基本介紹
- 中文名：損耗
- 影響：損耗可能導致光信號在傳輸過程中
- 分類：固有損耗
- 含義：無線信號在空氣中傳播的時候
引子,影響,原因,光纖損耗主要包括兩個方面,光纖的低損視窗,
引子
當你打開家裡的Wi-Fi，掏出手機上網時，你一定有過這樣的經歷：離無線路由器越近，上網速度越快；離得越遠，上網速度越慢。這是為什麼呢？原來呀，這是因為無線信號在空氣中傳播的時候損耗了。傳播距離越遠，損耗越大。
如果你打開一個手電筒，向遠方照射過去，你會發現光照射的距離沒多遠，而且越近的地方越亮，越遠的地方越暗。這同樣也是因為光在空氣中傳播的時候損耗了。
同樣的，光信號在光纖中傳播時，也存在損耗的現象。
同樣的，光信號在光纖中傳播時，也存在損耗的現象。
影響
我們為什麼要關心光纖通信中的損耗呢？損耗會帶來哪些方面的影響呢？
損耗可能導致光信號在傳輸過程中出現誤碼，影響傳輸質量。同時，損耗將影響光信號能夠傳輸的距離。
原因
首先，讓我們回到歷史上的一天，那時候，人們還在探索光纖通信的道路上孜孜不倦地前進……
在1961－1970年，人們主要研究利用大氣傳輸光信號，實踐證明，由於受到氣候環境的嚴重影響，無法實現正常的通信。在人們考慮的其它傳輸介質中，用石英玻璃材料製成的光導纖維即光纖來傳輸光信號成為研究的重點。但是當時普通石英玻璃材料的損耗非常高（1000 dB/km），傳輸距離很有限。1966年7月，英國標準電信研究所的英藉華人高錕（K.C.Kao）博士和霍克哈姆（G.A.HocKham）博士根據介質波導理論指出：光纖的高損耗並不是其本身固有的，而是由材料中所含的雜質引起的。並預言如果降低材料中的雜質含量，可使得光纖的損耗降至20 dB/km，甚至更小。1970年，美國康寧（Corning）玻璃有限公司成功地研製了損耗為20 dB/km的低損耗石英光纖，這使得光纖完全能勝任作為傳輸光波的傳輸媒介，也開闢了光纖通信的新紀元。
光纖損耗主要包括兩個方面
光纖的傳輸損耗大致可以分為光纖具有的固有損耗以及光纖製成後由使用條件造成的附加損耗。
- 固有損耗
固有損耗是光纖本身的特徵引起的，可以通過光纖製造工藝的不斷提升而得到改善。固有損耗主要包括吸收損耗和散射損耗。
吸收損耗是由於光纖材料和雜質對光能的吸收而引起的，它們把光能以熱能的形式消耗於光纖中，是光纖損耗中重要的損耗。
散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纖材料內部的密度和成份變化而引起的。光纖內部的散射，會減小傳輸的功率，產生損耗。光纖材料在加熱過程中，由於熱騷動，使原子得到的壓縮性不均勻，使物質的密度不均勻，進而使折射率不均勻。這種不均勻在冷卻過程中被固定下來，它的尺寸比光波波長要小。光在傳輸時遇到這些比光波波長小，帶有隨機起伏的不均勻物質時，改變了傳輸方向，產生散射，引起損耗。另外，光纖中含有的氧化物濃度不均勻以及摻雜不均勻也會引起散射，產生損耗。
- 附加損耗
附加損耗又分為微彎損耗、彎曲損耗光纖線路中的接續損耗和光器件之間的耦合損耗等幾種。
附加損耗是在光纖的鋪設過程中人為造成的。在實際套用中，不可避免地要將光纖一根一根連線起來，光纖連結會產生損耗。光纖微小彎曲、擠壓、拉伸受力也會引起損耗，這些都是光纖使用條件引起的損耗。究其主要原因是在這些條件下，光纖纖芯中的傳輸模式發生了變化。附加損耗是可以儘量減小甚至避免的。
光纖是柔軟的，可以彎曲，可是彎曲到一定程度後，光纖雖然可以導光，但會使光的傳輸途徑改變。由傳輸模轉換為輻射模，使一部分光能滲透到包層中或穿過包層成為輻射模向外泄漏損失掉，從而產生損耗。當彎曲半徑大於5 cm~10 cm時，由彎曲造成的損耗可以忽略。
光纖的低損視窗
光纖的衰減譜如下圖一所示。視窗I的平均損耗值為2dB/km，視窗II的平均損耗值為0.3dB/km~0.4dB/km，視窗III的平均損耗值為0.19dB/km~0.25dB/km，視窗V的1380nm處存在OH吸收峰。
圖一
5個視窗的光信號的標記、波長範圍、使用光纖類型和套用場合，如下表所示：
視窗 | I | II | III | IV | V |
標記（nm） | 850 | 1310（O波段） | 1550（C波段） | 1600（L波段） | 1360~1530 （E+S波段） |
波長範圍（nm） | 600~900 | 1260~1360 | 1530~1565 | 1565~1625 | 1360~1530 |
光纖類型 | 多模光纖 | 多模光纖/G.652/G.653 | G.652/G.653/G.655 | G.652/G.653/G.655 | 全波光纖 |
套用場合 | 短距、低速 | 短距、低速 | 長距、高速 | ||
常用光纖的線路損耗
光纖類型 | G.652 | G.653 | G.655 |
典型損耗值（1310nm） | 0.3dB/km~0.4dB/km | - | - |
典型損耗值（1550nm） | 0.15dB/km~0.25dB/km | 0.19dB/km~0.25dB/km | 0.19dB/km~0.25dB/km |
工作視窗 | 1310nm和1550nm | 1550nm | 1550nm |
