光纤损耗的原因
光纤传输损耗的成因与解决措施分析
光纤传输损耗的成因与解决措施分析摘要：光纤的损耗是根据网络传输距离、光纤的稳定性以及可靠性来决定的。
本文主要探讨光纤传输过程中产生损耗的原因，并具体分析相关的解决措施。
关键词：光纤传输；损耗成因；解决措施引言从1977年开始，光纤系统实现了商业安装。
经过三十多年的发展，光纤传输技术日见成熟，已经成了我国主要的信息传输方式，其自身具有迥别于其它传输手段的个性特质，它的低损耗、宽频带、传距远、抗干扰的品质，深受使用者的欢迎，有利于实现消息传播载体的最大效益化。
一般来说，网络传输距离、稳定性等性能的实现，离不开相关条件的配合，在这一过程中，如果光纤传输出现了不同程度的损耗，就影响网络系统的有效传输。
在此过程中，我们要针对光纤传输产生耗损的原因展开具体剖析，以实现网络传输系统的具体运行。
一、光纤传输概念光纤传输，即以光导纤维为介质进行的数据、信号传输。
光导纤维，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且可以满足视频传输的需求。
光纤传输一般使用光缆进行，单根光导纤维的数据传输速率能达几Gbps，在不使用中继器的情况下，传输距离能达几十公里。
二、光纤传输优势1、灵敏度高，不受电磁噪声之干扰。
2、体积小、重量轻、寿命长、价格低廉。
3、绝缘、耐高压、耐高温、耐腐蚀，适于特殊环境之工作。
4、几何形状可依环境要求调整，讯号传输容易。
5、高带宽，通讯量大衰减小，传输距离远。
6、讯号串音小，传输质量高。
7、保密性高。
8、便于敷设及搬运原料。
三、光纤传输损耗成因1、持续性损耗。
一是光纤的固有损耗。
光纤的模场直接不同会导致其产生固有损耗，另外芯径失配。
纤芯的截面积不圆，包层的同心度和纤芯不好，也会让光纤产生损耗，而对光纤损耗最大的是其模场直径不同。
二是活动接头的损耗。
由于光纤的活动连接器出现了接触不良，或者因为它的质量问题、轴向位置不对、不干净也会让活动接头产生损耗。
三是焊接损耗。
熔接损耗产生的主要原因是轴向错位、轴心倾斜、断面分离、光纤端面不完整以及工作人员的操作步骤、操作水平、工作环境的清洁度、熔接参数等因素造成。
光纤通信传输损耗的成因及降耗措施
光纤通信传输损耗的成因及降耗措施光纤通信具有保密性高、受干扰性能高等优点，其应用十分广泛，但在光纤传输中会有不同程度的损耗，影响了网络系统的有效传输。
为了提高光纤传输的安全可靠、稳定高效，对光纤传输损耗问题的深入研究非常重要，本文主要针对光纤传输损耗的形成原因进行了详细分析，并提出了合理有效的降耗措施，以保证信息在光纤中的可靠高效传输。
1 接续损耗的成因分析光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率的减小，故光纤损耗是光纤传输的重要指标。
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。
引起光纤传输损耗的主要原因可分为两类，即接续损耗和非接续损耗。
而光纤的接续损耗则主要包括光纤材料的本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗两种。
1.1 固有损耗1.1.1 吸收损耗吸收损耗是光波通过光纤材料时，一部分的光能转化成热能，造成光功率的损失。
造成吸收损耗的主要原因是光纤材料的本征吸收和制作光纤时光纤材料不纯净所产生的杂质吸收。
(1)本征吸收指光纤的基础材料二氧化硅固有的吸收，不是杂质或者材料缺陷所引起的。
(2)杂质吸收指由于光纤材料的不钝净和晶体缺陷所产生的附加的吸收损耗，主要是材料中的金属过渡离子和生产过程中的氢氧根离子使光的传输产生损耗。
1.1.2 散射损耗散射是指光通过密度或折射率不均匀的透明物质时，除了在光的传播方向以外，在其它方向也能看到光，这种现象称为光的散射。
在光纤中光的传输由于散射的作用而产生散射损耗，散射损耗主要由瑞利散射和结构缺陷散射两部分组成。
1.2 熔接损耗熔接损耗是由接续方式、接续工艺、和接续设备的不完善引起的，包括光纤模场直径不同、光纤轴向错位、光纤端面不完整或者端面不干净、待熔接光纤的间隙不当、轴心(折角)倾斜以及工作人员操作水平、熔接参数的设置等可以人为避免的因素造成。
2 非接续损耗的成因分析光纤传输中的非接续损耗主要包括弯曲损耗、其他施工因素与应用环境造成的损耗。
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。
光纤损耗的原因
光纤损耗的原因
光纤损耗是指光纤中光信号的强度、功率或能量在传输过程中损失的现象。
这种损耗是光纤通信中一个重要的问题。
下面我们来探讨一下光纤损耗的原因。
1.弯曲损耗
光纤细且易弯曲，若弯曲过度，容易导致光线发生反射而损失，弯曲程度越大，反射越多损耗越大。
因此，光纤在使用时要尽可能避免过度弯曲，特别是在光纤接头处。
2.散射损耗
光纤存在微小的面、体、杂质、缺陷等，光束经过时会与这些微小的障碍物发生散射，导致光能量减少，形成光纤损耗。
通常，光纤材料制造过程中如果没有得到很好的净化，或者由于使用过程中人为损坏或外部环境影响，光纤表面或内部可能会产生划痕、凹坑等散射损耗。
3.吸收损耗
光纤内的材料对波长相同但能量较低的光线会进行吸收，导致光
线功率降低。
光纤中常见的吸收材料有氧化铝、石墨、镁等。
4.位移损耗
如果光纤的轴线发生偏移，光线就会发生位移，从而导致光线与
纤芯之间的接触面积减小或完全失去接触，使光信号损失严重。
5.光纤接头问题
光纤接头是光纤网络中最薄弱的环节，不正确的接头方式、接头
磨损、污染、接触不良都会影响到光纤的传输性能，对光能量的损失
越大，损耗就越大。
6.温度变化
温度对光纤的性能会有一定的影响，通常低温会使光纤损耗增加，而高温则可能导致光纤变形、膨胀、蒸发等问题，也会影响光纤损耗。
7.消光损失
光纤中的某些部分在特定波长下可以形成干涉，使光线发生干涉
消光，从而导致光信号强度降低。
光纤损耗的原因
3．原子缺陷吸收损耗光纤材料由于受热或强烈的辐射，它会受激而产生原子的缺陷，造成对光的吸收，产生损耗，但一般情况下这种影响很小。
二、光纤的散射损耗
光纤内部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。
光纤材料在加热过程中，由于热骚动，使原子得到的压缩性不均匀，使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。
散射是怎样产生的呢？原来组成物质的分子、原子、电子等微小粒子是以某些固有频率进行振动的，并能释放出波长与该振动频率相应的光。粒子的振动频率由粒子的大小来决定。粒子越大，振动频率越低，释放出的光的波长越长；粒子越小，振动频率越高，释放出的光的波长越短。这种振动频率称做粒子的固有振动频率。但是这种振动并不是自行产生，它需要一定的能量。一旦粒子受到具有一定波长的光照射，而照射光的频率与该粒子固有振动频率相同，就会引起共振。粒子内的电子便以该振动频率开始振动，结果是该粒子向四面八方散射出光，入射光的能量被吸收而转化为粒子的能量，粒子又将能量重新以光能的形式射出去。因此，对于在外部观察的人来说，看到的好像是光撞到粒子以后，向四面八方飞散出去了。
光纤损耗的原理是什么
光纤损耗的原理是什么光纤损耗是指由于各种因素而导致的光信号强度的衰减。
光纤传输具有低损耗和高数据传输能力的优点，但是由于多种因素的影响，光信号的强度会有所衰减，从而影响传输的质量。
本文将介绍光纤损耗的原理以及影响光纤损耗的因素。
1. 光纤损耗的原理光纤损耗的原理是在传输过程中，光信号随着时间和距离传输而逐渐衰减，导致信号的强度降低。
光纤传输的信号衰减主要包括以下几个方面。
(1) 吸收损耗光纤传输的信号会被材料吸收而导致信号衰减，包括材料的本征吸收、杂质和缺陷的吸收以及色散等。
材料的本征吸收是指在光纤传输中，光子与材料束缚电子相互作用，导致能量转化成热能或其它形式的能量，产生吸收损耗。
杂质和缺陷的吸收是指在光纤传输中，光子与纤芯或包层之间的杂质、缺陷或材料界面反射，导致信号强度减弱。
(2) 散射损耗散射损耗是指光在经过介质中时与介质的微观结构相互作用，导致光在介质内部的随机偏振散射，从而导致信号强度衰减。
(3) 弯曲损耗弯曲损耗是指光在通过弯曲曲率过大的光纤中时，由于光纤本身材料的本性和外部环境的力量作用引起光纤内部的光波传输路径发生变化，导致光信号的强度降低。
(4) 连接/插入损耗连接/插入损耗是指通过光纤连接器或挂钩等连接部件而引起的光信号强度衰减。
(5) 纤芯直径（准单模）改变损耗纤芯直径（准单模）改变损耗是指光纤的纤芯直径或其通过的接口的尺寸发生变化时引起的光信号强度衰减。
(6) 光纤长度损耗光纤长度损耗是指光信号在经过长距离传输时会由于吸收、散射、弯曲和连接损耗等而降低信号的强度。
2. 影响光纤损耗的因素影响光纤损耗的因素有很多，主要包括以下几个方面。
(1) 光源和探测器的质量光源和探测器的质量直接影响了光信号的强度，差的光源或探测器会导致信号的强度降低。
(2) 光纤材料光纤材料的质量对光纤损耗有直接的影响，材料质量差的光纤会导致信号强度的降低。
(3) 光纤的运行环境光纤的运行环境也会对信号强度产生影响。
光纤损耗大的几个因素
光纤损耗大存在的因素光纤熔接包处损耗变大，是常见的故障，原因通常有3个：1、光纤熔接处开裂，可能的原因有：当初熔接时存在缺陷；光缆遭受外力拉伸；熔接点塑料护套、固定金属棒与光纤热膨胀系数差异，反复的温度变化引起伸缩。
显然排除故障时必须重新熔接光纤。
2、熔接包内盘纤变形失园而出现角度，导致损耗变大。
可能的原因有：光缆遭受外力拉伸；因温度变化热涨冷缩引起。
排除故障时只需重新整理盘纤，保证圆形、消除角度。
3、熔接包内进水并侵入熔接处的裸纤，导致光信号散射损失。
排除故障时要打开熔接包清除积水，并晒干熔接处，尽量散尽水分，或者重新熔接。
光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗光纤使用中引起的传输损耗主要有1接续损耗2光纤本质造成的损耗、3熔接不当所报造成的损耗和4活动接头（光纤适配器及光纤跳线）造成的损耗和5非接续损耗（弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗）接续损耗（1）光纤固有损耗主要源于光纤模场直径不一致；光纤芯径失配；纤芯截面不圆；纤芯与包层同心度不佳等原因；其中影响最大的是模场直径不一致。
（2）熔接损耗非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位；轴心（折角）倾斜；端面分离（间隙）；光纤端面不完整；折射率差；光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。
（3）活动接头损耗非本征因素的活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素（如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等）造成。
解决接续损耗的方案（1）工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤一条线路上尽量采用同一批次的优质品牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。
（2）光缆施工时应严格按规程和要求进行挑选经验丰富的施工人员光缆配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥500-800米），以尽量减少接头数量。
光纤熔接损耗产生原因及降低措施
光纤熔接损耗产生原因及降低措施光纤熔接损耗是指在光纤熔接过程中，由于不同原因导致光信号的衰减情况。
光纤熔接损耗的产生原因有很多，包括对中心偏移的控制不精确、纤维端面质量不佳、纤维容差过高、环境影响等。
为了降低光纤熔接损耗，需要采取一系列的措施，如加强熔接操作技术、提高设备和器件的精度、改善环境条件等。
下面将详细阐述光纤熔接损耗产生原因及降低措施。
一、光纤熔接损耗产生原因1.对中心偏移的控制不精确：光纤熔接过程中，如果不准确控制两根光纤之间的中心偏移量，会导致熔接时光信号不能完全匹配，从而引起损耗。
2.纤维端面质量不佳：光纤的端面质量对熔接损耗有着非常重要的影响。
如果光纤的端面质量不好，如有划痕、污垢等，会使得光束的传输受到影响，从而引起光纤熔接过程中的损耗。
3.纤维容差过高：光纤的容差是指光纤熔接时，两根光纤之间直径、几何形状等的偏差。
容差过高会导致熔接时光纤之间无法完全接触，从而引起损耗。
4.环境影响：在熔接过程中，环境因素如温度、湿度、尘埃等也会对熔接损耗产生影响。
例如，在高温环境下，光纤熔接时的膨胀系数会发生变化，导致光纤熔接损耗增大。
二、降低光纤熔接损耗的措施1.加强熔接操作技术：提高操作人员的技术水平，确保熔接操作的准确性和稳定性。
操作人员需要掌握正确的操作步骤和技巧，熟悉熔接设备的使用方法。
2.提高设备和器件的精度：选择高精度的光纤熔接设备和光纤连接器，确保设备和器件的质量和性能。
同时，对设备和器件进行定期的维护和检测，确保其正常工作和准确度。
3.改善纤维端面质量：在熔接前，对光纤的端面进行充分的清洁和检查，确保其表面没有划痕和污垢，并采用专业的光纤端面处理工具进行处理。
此外，在熔接时可以采用光纤端面偏心校准技术，提高端面的质量。
4.控制纤维容差：合理选择光纤的容差范围，以确保两根光纤之间的容差在允许的范围内。
同时，在熔接前可以使用光纤准直仪等设备对光纤进行准备，以提高容差的控制。
5.改善环境条件：提供适宜的环境条件，如温度、湿度、尘埃等的控制。
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光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
对接：
光纤对接时产生的损耗，如：
不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8卩m）端面与轴心不垂直，端面不平, 对接心径不匹配和熔接质量差等。
当光从光纤的一端射入，从另一端射出时，光的强度会减弱。这意味着光 信号通过光纤传播后，光能量衰减了一部分。这说明光纤中有某些物质或因某 种原因，阻挡光信号通过。这就是光纤的传输损耗。只有降低光纤损耗，才能 使光信号畅通无阻。
散射是怎样产生的呢？原来组成物质的分子、原子、电子等微小粒子是以 某些固有频率进行振动的，并能释放出波长与该振动频率相应的光。粒子的振 动频率由粒子的大小来决定。粒子越大，振动频率越低，释放出的光的波长越 长；粒子越小，振动频率越高，释放出的光的波长越短。这种振动频率称做粒 子的固有振动频率。但是这种振动并不是自行产生，它需要一定的能量。一旦 粒子受到具有一定波长的光照射，而照射光的频率与该粒子固有振动频率相 同，就会引起共振。粒子内的电子便以该振动频率开始振动，结果是该粒子向 四面八方散射出光，入射光的能量被吸收而转化为粒子的能量，粒子又将能量 重新以光能的形式射出去。因此，对于在外部观察的人来说，看到的好像是光 撞到粒子以后，向四面八方飞散出去了。
下面，我们只讨论光纤的固有损耗。
固有损耗中，散射损耗和吸收损耗是由光纤材料本身的特性决定的，在不 同的工作波长下引起的固有损耗也不同。搞清楚产生损耗的机理，定量地分析 各种因素引起的损耗的大小，对于研制低损耗光纤合理使用光纤有着极其重要 的意义光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后，产生振 动、发热，而将能量散失掉，这样就产生了吸收损耗。我们知道，物质是由原 子、分子构成的，而原子又由原子核和核外电子组成，电子以一定的轨道围绕 原子核旋转。这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一 样，每一个电子都具有一定的能量，处在某一轨道上，或者说每一轨道都有一 个确定的能级。距原子核近的轨道能级较低，距原子核越远的轨道能级越高。 轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。当电子从低能级向高能级跃迁 时，就要吸收相应级别的能级差的能量。
们只讨论这一工作区的损耗。
石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.1〜0.2波长左右。随着 波长增大，其吸收作用逐渐减小，但影响区域很宽，直到1am以上的波长。不 过，紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。例如，在0.6am波长的
可见光区，紫外吸收可达1dB/km,在0.8am波长时降到0.2〜0.3dB/km,而 在1.2am波长时，大约只有0」dB/km。
在光纤中，当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时， 则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。这一电子吸收了光能， 就产生了光的吸收损耗。
制造光纤的基本材料二氧化硅（SiO2）本身就吸收光，一个叫紫外吸收， 另外一个叫红外吸收。目前光纤通信一般仅工作在0.8〜1.6 am波长区，因此我
石英光纤中的另一个吸收源是氢氧根（OHT）期的研究，人们发现氢氧根在 光纤工作波段上有三个吸收峰，它们分别是0.95am1.24am和1.38am其中1.38an波长的吸收损耗最为严重，对光纤的影响也最大。在1.38an波长，含 量仅占0.0001的氢氧根产生的吸收峰损耗就高达33dB/km。
这些氢氧根是从哪里来的呢？氢氧根的来源很多,一是制造光纤的材料中 有水分和氢氧化合物,这些氢氧化合物在原料提纯过程中不易被清除掉,最后 仍以氢氧根的形式残留在光纤中；二是制造光纤的氢氧物中含有少量的水分； 三是光纤的制造过程中因化学反应而生成了水；四是外界空气的进入带来了水 蒸气。
光纤损耗的原因
1、造成光纤衰减的主要因素有：
本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。
本征：
是光纤的固有损耗，包括：
瑞利散射，固有吸收等。
弯曲：
光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。
挤压：
光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
杂质：
光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
不均匀：
然而，现在的制造工艺已经发展到了相当高的水平，氢氧根的含量已经降 到了足够低的程度，它对光纤的影响可以忽略不计了。
4、散射损耗
在黑夜里，用手电筒向空中照射，可以看到一束光柱。人们也曾看到过夜 空中探照灯发出粗大光柱。
那么，为什么我们会看见这些光柱呢？这是因为有许多烟雾、灰尘等微小 颗粒浮游于大气之中，光照射在这些颗粒上，产生了散射，就射向了四面八 方。这个现象是由瑞利最先发现的，所以人们把这种散射命名为"瑞利散射"
石英光纤的红外吸收损耗是由红外区材料的分子振动产生的。在2am以上
波段有几个振动吸收峰。由于受光纤中各种掺杂元素的影响,石英光纤在2am以上的波段不可能出现低损耗窗口，在1.85am波长的理论极限损耗为IdB/km。
通过研究,还发现石英玻璃中有一些"破坏分子"在捣乱,主要是一些有害过 渡金属杂质,如铜、铁、铬、锰等。这些"坏蛋"在光照射下,贪婪地吸收光能, 乱蹦乱跳,造成了光能的损失。清除"捣乱分子",对制造光纤的材料进行格的化 学提纯,就可以大大降低损耗。
2、光纤损耗的分类
光纤损耗大致可分为光纤具有的固有损耗以及光纤制成后由使用条件造成 的附加损耗。具体细分如下：
光纤损耗可分为固有损耗和附加损耗。
固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和因光纤结构不完善引起的损耗。
附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。
其中，附加损耗是在光纤的铺设过程中人为造成的。在实际应用中，不可 避免地要将光纤一根接一根地接起来，光纤连接会产生损耗。光纤微小弯曲、 挤压、拉伸受力也会引起损耗。这些都是光纤使用条件引起的损耗。究其主要 原因是在这些条件下，光纤纤芯中的传输模式发生了变化。附加损耗是可以尽 量避免的。