環(huán)境溫度對(duì)光纖衰減特性的影響和時(shí)延特性的影響分析

1、1=環(huán)境溫度對(duì)光纖衰減特性的影響和時(shí)延特 性的影響分析作者：張海全 徐桐 徐洪偉索晶浩來(lái)源：中國(guó)新通信2018年第3期【摘要】伴隨著社會(huì)發(fā)展進(jìn)度的加快，光纖通信的應(yīng)用也變得越來(lái)越普遍，在這樣的發(fā)展 趨勢(shì)之下，通信網(wǎng)中很多點(diǎn)至點(diǎn)的傳輸干線(xiàn)中都對(duì)光纖進(jìn)行了使用?，F(xiàn)階段，在通信傳輸?shù)倪^(guò) 程中，光纖已經(jīng)成為了其主要的手段。但是一般情況下，光纖在進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，都會(huì)在不同 程度上受到環(huán)境溫度的影響。本篇論文主要研究的內(nèi)容就是環(huán)境溫度對(duì)光纜衰減特性的影響， 以及環(huán)境溫度對(duì)時(shí)延特性的影響，并且在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們提出了在不同環(huán)境中應(yīng)該怎樣選擇 正確的光纖，只有正確的對(duì)光纖進(jìn)行了選擇，那么環(huán)境溫度對(duì)其造成的影響

2、才能降到最低。最 后，我們還根據(jù)不同地區(qū)環(huán)境的影響，提出了相應(yīng)的解決對(duì)策?！娟P(guān)鍵詞】環(huán)境光纖通信傳輸溫度地區(qū)一、光纖通信的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)通過(guò)適當(dāng)?shù)姆治鑫覀儼l(fā)現(xiàn)，光纖通信就是以現(xiàn)代物理學(xué)中的激光技術(shù)等作為主要的基礎(chǔ)內(nèi) 容，之后對(duì)其他的一些學(xué)科進(jìn)行結(jié)合，從而形成了一種全新的通信方式。由于光纖通信中的通 信容量較大，損耗也較低，所以在長(zhǎng)途干線(xiàn)、海底通信這些領(lǐng)域中，光纖通信就得到了較為廣 泛的應(yīng)用。隨著PDH、SDH等數(shù)字傳輸體制的成功建立，光通信已經(jīng)在全世界得到了普及。最 近幾年，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，高速光纖的通信技術(shù)也得到了十分迅猛的發(fā)展，在這樣的發(fā)展 趨勢(shì)之下，傳統(tǒng)的光纖通信網(wǎng)也得到了一定的轉(zhuǎn)變

3、，其已經(jīng)向著下一代全光通信網(wǎng)進(jìn)行快速的 演進(jìn)。在這個(gè)發(fā)展迅速的新時(shí)代中，隨著光纖通信高速大容量的系統(tǒng)出現(xiàn)，業(yè)務(wù)的傳輸容量不 僅得到了增加，各種各樣的新業(yè)務(wù)也隨之出現(xiàn)，尤其是對(duì)于視頻點(diǎn)播來(lái)說(shuō)，上述的內(nèi)容都為多 媒體通信提供了實(shí)現(xiàn)的可能。要想讓運(yùn)營(yíng)商更加靈活的提供一些服務(wù)，我們就必須不斷對(duì)光纖 通信系統(tǒng)的傳輸容量進(jìn)行提升，只有這樣，信息傳送量的增長(zhǎng)需求才能得到較好的滿(mǎn)足。通過(guò)對(duì)光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治鑫覀兊贸?，?1世紀(jì)，波分復(fù)用設(shè)備等發(fā)展 漸漸變得成熟起來(lái)，DWDM+EDFA等技術(shù)也慢慢的從骨干網(wǎng)想城域網(wǎng)進(jìn)行滲透，光交叉連接設(shè)備 的開(kāi)發(fā)應(yīng)用對(duì)于光纖通信的發(fā)展來(lái)說(shuō)也是十分有利的。對(duì)于全光通

4、信網(wǎng)來(lái)說(shuō)，信號(hào)從源節(jié)點(diǎn)到 目的節(jié)點(diǎn)的接入，都在一定程度上對(duì)傳統(tǒng)光電通信網(wǎng)中信號(hào)節(jié)點(diǎn)的限制進(jìn)行了克服，這樣一來(lái)， 網(wǎng)絡(luò)的處理速度就會(huì)得到提升，系統(tǒng)當(dāng)中的傳輸容量的數(shù)量級(jí)也會(huì)隨之進(jìn)行提高，這就使得整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)形成了一種對(duì)信號(hào)完全透明的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。但是要想順利的構(gòu)建起比較實(shí)用化的大容 量全光通信網(wǎng)，我們就需要對(duì)以下幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行解決：首先，對(duì)于光纖當(dāng)中的色散累積等問(wèn)題，我們必須采取合理的方式來(lái)進(jìn)行解決。除此之外， 對(duì)于WDM設(shè)備中存在的高穩(wěn)定集成光源等問(wèn)題，我們也要利用正確的方式進(jìn)行解決。除了上述 的內(nèi)容以外，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、價(jià)格昂貴等問(wèn)題也是我們必須進(jìn)行解決的內(nèi)容。二、環(huán)境溫度對(duì)光纜衰減特性的影響一般來(lái)

5、說(shuō)，在制造光纖的時(shí)候，都會(huì)在剛剛拉出的時(shí)候?yàn)槠渫可弦粚油扛膊牧?，這樣不僅 可以有效的對(duì)光纖的表面進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)還可以在很大程度上防止光纖的斷裂。通常情況下， 一次涂覆材料往往都是丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂，而這種材料都是熱固化的。在纜成型的階段，為了減少環(huán)境溫度造成的影響，我們必須對(duì)其進(jìn)行二次涂覆。在進(jìn)行二 次涂覆時(shí)，我們必須對(duì)涂覆材料進(jìn)行慎重的選擇，一般情況下，尼龍等材料都是選擇最多的二 次涂覆材料。但是在涂層的線(xiàn)膨脹系數(shù)中，10-310-4/C就是其線(xiàn)膨脹的主要系數(shù)，然而在石 英玻璃的線(xiàn)膨脹系數(shù)中，其擁有的系數(shù)就變得非常小，大約在10-7/C左右。由此我們可以看 出，這兩者之間的數(shù)量級(jí)是相差3個(gè)的，在

6、這樣的情況下，一旦溫度產(chǎn)生改變，光纖的衰減就 會(huì)隨之受到影響，并且跟隨溫度的改變發(fā)生變化。其次，塑料在處于低溫的時(shí)候，收縮的情況 就會(huì)變得格外嚴(yán)重，這樣一來(lái)，光纖中產(chǎn)生的縱向壓縮就會(huì)超過(guò)光纖縱向彎曲中的極限，因此 彎曲以及微彎就會(huì)受到一定的損耗。當(dāng)溫度處于較高的狀態(tài)時(shí)，塑料涂層就會(huì)伸長(zhǎng)，在這樣的 情況下，光纖就會(huì)受到一定程度的拉應(yīng)力，應(yīng)力損耗也就隨之產(chǎn)生了。但是對(duì)于不同的涂覆材料、不同的涂覆工藝來(lái)說(shuō)，其引起的衰減溫度的特性也是有著較大 的差異的。如果站在溫度特性上來(lái)說(shuō)的話(huà)，涂硅酮樹(shù)脂未套塑光纖的溫度特性是所有材料中最 好的，當(dāng)溫度達(dá)到-50C+60C左右的時(shí)候，其衰減變化就會(huì)變成零。但是與上述

7、的材料進(jìn)行 比較的話(huà)，在溫度特性上，涂丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂光纖的溫度特性就不是十分的良好，這主要是因 為丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂處在低溫的時(shí)候往往會(huì)很容易變脆、變硬，這樣一來(lái)，損耗就會(huì)隨之加大。 但是只要對(duì)丙烯酸的材料以及涂覆工藝進(jìn)行正確的選擇，其得到的溫度特性仍是十分良好的。三、環(huán)境溫度對(duì)光纜時(shí)延特性的影響光脈沖在對(duì)L長(zhǎng)度的光纖進(jìn)行通過(guò)時(shí)所需要使用的時(shí)間就是群時(shí)延。在光纖的時(shí)延過(guò)程中， 其隨著溫度變化的過(guò)程是屬于一種慢變化的，所以我們也將這種變化稱(chēng)之為漂移。正常來(lái)說(shuō)，群折射率在隨著溫度變化的過(guò)程時(shí)，往往就會(huì)出現(xiàn)時(shí)延漂移時(shí)所含有的常數(shù)， 因?yàn)閷?duì)于涂覆材料說(shuō)來(lái)，不同涂覆材料都會(huì)使光纖中具有的時(shí)延漂移數(shù)存在明顯的

8、差異。但是 漂移常數(shù)通常會(huì)在成纜光纖中處于較大的狀態(tài)，可要是站在具體數(shù)值的角度上來(lái)看待這個(gè)問(wèn)題 的話(huà)，光纜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是其數(shù)值主要的取決因素。四、光纜特性的選擇光纖是可以分為多模光纖以及單模光纖的，在一些公用的通信網(wǎng)中的骨干網(wǎng)，其需要使用到的光纖都為單模光纖。多模光纖的使用往往都是在專(zhuān)用的局域網(wǎng)或者是一些距離較短的光纖線(xiàn)路中。光纖的工作 波長(zhǎng)不僅可以分為短波長(zhǎng)，同時(shí)也可以分成長(zhǎng)波長(zhǎng)。常規(guī)的單模光纖就是在較長(zhǎng)時(shí)期制成的單 模光纖，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，波長(zhǎng)1.31pm的色散通常都是保持在零的狀態(tài)下的，這也是這種光纖 中擁有的主要特點(diǎn)，但是最低損耗波長(zhǎng)在處于1.55pm的時(shí)候，含有的色散就不會(huì)較小。在這

9、樣的情況之下，長(zhǎng)距離、高速率的脈沖信號(hào)傳輸就會(huì)受到一定程度的限制。當(dāng)波長(zhǎng)1.55pm的 光纖放大器在實(shí)際進(jìn)行應(yīng)用獲得成功的時(shí)候，長(zhǎng)途線(xiàn)路自然而然的就會(huì)傾向于1.55pm。通常情況下，光纖的長(zhǎng)波長(zhǎng)都是有一定范圍規(guī)范的，但如果其長(zhǎng)波長(zhǎng)的范圍達(dá)到13501520nm的時(shí)候，氫氧離子的吸收高峰就會(huì)在1385nm范圍出現(xiàn)。這樣一來(lái)，光纖的損耗 就會(huì)隨之變大，嚴(yán)重情況下就會(huì)導(dǎo)致其無(wú)法進(jìn)行利用。但是隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)于這種現(xiàn) 象的解決措施，我們已經(jīng)找到了一個(gè)行之有效的辦法，這種方法不僅可以有效的對(duì)這種損耗高 峰進(jìn)行消除，同時(shí)也可以使其變成可供實(shí)現(xiàn)實(shí)際使用的新窗口，而對(duì)于這種新窗口，1.40pm的 窗口就

10、是對(duì)其暫時(shí)的稱(chēng)謂。另外與1.31pm的窗口進(jìn)行比較我們可以發(fā)現(xiàn)，該窗口中具備的光 纖損耗比起小很多，其次和1.55pm窗口的色散進(jìn)行對(duì)比，這個(gè)新窗口的光纖色散也比其小的 多。由此我們可以看出，在這種情況中，就可以對(duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)行考慮。另外，由于窗口的波長(zhǎng) 范圍是比較大的，所以WDM系統(tǒng)中的各路波長(zhǎng)的間隔，我們就可以選的稍微大一些，即使波長(zhǎng) 的間隔選的較大，其獲得的路數(shù)仍然是比較多的。但要是波長(zhǎng)的間隔比較大的話(huà)，各路的激光 管以及濾波器所需具備的要求就不會(huì)十分的嚴(yán)格，在每個(gè)激光管中，我們都可以直接對(duì)信號(hào)進(jìn) 行調(diào)制，這就在很大程度上降低了器件的成本。同時(shí)這也說(shuō)明了一件事情，在新窗口中安置 WDM系

11、統(tǒng)，成本也會(huì)變得十分的合理。但是有一點(diǎn)需要注意的是，現(xiàn)階段，這種新窗口還是不 具備光纖放大器的，因此在長(zhǎng)途線(xiàn)路上，新窗口是無(wú)法得到使用的，可是在大城市里，我們就 可以在市內(nèi)骨干網(wǎng)的局間線(xiàn)里使用這種新窗口，因?yàn)樗鼈冃枰獙?duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)行裝置，同時(shí)相應(yīng) 的成本也不想過(guò)高。五、結(jié)束語(yǔ)綜上所述我們可以看出，在進(jìn)行光纖工程的設(shè)計(jì)時(shí)，有關(guān)人員必須根據(jù)索要建設(shè)的光纖通 信工程所在的地區(qū)環(huán)境溫度進(jìn)行綜合的考慮，考慮其環(huán)境溫度會(huì)對(duì)光纜傳輸?shù)奶匦栽斐稍鯓拥?影響，之后在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)光纜的型號(hào)以及光纖涂覆套塑的材料進(jìn)行合理的選擇，這樣一來(lái)， 我們就可以將溫度的損耗盡可能的降低，對(duì)于光纖的抗彎能力，我們也可以在很大程度上對(duì)其 進(jìn)行提升?，F(xiàn)階段，在進(jìn)行通信光纜架設(shè)的過(guò)程中，管道、直埋等方式就是我們最常使用的方 式，但由于架設(shè)的時(shí)候，不同環(huán)境中的溫度相差很大，所以光纜必須具備較高的溫度穩(wěn)定性， 這樣才可以避免一些意外情況的出現(xiàn)。參考文獻(xiàn)王花平，周智，王倩，劉婉秋，賈及漢.光纖傳感器埋入瀝青路面基體的應(yīng)變傳遞誤 差J.光學(xué)精密工程,2015,23(06):1499-1507.康澤新，孫將，馬林，齊艷輝，簡(jiǎn)水生.基于雙芯光纖級(jí)聯(lián)布拉格光纖光柵的溫度與 應(yīng)力解耦雙測(cè)量傳感系統(tǒng)J.光學(xué)學(xué)報(bào),2015, 35(05):90-95.3劉鐵根，王