介质分子发生非弹性碰撞时会产生声子,当光是被传播的声学声子所散射时,称为布里渊散射;当光是被分子振动或光学声子所散射时,称为拉曼散射。这两种受激散射都有一个阈值功率,只有超过此值时才会发生。在通常的光通信系统中,输入光纤的光功率一般较低,通常不产生非线性散射。

三、光纤的结构不规则损耗

结构不规则损耗是由于纤芯包层界面上存在着微小结构波动和光纤内部波导结构不均匀而引起的那部份损耗。光纤结构不规则时要发生模变换,将部份传输能量射出纤芯外而变成辐射模,使损耗增加。这种损耗可以靠提高制造技术来降低。

四、光纤的弯曲损耗

弯曲损耗是光纤轴弯曲所引起的损耗。任何肉眼可见的光纤轴线对于直线的偏移称作弯曲或宏弯曲。光纤弯曲将引起光纤内各模式间的耦合,当传播模的能量耦合入辐射模或漏泄模时,即产生弯曲损耗。这种损耗随曲率半径的减小按指数规律增大。另一类损耗是光纤轴产生随机的微米级的横向位移状态所成的,称作微弯损耗。产生微弯的原因是光纤在被覆、成缆、挤护套、安装等过程中,光纤受到过大的不均匀侧压力或纵向应力,或光纤制造后因涂覆层或外套的温度膨胀系数与光纤的不一致等造成的。

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