光纖通信武漢鐵路職業技術學院

光纖特性二、光纖的傳輸特性（1）光纖的損耗特性（2）散射損耗散射損耗是指在光纖中傳輸的一部分光由于散射而改變傳輸方向，從而使一部分光不能到達收端所產生的損耗。主要包含瑞利散射損耗、結構不完善引起的散射損耗（波導散射損耗）和非線性散射損耗。①瑞利散射損耗由于材料的不均勻使光信號向四面八方散射而引起的損耗稱為瑞利散射損耗。瑞利散射的大小與光波長的4次方成反比。因此，對短波長窗口的影響較大。二、光纖的傳輸特性（1）光纖的損耗特性（2）散射損耗②波導散射損耗在光纖制造過程中，由于工藝、技術問題以及一些隨機因素，可能造成光纖結構上的缺陷，當光線通過這樣的光纖時，將引起光的散射，產生散射性損耗。這種散射損耗與波長無關，要降低這種損耗，就要提高光纖制造工藝。目前，可將損耗做到0.02～0.2dB/km。二、光纖的傳輸特性（1）光纖的損耗特性（2）散射損耗③非線性效應散射損耗是當光強度大到一定程度時，產生非線性喇曼散射和布里淵散射，使輸入光信號的能量部分轉移到新的頻率成分上而形成損耗。因此，非線性散射損耗是隨光波頻率變化的。在常規光纖中由于半導體激光器發送光功率較小，該損耗可忽略。但在WDM系統中，由于總功率很大，就必須考慮其影響。二、光纖的傳輸特性（1）光纖的損耗特性（3）其他損耗①彎曲損耗光纖的彎曲會引起輻射損耗。光纖的彎曲有兩種形式：一種是曲率半徑比光纖的直徑大得多的彎曲，我們習慣稱為彎曲或宏彎，在光纜的生產、接續和施工過程中，不可避免地出現彎曲。另一種是光纖軸線產生微米級的彎曲，這種高頻彎曲習慣稱為微彎。微彎是由于光纖成纜時產生不均勻的側壓力，導致纖芯與包層的界面出現局部凹凸引起。二、光纖的傳輸特性（1）光纖的損耗特性（3）其他損耗②連接損耗連接損耗是由于進行光纖接續時端面不平整或光纖位置未對準等原因造成接頭處出現損耗。③耦合損耗光器件與光纖之間的耦合產生的損耗。二、光纖的傳輸特性（2）光纖的色散特性圖2-17

色散引起的脈沖展寬示意圖光脈沖中的不同頻率或模式在光纖中的群速度不同，因而這些頻率成分和模式到達光纖終端有先有后，使得光脈沖發生展寬，這就是光纖的色散，如圖2-17所示。所謂時延差，是指不同頻率的信號成分傳輸同樣的距離所需要的時間之差。光纖中的色散可分為模式色散、色度色散、偏振模色散。二、光纖的傳輸特性（2）光纖的色散特性（1）模式色散對于多模光纖中不同模式的光束有不同的群速度，在傳輸過程中，不同模式的光束的時間延遲不同而產生的色散，稱模式色散。模式色散主要存在于多模光纖中，單模光纖無模式色散。二、光纖的傳輸特性（2）光纖的色散特性（2）色度色散由于光源的不同頻率（或波長）成分具有不同的群速度，在傳輸過程中，不同頻率的光束的時間延遲不同而產生色散稱為色度色散。色度色散包括材料色散和波導色散。二、光纖的傳輸特性（2）光纖的色散特性（2）色度色散①材料色散含有不同波長的光脈沖通過光纖傳輸時，不同波長的電磁波會導致光纖材料折射率不同，因而傳播速率不同，引起脈沖展寬，導致色散。二、光纖的傳輸特性（2）光纖的色散特性（2）色度色散②波導色散波導色散又稱結構色散。它是由光纖的幾何結構決定的色散。材料色散（DM）和波導色散（DW）兩個色散值在1310nm處基本相互抵消，色散值接近于零，稱之為零色散波長，如圖2-18所示。圖2-18普通單模光纖的色度色散二、光纖的傳輸特性（2）光纖的色散特性（3）偏振模色散（PMD）光信號的兩個正交偏振態在光纖中有不同的傳播速度而引起的色散稱偏振模色散（PMD），它也是光纖的重要參數之一。圖2-19

偏振模色散二、光纖的傳輸特性（2）光纖的色散特性（4）碼間干擾色散將導致碼間干擾，由于各波長成分到達的時間先后不一致，因而使得光脈沖加長了（T→T＋ΔT），引起脈沖展寬。光脈沖傳輸的距離越遠，脈沖展寬越嚴重。圖2-20

碼間干擾三、光纖的機械特性（1）光纖的抗拉強度光纖的抗拉強度很大程度上反映了光纖的制造水平。實用化光纖的抗拉強度，要求≥240g拉力。目前商品化光纖的抗拉強度已達到432g拉力，國內用于工程的光纖，一般都大于400g拉力，國外較好的光纖在700g拉力以上，用于海底光纜的光纖強度還要高一些。三、光纖的機械特性（1）光纖的抗拉強度影響光纖抗拉強度的主要因素是光纖制造材料和制造工藝。如預制棒的質量，拉絲爐的加溫質量和環境污染、涂覆技術、光纖拉絲、復繞、套塑等工藝過程都對抗拉強度有影響。當然，光纖在成纜以及安裝使用中存在過大的殘余應力，也會影響光纖的抗拉強度。三、光纖的機械特性（2）光纖斷裂分析存在氣泡、雜物的光纖，會在一定張力下斷裂，但多數是于光纖表面有一定程度的損傷，當光纖受到一定的張力時，應力首先集中于有微裂紋的地方（最薄弱點），如果超過該部位容許應力時，則立即斷裂，如圖2-21所示。圖2-21

光纖斷裂和應力關系三、光纖的機械特性（2）光纖斷裂分析光纖制造過程中利用此現象進行強度篩選，即光纖拉絲、復繞和套塑過程中用0.5%應力進行篩選，凡合格的為成品，其標稱抗拉強度≥432g。圖2-21

光纖斷裂和應力關系三、光纖的機械特性（3）光纖的壽命光纖的壽命，習慣稱使用壽命，當光纖損耗加大以致系統開通困難時，稱其已達到了使用壽命。從機械性能講，壽命指斷裂壽命。三、光纖的機械特性（3）光纖的壽命由于光纖的脆性，使表面不同程度存在微裂紋，這些微裂紋便決定了光纖壽命，當長期應力作用于裂紋處，使傷痕達到斷裂應力時，光纖即斷裂，因此光纖的斷裂壽命由達到斷裂時的時間確定。三、光纖的機械特性（4）光纖的機械可靠性為了提高光纖的機械可靠性，在光纖的外包層中摻入二氧化鈦。摻鈦光纖與二氧化硅光纖相比，摻鈦光纖可多承受10kpsi（40%）的應力，從而可以增加網絡的壽命。四、光纖的溫