浅谈光纤单信道系统中损耗预算分析
浅谈光纤单信道系统中损耗预算分析
浅谈光纤单信道系统中损耗预算分析摘要光纤系统设计中,损耗预算和传输容量在单信道和多信道系统中都很重要,两者的基本原理也相同。
本文主要针对单信道系统中损耗预算进行分析。
关键词光纤通信;单信道;损耗预算0 引言光纤系统设计是一个寻求平衡的问题,需要从一系列的性能要求出发,既要满足通信系统的性能要求,又要尽可能减少系统的建设成本,还要考虑将来发展的需要。
除了合理的选择光源、光缆、光检测器以外,还要光功率的损耗对系统的影响。
在系统设计中所有的损耗都必须考虑,即要考虑光从光源转移到光纤中的损耗;链接损耗;熔接损耗;耦合损耗;光纤损耗;光纤与接收机的耦合损耗等。
1 受限系统中的损耗预算按照ITU—T建议G.957的规定,允许的光通道损耗PSR为PSR =PT—PR—PP PT为光发送功率(dBm);PR为光接收灵敏度(dBm);PP为光通道功率代价。
PP在实际中等效为附加接收损耗,可扣除,于是实际S-R点的允许损耗为:PSR=Af×L+As/Lf×L+Mc×L+2Ac(2)式中Af表示再生段平均光缆衰减系数(dB/km),AS是再生段平均接头损耗(dB),Lf是单盘光缆的盘长(km),MC是光缆富余度(dB/km),AC是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗(dB)。
按损耗受限系统进行再生段距离预算:PT-PR=Af×L+As(L/Lf-1)+McL+PP+Me+2Ac=2Ac+PP+Me-As+(Af+As/Lf+M c)其中(4);(5)式中PT为发送光功率(dBm),PR为光接收灵敏度(dBm),AC是光纤配线盘上的收发端附加活动连接器损耗(dB),PP为光通道功率代价(dB),由反射功率代价Pr 和色散功率代价Pd组成,Me为系统设备富裕度(dB),Mc为光缆富余度(dB/km),n 是再生段内所用光缆的盘数,αfi是单盘光缆的衰减系数(dB/km),Af表示再生段平均光缆衰减系数(dB/km),αsi是单个光纤接头的损耗(dB),AS是再生段平均接头损耗(dB)。
光纤通信损耗及其解决方案
解决非接续损耗的方案
1）工程查勘设计、施工中，应选择最佳路由和线路敷 设方式。
（2）组建、选择一支高素质的施工队伍，保证施工质 量，这一点至关重要，任何施工中的疏忽都有可能造 成光纤损耗增大。
（3）设计、施工、维护中，积极采取切实有效的光缆 线路 “四防”措施（防雷、防电、防蚀、防机械损 伤），加强防护工作。
据定义，1mW换算为0dBm，另外几个常见功率dBm和mW两个单 位之间的关系如：0.5mW＝－3dBm，0.1mW＝－10dBm等等。 2、在波分系统里，光纤中总的光功率应该是频率轴上信号光功率 的积分，包括各波光功率和噪声之和，在理想状态下（没有噪 声），总的光功率就是各波光功率总和。如WBA的单波光功率要 求输入为P1（mW）（典型值为－18dBm），那么有N个波长输 入时，总光功率应该是N×P1（mW）。在实际工程中，总是以 dBm为单位来衡量光功率大小。理想状态下总输入光功率为 10×lg（N×P1/1mW）=10lg（P1/1mW）＋10×lg（N）＝－18 ＋10lg（N）。同样道理，可以大致算出其它点的光功率。
（5）光缆布放时，必须注意允许的额定拉力和弯曲半径的限制，在光缆 敷设施工中，严禁光缆打小圈及弯折、扭曲，防止打背扣和浪涌现象。 牵引力不超过光缆允许的80％，瞬间最大牵引力不超过100％，牵引力应 加在光缆的加强件上，特别注意不能猛拉和发生扭结现象。光缆转弯时 弯曲半径应不小于光缆外径的15～20倍。
解决接续损耗的方案
（6）正确使用熔接机 正确使用熔接机是降低光纤接续损耗的重要保证和关键环节。 ①应严格按照熔接机的操作说明和操作流程，正确操作熔接机。 ②合理放置光纤，将光纤放置到熔接机的V型槽中时，动作要轻巧。这是因为对纤芯直径为10 nm
的单模光纤而言，若要熔接损耗小于0.1dB，则光纤轴线的径向偏移要小于0.8nm。 ③根据光纤类型正确合理地设置熔接参数（预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等）。 ④在使用中和使用后应及时去除熔接机中的灰尘（特别是夹具、各镜面和ｖ型槽内的粉尘和光纤
光纤通信中信号损耗与传输距离关系分析
光纤通信中信号损耗与传输距离关系分析随着科学技术的不断进步与发展，光纤通信作为一种高速、大容量、低损耗的信号传输方式，已经成为现代通信领域的主流技术。
然而，光纤通信中的信号损耗与传输距离之间存在着密切的关系。
本文旨在探讨光纤通信中信号损耗与传输距离之间的关系，并对其进行分析。
一、光纤通信中的信号损耗分析光纤通信中的信号损耗主要包括传输损耗、弯曲损耗和连接损耗三个方面。
首先，传输损耗是指光信号在光纤中沿着传输方向逐渐减弱的现象。
这主要由于光信号在传输过程中会受到材料吸收、散射、折射等因素影响，导致信号能量逐渐衰减。
一般来说，光纤通信中的传输损耗与光纤的材料属性、纤芯直径和传输波长等因素密切相关。
较低的传输损耗意味着信号能够更远的传输距离。
其次，弯曲损耗是指光信号在光纤弯曲或弯曲过程中产生的能量损耗。
当光纤弯曲时，光信号会被散射，从而造成信号强度的逐渐减弱。
因此，在安装和维护过程中，需注意光纤的弯曲半径，避免过小的弯曲半径造成额外的信号损耗。
最后，连接损耗是指信号在光纤连接器和耦合器等连接部件中的能量损耗。
连接损耗主要由于光纤连接时，光束与光纤末端的不完美匹配造成的。
在光纤连接时，需要保证连接部件的高精度及准确度，以降低连接损耗。
二、光纤通信中的信号传输距离分析光纤通信中的信号传输距离主要受到衰减和色散的影响。
首先，衰减是指光信号在传输过程中衰减的现象，由传输损耗所造成。
衰减决定了信号在光纤中能够传输的最远距离。
一般来说，较低的传输损耗意味着较低的衰减，从而使得信号能够传输的距离更远。
其次，色散是指光信号在光纤中因折射率随频率而变化而引起的频率失真现象。
由于色散会导致光信号的时间性质发生改变，进而影响了光信号的传输距离。
色散主要包括色散波长和色散时间两种类型，但都会对信号传输距离产生影响。
总体而言，光纤通信中的信号损耗与传输距离之间是相互制约的。
较小的信号损耗能够使得光信号在光纤中传输的衰减减小，从而使得信号能够传输的距离增加。
光线在长距离光纤中的传播损失分析
光线在长距离光纤中的传播损失分析随着科技的不断发展，光纤通信技术已经成为现代通信领域中的关键技术之一。
光纤的优势在于高带宽、远距离传输和低损耗等特点，但是光线在长距离光纤中的传播过程中也会遇到一定的损失。
本文旨在对光线在长距离光纤中的传播损失进行分析，以了解和探讨这种损失的原因和影响。
1. 光纤的基本原理光纤是由光导纤维构成的，其核心是一种高折射率的材料，被包覆于低折射率的外层。
光线在光纤中的传播是基于全反射原理，通过光的折射和反射来实现信号传输。
光线从光纤的一端入射，沿着光纤内壁以直线或弯曲的方式传播，直到到达另一端。
2. 光纤传播中的损失尽管光纤传输具有高效、高速和低损耗的优势，但在长距离传输过程中仍然会遇到一定的损失。
这些损失可以分为衰减损失、色散损失和散射损失。
2.1 衰减损失衰减是光纤中光强度逐渐降低的现象，主要由吸收、散射和辐射引起。
吸收是由于光纤材料对特定波长的光吸收而导致的损耗。
散射是光线与杂质、缺陷或材料不均匀性相互作用引起的光强度分散。
辐射是当光纤发生弯曲或连接时，光线从光纤中逸出引起的损耗。
2.2 色散损失色散是在光纤中由于不同波长的光速度不同而引起的损失。
色散分为色散延迟和色散扩散两种类型。
色散延迟是指不同波长的光在光纤中传播所需的时间不同，导致信号传输中的时间扩散。
色散扩散是指不同波长的光在光纤中传播时发生波形扩散，导致信号传输中的频率扩散。
2.3 散射损失散射是光线与光纤内杂质、纤维不均匀性等微观结构相互作用而产生的。
散射包括弹性散射和非弹性散射。
弹性散射是指入射光子与纤维内部的晶格振动相互作用导致光子改变方向，但能量和频率保持不变。
非弹性散射是指光子与纤维中的电子、声子等发生相互作用，导致光子能量和频率改变。
3. 影响光纤传输损失的因素光纤传输损失受多个因素的影响，包括光纤的质量、纤芯尺寸、波长、通信距离、连接接头等。
3.1 光纤的质量光纤的质量决定了其自身的损失程度。
光传输(WDM)系统的损耗分析
PMD的成因
内在因素
几何尺寸
应力
外在因素
应力
弯曲
扭转
光纤的PMD特性
解决PMD的方法
1. 内因
提高光纤的几何尺寸的制造精度
光纤类别 模场直径，μ m 包层直径, μ m 芯同心误差, μ m 包层不圆度,% G.652 8.6-9.5±0.5 125 ±1 ≤0.8 ≤1 G.655 8.0-11±0.5 125 ±1 ≤0.8 ≤1
1/ 2
2.33ps
内容提要
1 衰减损耗分析 2 色度色散损耗分析 3 偏振模色散损耗分析 4 非线性效应损耗分析
30
非线性效应的分类
• 受激散射
– 光子能量与石英分子间的转移 – 具有阈值特性 – 受激布里渊散射 受激拉曼散射
• 克尔效应
– 光纤折射率随着信号光强度变化 – 自相位调制SPM 交叉相位调制XPM 四波混频FWM
6
增 益 因 子
4 2 0
0
20
40
60
80
100
120
140
频率偏移 (nm)
RamanOA的特点
能量转移，波长间距100nm，理论上可以放大任何波段 。 分布放大，等效噪声指数低，特别是和EDFA配合使用， Nf为3dB左右。 后向泵浦，多泵浦源（2－5）。 偏振相关，泵浦光源需进行去偏振。 WDM EDFA 泵浦光功率达500mw，需APR。
•
•
•
使用模场直径大的光纤，可以降低通过光纤的功率密度，可以抑制非线性效应 的产生。
浅谈光纤通信在电力传输损耗产生的原因和解决措施
浅谈光纤通信在电力传输损耗产生的原因和解决措施作者：冯瑞来源：《中国新通信》 2017年第14期电力通信中光纤技术有着极为广泛的应用，能够使电力通信传输的距离延长、有很强的抗干扰性，容量也比较大，能够提高电力传输的效率。
但是在实际的应用过程中，由于多样化因素的影响，光纤传输的相关特征以及特性会受到影响，不利于光纤通信的顺利推进，还会增加电力企业的运营成本，因此必须要明确光纤通信在电力传输中出现损耗的原因，并提出有效的解决措施，使光纤通信取得好的效果。
一、光纤通信在电力传输中产生损耗的原因1、接续损耗。
首先是光纤自身固有的损耗。
这些损耗就是光纤材料自身特点决定的固有损耗，或者是再生产过程中由于设备等限制，光纤制造过程中工艺技术等随机产生的损耗。
主要有以下情况，光线模场直径不同、光纤芯径失配、纤芯截面不圆等[1]。
其次是接续损耗。
这主要是因为施工人员不能严格按照相关的施工流程以及步骤操作导致的。
光纤接续轴心出现错位、接续点附近的光线出现几何特性变形、光纤接续端面质量不佳、或者端面相互分离等。
最后是其他因素造成的损耗。
利用光时域反射仪测量时，仪器的参数设置不确定，精度等级也会受到限制，工作人员多次使用光纤接续熔接机，会提前电极氧化的时间，碳化污染的情况逐渐严重，而且没有及时更换电极或者熔接参数，在接续过程中容易出现测量误差等问题。
2、非接续损耗。
首先是光纤宏弯损耗，在实际的铺设过程中，一些工作人员在工作中没有按照行业标准进行，敷设光纤时与施工技术要求不相适应，光缆弯曲半径没有控制在施工技术范围内，致使光缆的弯曲半径要比实际的弯曲半径小[2]，敷设过程中由于出现宏弯损耗，会使光纤传输的质量受到影响，信号传输的真实性也会受到限制。
其次是光纤微弯损耗。
敷设光纤时，施工技术人员缺乏良好的职业道德，在施工中存在着明显的主观意识，工作比较随意，光纤表面不规则的位置容易出现受力不均衡的情况，光纤由于弯折、扭曲等会出现微弯损耗，如果天气温度变化比较大，还会由于“热胀冷缩”的问题出现光纤的微弯损耗。
光纤传输系统中的信号损耗与衰减机制
光纤传输系统中的信号损耗与衰减机制光纤传输系统是一种高速、高带宽的数据传输技术，广泛应用于通信、互联网和数据中心等领域。
在光纤传输过程中，信号损耗与衰减是必然存在的，它们对传输质量和距离限制产生了重要影响。
本文将重点讨论光纤传输系统中的信号损耗与衰减机制，以及如何降低信号损耗和保证传输质量。
信号损耗是光纤传输过程中信号功率降低的现象，主要由以下几个因素引起。
首先，光纤材料自身的吸收和散射会导致信号功率的减少。
其次，光纤连接器和耦合器的损耗，以及光纤连接点的损坏或污染也会导致信号损耗的增加。
此外，光纤传输过程中光的色散和扩散也会引起信号损耗。
衰减是指信号强度在传输过程中逐渐减弱的现象。
在光纤传输系统中，主要的衰减机制有衰减、色散和非线性效应。
衰减是信号强度随传输距离增加而逐渐减弱的现象，造成衰减的主要原因是光纤材料本身的特性。
不同类型的光纤有不同的衰减特性，例如多模光纤的衰减通常比单模光纤高。
色散是光信号在光纤中传输时由于不同频率成分的光速不同而引起的扩展现象。
色散会使信号的波形产生变形，影响传输的带宽和距离限制。
非线性效应主要包括光纤中的光学非线性、色散补偿和分子吸收等，会导致信号失真和功率损耗。
在光纤传输系统中，减小信号损耗和衰减是保证传输质量的关键。
以下是一些降低信号损耗和衰减的方法：1. 优化光纤材料：选择具有较低损耗和较小色散的光纤材料。
常用的光纤材料有单模光纤和非线性光纤等，它们有不同的传输特性和应用场景，根据实际需求选择合适的光纤材料。
2. 光纤连接技术：采用高质量的光纤连接器和耦合器，保证连接点的稳定性和损耗最小化。
定期检查和清洁光纤连接点，避免污染和损坏。
3. 光纤整理技术：采用光纤整理技术可以减小光纤的弯曲和扭曲，避免光纤在传输过程中产生额外的损耗和衰减。
4. 色散补偿技术：使用色散补偿器件来消除光信号在传输过程中产生的色散效应，保持信号的波形和相位。
5. 增加信号功率：通过增加光源的功率来弥补传输过程中的信号损耗和衰减。
光纤损耗浅谈
光纤损耗浅谈作者：崔宏来源：《价值工程》2013年第06期摘要：光纤以其低损耗、易弯曲、体积小等特点而获得广泛的应用，本文介绍了光纤的损耗类型和原理。
Abstract： Fiber has been gotten a wide range of application with the characteristics， such as low loss， easy to bend， small size and so on， the article describes the type and principle of fiber loss.关键词：光纤损耗；吸收损耗；散射损耗Key words： fiber loss；absorption loss；scattering loss中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）06-0078-020 引言实现光纤通信，一个重要的问题是尽可能地降低光纤的损耗。
近年来，光纤通信在许多领域得到了广泛的应用。
所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减，光纤由于自身材料原因会部分吸收在其内部传输的光波所具有的能量，单位为dB/km[1]。
同时光纤本身的结构或制作缺陷，以及相邻光纤连接处存在的不完全耦合等现象，了解并降低光纤的损耗对光纤通信有着重大的现实意义。
都会降低其内部传输光波的光功率，造成传输的损耗。
1 光纤的损耗类型列图如下1.1 光纤的散射损耗光纤内部的散射，会使光纤的传输功率变小从而使光纤在传输过程中产生损耗。
在所有的散射中，瑞利散射是最重要，光纤材料在加热过程中，由于热搅动，它的产生是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的，使材料中原子得到不平衡的压缩，从而使其折射率产生不均匀性，该材料的密度是不统一的。
当热搅动完成后，光纤材料的折射率就被固定下来，这样就使得光波的波长要比光纤的长。
光在传输时遇到这些波长小的介质时，产生散射，引起损耗，改变了传输方向，带有随机起伏的不均匀物质。
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浅谈光纤单信道系统中损耗预算分析
摘要光纤系统设计中,损耗预算和传输容量在单信道和多信道系统中都很重要,两者的基本原理也相同。
本文主要针对单信道系统中损耗预算进行分析。
关键词光纤通信;单信道;损耗预算
0 引言
光纤系统设计是一个寻求平衡的问题,需要从一系列的性能要求出发,既要满足通信系统的性能要求,又要尽可能减少系统的建设成本,还要考虑将来发展的需要。
除了合理的选择光源、光缆、光检测器以外,还要光功率的损耗对系统的影响。
在系统设计中所有的损耗都必须考虑,即要考虑光从光源转移到光纤中的损耗;链接损耗;熔接损耗;耦合损耗;光纤损耗;光纤与接收机的耦合损耗等。
1 受限系统中的损耗预算
按照ITU—T建议G.957的规定,允许的光通道损耗PSR为
PSR =PT—PR—PP PT为光发送功率(dBm);PR为光接收灵敏度(dBm);PP为光通道功率代价。
PP在实际中等效为附加接收损耗,可扣除,于是实际S-R点的允许损耗为:PSR=Af×L+As/Lf×L+Mc×L+2Ac(2)
式中Af表示再生段平均光缆衰减系数(dB/km),AS是再生段平均接头损耗(dB),Lf是单盘光缆的盘长(km),MC是光缆富余度(dB/km),AC是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗(dB)。
按损耗受限系统进行再生段距离预算:
PT-PR=Af×L+As(L/Lf-1)+McL+PP+Me+2Ac=2Ac+PP+Me-As+(Af+As/Lf+M c)其中(4);(5)
式中PT为发送光功率(dBm),PR为光接收灵敏度(dBm),AC是光纤配线盘上的收发端附加活动连接器损耗(dB),PP为光通道功率代价(dB),由反射功率代价Pr 和色散功率代价Pd组成,Me为系统设备富裕度(dB),Mc为光缆富余度(dB/km),n 是再生段内所用光缆的盘数,αfi是单盘光缆的衰减系数(dB/km),Af表示再生段平均光缆衰减系数(dB/km),αsi是单个光纤接头的损耗(dB),AS是再生段平均接头损耗(dB)。
L即为再生段距离。
2 分析过程
本地分配网和乡镇级光缆传输网多以 1.31um的单模光纤进行通信,采用YAG激光器作外调制光发射机:输出功率大,可达2×20mW以上(两路输出),噪声小,且无类似LD的附加频率调制和光纤色散特性复合产生的失真。
信号通过两端接插板中的两个连接对,分析350km系统跨度。
分析一:损耗预算结果:进入单模光纤的激光功率:0.0dBm;光纤损耗(350km0.35dB/km):-122.5dB;接头损耗(340.1dB):-3.4dB;连接器对(40.8dB):-3.2dB;接收机处的功率:-129.1dBm;接收机的灵敏度:-32.0dBm;系统功率赤字:-97.1dB。
输出功率远不能满足系统要求,需要使用光放大器,假设没70km加入30dB增益的光放大器,则需要另外的8个连接对(每个放大器的每个端口各一个),即损耗预分析二:加入光放大器后的损耗预算:进入单模光纤的激光功率:0.0dBm;光纤损耗(350km0.35dB/km):-122.5dB;光放大器增益(430dB):120dB;接头损耗(300.1dB):-3dB;连接器对(120.8dB):-9.6dB;接收机处的功率:-135.1dBm;接收机的灵敏度:-32.0dBm;系统功率裕度:16.9dB。
还需要证明损耗预算对整个系统有效,即还需要检查每一段的预算,第一段输出检验:进入单模光纤的激光功率:0.0dBm;光纤损耗(70km0.35dB/km):-24.5dB;接头损耗(60.1dB):-0.6dB;连接器对(30.8dB):-2.4dB;光放大器A处的功率:-27.5dBm;光放大器的增益:30dB;第一段输出:2.5dB。
第二段输出检验:进入单模光纤的激光功率:2.5dBm;光纤损耗(70km0.35dB/km):-24.5dB;接头损耗(60.1dB):-0.6dB;连接器对(20.8dB):-1.6dB;光放大器A处的功率:-26.7dBm;光放大器的增益:30dB;第二段输出:5.8dB……第五段输出检验;进入单模光纤的激光功率:12.4dBm;光纤损耗(70km0.35dB/km):-24.5dB;接头损耗(60.1dB):-0.6dB;连接器对(30.8dB):-2.4dB;接收机处的功率:-27.5dBm;接收机的灵敏度:32dB;系统功率裕度:16.9dB。
从我们分析可看出16.9dB的功率裕度看起来已经足够了,实际上,系统裕度并没有这样好,通常外调制光发射机用在 1.31um光纤网中,信号的传输距离只能达到50km,但这比直接调制型光发射机传输的35km要远得多。
3 结论
本文只针对了损耗预算进行了分析,就光纤单信道系统的设计中通过计算损耗预算来保证有足够强的信号到达接收机,以得到足够好的性能。
同样,也需要通过计算脉冲色散和带宽来保证系统可以以适当的速率传输信号。
但在实际中还需要考虑成本—效益,并在各种方法之间进行权衡,以找到最佳性能和最合理的成本。
参考文献
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[4]王霜,曹益平,李宇翔.基于AOTF技术的光纤损耗光谱检测系统设计[J].工具技术,2007(4).。