什么是光纖接續(xù)損耗？ | 智能百科
毫無疑問，光纖電纜是一種比主流銅纜更快、更輕、更靈活、更可靠的數據傳輸方式。隨著對數據和高速通信的需求不斷增長，光纖將變得無處不在。
然而，構建長距離光纜網絡也面臨著挑戰(zhàn)。這種安裝是通過用光纜連接器或熔接器連接兩個光纖端部來實現的。當然，在有連接的地方，就會出現某種形式的光纖拼接衰減，即光信號損失。如果設計人員不小心，光纖中的接續(xù)損耗可能會成為網絡性能的一大障礙。
本文將仔細研究光纖接續(xù)損耗現象，并解答相關問題。
什么是光纖接續(xù)？
在深入研究各種數字和方程之前，先來更清楚地了解光纖電纜的接續(xù)是什么。
光纖接續(xù)是指將兩根光纖連接起來，使光信號形成更長的鏈路的過程。因此，光纖接續(xù)使長距離光纖通信成為可能。因此，光纖接續(xù)涉及耦合器，其中一個光纖束的末端和另一光纖束的始端相連。光纖接續(xù)的目標是確保任何穿過的光不會從拼接點反射回來。因此，只有當兩個光纖束以適當的幾何形狀和強度排列在一起時，才能實現充分的拼接。
現在，有兩種廣泛的光纖接續(xù)類型或拼接方法：
熔接：是指將光纖電纜熔接在一起。這是一種最好的光纖拼接技術，可以產生永久的連接。熔接涉及使用電弧熱連接光纖電纜端部。熔接的第一個步驟是在支架內正確對準和對接兩根光纖。然后，電弧產生的熱量熔化光纖的末端，將其永久地熔合在一起。聚乙烯外套覆蓋燒焦區(qū)域以保護連接。機械拼接：在機械拼接中，有兩種可能的技術：V型槽拼接和彈性管拼接。在第一種方法中，使用V形基底將兩根光纖固定在凹槽內，并使用粘合劑或折射率匹配凝膠將其粘合在一起。在第二種方法中，不同直徑的光纖在孔徑小得多的橡膠彈性材料內部利用對稱力排列。融合光纖拼接是設計人員和安裝人員的首選拼接方法，因為其具有0.05-0.10 dB的低光損耗范圍。這對于單模和多模光纖也同樣有效。另一方面，機械拼接，尤其是V型槽拼接，由于其非永久性性質和輕微的偏離，會導致更大的拼接損耗。
現在，光纖連接中的拼接數量越多，接續(xù)損耗就越大。但光纖中的接續(xù)損耗到底是什么？
什么是光纖接續(xù)損耗？
正如已讀到的，穿過光纖電纜芯的光纖束將逐漸失去其信號強度。這種現象稱為衰減或光纖損耗。雖然發(fā)生的方式有很多種，但衰減也會以光纖接續(xù)損耗的形式發(fā)生。
光纖電纜中的衰減類型，包括接續(xù)損耗
光纖中的接續(xù)損耗定義為光功率中未通過拼接傳輸而是從光纖輻射出的部分。其以分貝(dB)為單位，公式為：
α拼接=10log 10 P in/P trans
其中：
α拼接=光纖接續(xù)損耗
Pin=拼接的總功率
Ptrans=通過拼接傳輸的光功率的所需部分
由于融合拼接的總功率總是大于其理想傳輸的功率，因此接續(xù)損耗始終為正。然而，在拼接技術中，這種損耗通?？梢院雎圆挥?，通常為0.05至0.1 dB。
發(fā)生接續(xù)損耗的兩個主要原因是內部因素，也稱為固有纖芯衰減，和外部因素，也稱為外在光纖衰減。對于制造商和光纖安裝人員來說，盡可能減少接續(xù)損耗非常重要。這樣做可以更有效地在更長的距離上傳輸光信號。
如何測量光纖接續(xù)損耗？
知道什么是光纖接續(xù)和光纖接續(xù)損耗，那想知道其是如何測量的嗎？答案是光時域反射儀（OTDR）。其通常用于測量接續(xù)損耗。
OTDR的操作很簡單。在光纖測試過程中，其從光纖的一端向光纖中注入一系列光脈沖。然后，其從同一端提取任何背散射光，并測量其強度作為時間和光纖長度的函數。
因此，在拼接和OTDR測量過程中，當具有不同幾何特性和MFD值的兩根光纖被拼接時，OTDR捕獲不同量的后向散射光。這會導致表面出現明顯的增益或損耗偽影。下圖對此進行了描述。
在確定實際接續(xù)損耗之前，還可以通過以下公式確定測得的接續(xù)損耗的誤差分量：
αOTDR=10.log[ω1/ω2]
其中，ω1和ω2表示第一和第二光纖各自的光纖模場半徑。
然后使用以下公式計算總單向OTDR測量的接續(xù)損耗：
測量的α=[αothers+αMFD]接續(xù)損耗+αOTDR
其中，α測量=單向OTDR損耗
αothers=磁芯到磁芯的偏移、傾斜和其他損耗機制
αOTDR=OTDR損耗的誤差分量
現在，為了消除接續(xù)損耗測量中的誤差分量，OTDR進行雙向讀數。在此方法中，從拼接光纖的兩側進行測量，從而測量拼接點處的階躍或增益（A1和A2）。最終接續(xù)損耗通過取雙向OTDR跡線的平均值來計算。公式如下：
接續(xù)損耗=[A1+A2]/2=[(Δω+δ)+(-Δω+δ)]/2=δ
其中，Δω=αOTDR
δ=[αothers+αMFD]接續(xù)損耗
控制光纖接續(xù)損耗的參數
在光纖的拼接中，光纖的接續(xù)損耗由兩個主要參數控制：內在接續(xù)損耗和外在接續(xù)損耗。
內在：由于光纖光學特性的差異而導致的接續(xù)損耗，如孔徑和纖芯直徑。外在：由于拼接不均勻而導致的接續(xù)損耗，如芯與芯的偏移、傾斜管理不當以及拼接點變形。內在參數
假設正在拼接一組兩個單模光纖?，F在，由于內在參數處理由于光纖本身的特性而產生的損耗，因此可以觀察到兩種光纖之間的主要區(qū)別在于其不同的模場半徑。
為了計算模態(tài)場半徑，使用以下公式：
ω≈acore(0.65+1.6/v3/2)
其中，acore=纖芯半徑
v=廣義波數=(2π/λ)核心NA
最終，接續(xù)損耗是給定波長下兩根光纖模態(tài)半徑差異的結果。由于模態(tài)場直徑(MFD)不匹配而導致的損耗由以下公式給出：
αMFD=-20 Log 10[2ω1ω2/ω1 2+ω2 2]
下圖描述了當一根光纖的MFD保持恒定，而另一根光纖的MFD發(fā)生變化時的接續(xù)損耗變化。當MFD差為1μm時，內在接續(xù)損耗可高達0.05 dB。
另一方面，第二張圖描繪了通過實驗測量的G.652.D光纖的接續(xù)損耗，其中，具有固定MFD值的一根測試光纖拼接至具有一定范圍MFD值的光纖。
控制光纖接續(xù)損耗的參數
除了常見的接續(xù)損耗之外，固有衰減還包括吸收損耗、色散損耗和散射損耗。
外在參數
光纖接續(xù)損耗還取決于拼接過程中出現的許多外在參數。這些包括：
橫向和角度對齊光纖端部污染由于未優(yōu)化的加熱和壓制而導致芯體變形未優(yōu)化的拼接參數，如下圖所示，可以在兩根相同的光纖中誘導高達0.04 dB的接續(xù)損耗。因此，使用熟練的拼接操作人員和自動化設備的重要性不容低估。
同樣，為了獲得可接受的接續(xù)損耗，重要的是要通過良好的切割來準備光纖端部以進行拼接。此處，已發(fā)現小于2度的切割角度會導致可接受的接續(xù)損耗。
除了光纖接續(xù)損耗之外，其他類型的外在損耗包括連接器損耗或插入損耗和彎曲損耗。
總結
光纖接續(xù)損耗是不可避免的，無論是內在的還是外在的。然而，必須始終進行盡職調查，以確保將其降至最低。這樣，輸出光功率就能被接收器很好地接收，同時也為隨時間推移的任何性能下降留下誤差范圍。使用更優(yōu)質的光纖和先進的拼接技術和技能至關重要。
常見問題解答
問：造成光纖損耗的原因有哪些？
答：與任何形式的能量或電力傳輸一樣，光纖也會遭受許多損耗。在光纖中，光束通過光纖電纜的芯傳輸光信號。當光束通過電纜傳播時，光束以及信號都會失去強度。這是由于一種稱為衰減的現象造成的。衰減是由許多因素引起的，既有內在的，也有外在的。其還包括光的吸收、光的散射、光纜彎曲造成的損耗或光纖接續(xù)損耗。
問：光纖通信中有哪些損耗？
答：光纖通信中存在多種光信號損耗。其都會導致光纖信號的衰減，即輸出功率相對于輸入功率的減少。光纖通信中的各種損耗有：
吸收散射輻射損耗，包括宏觀彎曲和微觀彎曲光纖接續(xù)損耗色散損失過度放大衰減衰落時序丟失極化輻射暴露光纜缺陷問：連接器上兩個接頭的對接可接受的損耗是多少？
答：在設計光纖時，平衡性能與光損耗非常重要。由于光損耗是不可避免的，因此各種過程中始終存在可接受的最低損耗水平。當連接器上的兩個接頭配對時，可接受的光纖接續(xù)損耗經計算約為每個連接器0.7至1.5 dB。在拼接中，每個拼接可接受的損耗降低至0.1至0.5 dB左右。因此，拼接技術在業(yè)界受到青睞也就不足為奇了。
問：光纖可接受的dB損耗是多少？
答：根據光纖協(xié)會(FOA)的規(guī)定，光纖可接受的dB損耗取決于光纖電纜的類型：多模光纖電纜或單模光纖電纜。對于850 nm光源，多模光纖損耗定義為每公里3 dB左右；對于1300 nm光源，多模光纖損耗定義為每公里1 dB左右。同樣，對于1310 nm光功率源，單模光纜的可接受的光纖損耗約為每公里0.5 dB，對于1550 nm光功率源，單模光纜的可接受光纖損耗為每公里0.4 dB。
問：如何解決光纖損耗問題？
答：雖然光纖損耗（包括光纖中的接續(xù)損耗）無法完全降至零，但可以通過某些方法將其固定在可接受的程度。將規(guī)劃、仔細安裝、使用更優(yōu)質的材料和組件以及強調定期測試相結合，可以幫助最大限度地解決光纖損耗問題。以下是修復光纖損耗的幾種主要方法：
盡量減少彎曲盡可能使用彎曲不敏感的光纜切勿超過電纜的最大拉伸負載使用最小應力安裝光纖電纜最大限度地減少拼接數量問：OTDR損耗是如何計算的？
答：OTDR代表光時域反射計，即一種用于計算光纖接續(xù)損耗的儀器?？倖蜗騉TDR損耗使用以下公式計算：
測量的α=[αothers+αMFD]接續(xù)損耗+αOTDR
其中，α測量=單向OTDR損耗
αothers=磁芯到磁芯的偏移、傾斜和其他損耗機制
αOTDR=OTDR損耗的誤差分量
其工作原理是不同的光纖會捕獲不同的反向散射光，從而導致到達OTDR的信號不同。在這里，當兩個不同MFD值的光纖連接并測量時，該方程支配OTDR損耗值。實際的OTDR接續(xù)損耗可以通過雙向測量來測量。兩個測量值的平均值給出了實際的OTDR接續(xù)損耗。
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