光纤衰减（共4篇）
光纤衰减 篇1
1 通讯光纤的发展历史
实现光纤通信, 需要解决的一个最重要的问题就是尽可能地降低光纤的衰减。光纤衰减就是指光纤在每米长度上的衰减程度。因此光纤衰减的多少直接影响通讯信号传输距离的远近, 所以, 如何降低光纤的衰减对光纤通信有着极为重大的现实意义。以前人们研究的方向主要是利用大气传输光信号, 但大量实验证明, 由于受到各种气候环境的严重影响, 无法做到正常的通信。于是人们开始向其它传输通讯的介质考虑, 其中最为重要的是用石英玻璃材料制成的光导纤维即为所说的光纤来传输光信号。但是在当时那个时代普通石英玻璃材料的衰减极高, 传输距离非常有限。直到美国康宁玻璃有限公司成功地研制低衰减的石英光纤, 从此就真正的开始了通讯光纤的应用。虽然目前光纤传输衰减较低, 但仍存在衰减, 如何进一步的降低衰减, 增加信号强度, 是现代社会需要解决的问题。
2 通讯光纤传输衰减产生的主要原因
2.1 通信光纤接续性衰减
光纤的接续性衰减主要包括以下三种原因:光纤本身固有的因素造成的光纤衰减和非本身因素造成的熔接性衰减以及活动接头衰减三种。其一, 通讯光纤的固有衰减主要来源于光纤束的直径不相同, 光纤内芯径的搭配不合理, 光纤内芯的截面不规则, 光纤内芯与外包皮产生微量偏心距等, 但其中对光纤传输衰减影响最大的是光纤芯直径的不同。其二, 非本身因素的熔接性衰减主要由对称轴发生错位引起的, 轴心出现微量的倾斜;端面分离出现间隙;光纤端面不完整和不清洁以及施工人员的技术水平、操作步骤的先后顺序、熔接参数的合理设置、工作环境干净程度等因素造成。其三, 活动接头引起的衰减, 非本身因素的活动接头衰减主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及其他的一些因素造成。
2.2 通信光纤非接续性衰减
光纤非接续性衰减的因素多种多样。引起非接续性衰减主要有弯曲衰减、施工因素以及外部环境造成的衰减。
(1) 弯曲衰减:如果通讯光纤受到严重的弯折并且弯曲半径和它的芯径相比很大时, 它的传输信号性能将会发生极大的变化。在传导过程中大量的信号传导模被转化成辐射模, 不再继续传输下去, 而是被外包涂覆层大量的吸收, 进而引起了光纤传输过程中的额外衰减。光纤的弯曲衰减有宏弯曲和微弯曲衰减两种类型:其一, 宏弯衰减光纤的曲率半径相比起来要比光纤直径大的多的弯曲引起的附额外衰减, 主要原因有:光缆在铺设中的扭转弯曲;安装设备中光纤的互相盘绕等。其二, 微弯衰减光纤中心轴产生微弯引起的额外衰减, 主要原因有:光纤在进行加工成缆时, 支承光缆底面表微小的不规则引起一部分的应力分布不均匀而形成的不可避免的微弯;光缆在铺设过程中, 各处张拉力不均衡, 光纤在遇到自然界温差变化时, 会因本身的热胀冷缩形成的微弯。
(2) 施工因素和外部环境造成的衰减。
不规范的光缆上架引起的损耗:主要原因是光缆上架处套管相互扭绞和上下错位热缩不良的热熔保护引起的衰减:主要原因是热熔保护管热熔后出现扭曲, 产生气泡或者是熔接机的加热器在加热时, 参数设置不合理, 造成热熔保护管发生变形或产生气泡。
光缆不规范施工引起的衰减:主要原因是光缆在牵引时, 光缆出现打了打扣、浪涌以及其它原因造成光缆外护层受到损伤。
3 解决通讯光纤传输衰减的有效措施
3.1 解决通讯光纤接续性衰减的方法如下
(1) 光纤的安装工程设计、施工以及日常维护中应精选优质光纤并且尽量采用同一批次的光纤, 目的是使光纤的整体特性尽量相互匹搭配, 以达到降低光纤直径对光纤熔接性衰减的目的。
(2) 选用经验丰富的施工人员进行光缆接续和综合测试, 施工人员的技术水平直接影响接续性衰减的多少, 施工人员应严格按照光纤的熔接工艺进行接续, 严格控制接头可能造成的衰减, 进而消除人为因素对衰减的影响。
(3) 制备比较完善的光纤断面, 光纤断面的制备是光纤之间相互接续的关键。光纤断面制备的完善与否直接决定了光纤的接续性衰减。光纤断面应保持平整, 无缺损、保持清洁, 避免灰尘污染光纤端面。
3.2 解决通讯光纤非接续性衰减的方法如下
(1) 在工程查勘设计以及施工过程中, 应选择最佳路线和线路铺设方式。
(2) 培养一批具备高素质的施工队伍, 确保施工质量可靠。
(3) 在设计、施工、维护地全过程中, 积极采取有效的光缆线路, 加强光纤的防雷、防电、防蚀、防机械损伤等工作。
(4) 在布设光缆时, 不要让光缆产生扭曲。布设速度不应过快并且不应超过规范要求的布防长度。在有可能损伤光缆的拐弯处一定要小心并采取必要的保护手段。
(5) 加强光缆线路的日常维护和技术维修工作。光纤入户是进入信息时代发展的必然结果。伴随着国家对各类光纤通信网络的大量建设和安全运行, 正视和解决光纤使用中引起的传输衰减问题必将在光纤通信工程设计、施工、维护中极大地改善和优化光纤通信网络传输性能。
4 结语
如今社会已是信息化时代, 网络通讯普及的各个角落, 光纤的运用更是加速了通讯技术的发展, 从网络通讯技术的高低可以直接看出一个国家的科技实力, 然而光纤在使用过程中也存在信号衰减的问题, 只要认清问题的所在, 采取相应的应对措施就能够使光纤衰减降低到最低并更好的为我们服务。
参考文献
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光纤衰减 篇2
能够引发网络故障的因素有很多, 其中由光纤或相关设备所引发的故障比较容易让人忽视和不好排查, 本文所阐述的就是如何一步一步的排查光纤故障以及对光纤施工的验收标准。
2、组网环境
我厂各单位的网络拓扑结构基本上都是小队所有用户全部通过双绞线连接到一台交换机上, 这台交换机都放置在专用配线间中, 为了实现与局域网网络的高速连接, 小队的接入交换机连接光纤收发器, 并通过百兆单模光纤连接到该单位的核心交换机上, 它们之间采用的连接方式为:接入交换机——光纤收发器——光纤接线架——核心交换机。为了防止广播风暴对整个局域网的运行产生影响, 各单位的所有电脑根据所在处小队的不同, 划分在不同的VLAN, 每个VLAN的网关统一设置在该单位的核心交换机上。
3、故障排查
如果某单位的一个小队网络出现故障, 而其他小队正常, 根据经验可以推断出问题就应该出在该小队的交换机或连接该小队的光纤线路上, 范围缩小了以后我们就可以按顺序一步一步的排查。
3.1 查交换机
观察该小队接入交换机上连接光纤收发器的端口的信号灯状态, 如果该信号灯处于熄灭状态, 这就说明交换机端口没有被正常启用;如果信号灯处于点亮状态, 说明该端口启用了, 但仍存在该端口有问题的情况。对于以上两种情况我们采取重启交换机并更换收发器端口的方法, 如果问题依旧且处于这个交换机上的电脑之间是互通的, 说明交换机没有问题。
3.2 查光纤收发器
首先观察光纤收发器上的状态指示灯, 如果RJ45线的指示灯熄灭, 说明RJ45线存在故障, 更换网线。如果光纤的指示灯熄灭, 有可能有以下三种情况引起:
(1) 光纤跳线损坏或者模式不匹配。解决方法是更换无损的跳线或使用正确模式的跳线, 单模收发器对应单模跳线, 多模收发器对应多模跳线。
(2) 光纤的两端接入顺序不匹配。解决方法是将接入收发器的两根跳线的顺序改变一下, 以前接TX的跳线接到RX上, 接到RX上的跳线接到TX上。
(3) 光纤收发器本身存在故障。使用短接头短接收发器上的两根跳线, 如果光纤状态指示灯亮, 说明收发器没有问题;如果光纤状态指示灯不亮, 说明收发器有故障, 需要更换收发器。
3.3 查光纤
由于单位没有专业的工具, 于是邀请网络公司的技术人员到故障现场进行检测、查看。技术人员首先使用光功率计测量来判断光纤线路通与不通;如果发现光纤线缆存在很大的信号衰减, 导致其中一根光纤根本无法正常收到光信号, 那么就要使用光时域反射计, 对光纤线缆的信号收发进行测试, 这样就可以最终找到光信号大幅度衰减的原因, 有可能是光纤耦合器自身性能问题造成了信号衰减或光纤存在断路, 这就必须使用新的光耦合器设备进行替换过或对有断路的光纤进行熔接来解决。
4、故障总结与施工验收
为了更好地解决由光纤信号衰减引起的网络不通故障, 现对其形成原因进行总结, 造成光纤信号衰减主要有以下几个因素:
(1) 跳线因素。在铺设光纤线缆的时候, 使用有性能保障的的正规厂家的产品, 如有必要需对光纤线缆的性能进行测试;质量不好的光纤跳线, 光纤信号能够衰减10db, 这个衰减幅度足以造成网络连接不通故障。
(2) 耦合器因素。光纤耦合器一般都是安装在光纤配线盒上, 在选择上也要使用有质量保障的正规厂家的产品, 如果光纤耦合器性能不好, 也容易造成幅度比较大的信号衰减, 所以如果在组网的过程中需要使用光纤耦合器的时候, 要使用高质量的光纤配线盒, 而且一个单点接头的损耗不应大于0.08db。
(3) 耦合次数因素。把位于不同地点的光纤线缆连接起来, 需要对光纤线路进行耦合;通常情况下, 对光纤线路每进行一次耦合, 光纤信号就会衰减1db左右, 如果耦合的次数比较多的话, 光纤信号的衰减幅度就会大大增加, 所以一定要严格控制耦合次数。
(4) 光纤接头因素。光纤线路工作时间比较长或者光纤线路处于灰尘比较多的工作环境中时, 每隔一段时间应该使用酒精来擦拭光纤线缆的接头, 这样能够减小光纤信号的衰减。
(5) 光纤收发器因素。收发器要选用高品质的产品, 而且跳线的模式也起必须匹配, 如果不匹配就会引发数据严重丢包、信号衰减幅度增大等问题。
5、结语
基于上述理论分析, 在排查光纤线路连接故障时, 可以按照下面的步骤来进行:
首先使用专业的光功率计或光时域反射计, 来检查光纤线路的连通性是否正常, 如果能够正常收发光信号的, 那就意味着光纤线缆的连通性是正常的;要是发现光纤线路不能正常收光的话, 那就存在两种可能:一是光纤线缆的两侧没有正确匹配, 二是光纤线路存在断裂现象, 这个时候我们须请专业铺设光纤线路的人员来检查、解决问题。
在确认光纤线路连通性正常的情况下, 如果光纤收发器状态指示灯不正常的话, 那需要重点检查光纤跳线、光纤收发器本身以及光纤耦合器, 具体的排查步骤可以参照上面的顺序来进行。
摘要：能引起网络故障的因素有很多, 其中由光纤或光纤设备引起的占很大一部分, 包括光纤、光纤跳线、光纤耦合器、光纤接头和光纤收发器等。在确定了是由光纤引起的故障后, 按顺序排查设备, 可以更高效地解决问题。
光纤衰减 篇3
关键词：密封转接装置,光纤,气密封,抗压,低衰减
0 引言
用于密闭容器超压冲击实验的信号传输系统中的光纤气密封转接装置,需承载较大的冲击压力,同时由于密闭容器超压冲击实验信号传输系统需使用多根光纤传输光信号,因而还要求通过其传输的数据信号不丢失,且尽可能少失真、低反射,其量化指标为信号衰减应小于1dB。这对光纤气密封转接装置提出了较高的抗压、低衰减性能设计要求。
1 结构设计
为了满足光纤气密封转接装置的抗压、低衰减设计要求,我们在设计其结构时采取了一系列的技术措施。
1.1 裸光纤的选用
目前,大多数光纤气密封转接装置(光纤转接板[1]、直通式光纤密封转接装置[2]等)的信号传输系统采用了紧包光缆。紧包光缆(如图1所示)主要由纤芯、包层、涂覆层、内护套、外护套等构成[3,4],其内部存在沿内外护套之间(泄漏通道1)及涂覆层与内护套之间间隙(泄漏通道2)形成的泄漏通道[5]。因此,在紧包光缆组成的信号传输通路上直接制作光纤密封转接装置时,必须采用适当途径,剥离光纤纤芯外的内外护套(即只剩下光纤),并在剥离处灌胶密封,以封堵泄漏通道1和泄漏通道2。
虽然上述方法可使采用紧包光缆的光纤密封转接装置具有较好的密封性能,但在剥离光纤内外护套及灌胶密封固化过程中很容易对纤芯造成损伤。为了了解采用紧包光缆的光纤密封转接装置的光传输性能,我们进行了相关试验。试验时,使用DGJ-6#环氧树脂灌封胶,灌胶密封段的结构如图2所示,密封原理类似于光纤转接板的灌胶密封,密封段长40mm,灌胶筒内径50mm,待灌胶固化后对密封段光纤进行光传输性能测试,测试结果如表1所示,可见,密封段光纤的衰减变化范围较大,采用切削方式去除内外护套的光纤在灌胶固化后出现光路断路的现象,而采用化学溶剂去除内外护套的光纤在灌胶固化后也有部分衰减较大。因此,采用上述两种方式去除内外护套的光纤在灌胶固化后均不能可靠地满足光信号传输的要求。我们通过电子显微镜观察了去除内外护套的光纤纤芯,发现无论是采用切削方式还是化学溶剂方式剥离紧包光缆的内外护套,均不同程度地损伤了光纤涂覆层。由于涂覆层被剥开或去掉后裸露的石英纤芯和包层非常脆弱,极易损坏,甚至折断,从而导致了部分光纤衰减过大,甚至断路,一般情况下,一批次剥离内外护套密封后的光纤有超过3%的光纤纤芯受损,要实现转接后信号衰减100%小于1dB相当困难,因此采用紧包光缆的光纤密封转接装置很难可靠地满足密闭容器超压冲击实验信号传输系统对信号传输低衰减的要求。
为解决紧包光缆因剥离内外护套造成纤芯损伤,影响光纤转接信号传输质量的问题,我们在抗压低衰减光纤气密封转接装置结构设计时,采用了光纤本身内部不存在泄漏通道且带涂覆层的裸光纤灌胶密封。由于裸光纤(如图3所示)没有紧包光缆的内护套和外护套,主要由纤芯、包层和一次涂覆层、二次涂覆层(紧套涂覆层)构成,且裸光纤是通过热聚缩工艺生产的,具有致密的结构,因此裸光纤内部不存在泄漏通道。此外,裸光纤上的涂覆层不仅使纤芯与外界隔离,避免石英纤芯被外界腐蚀损坏,而且在灌胶密封方式下,由有机材料构成的涂覆层在石英纤芯和密封胶之间起到了缓冲层的作用,这在一定程度上避免了密封胶固化过程中的固化应力对石英纤芯产生损伤,从而确保纤芯中的信号传输。
注:1)1~5号密封段紧包光缆采用切削方式去除内外护套,6~10号密封段紧包光缆采用化学溶剂去除内外护套。
1.2 灌胶段密封结构的设计
在抗压低衰减光纤气密封转接装置结构设计中,最为关键的是灌胶段密封结构的设计。灌胶段密封结构的设计要求为:在保证信号传输衰减小于1dB的前提下,能满足密闭容器超压冲击实验密封要求,即能承受容器内外2 MPa气压差,且气体漏率小于10-7Pa·m3/s。灌胶段密封结构的设计依据是材料的气体渗透理论。根据气体渗透理论,在采用灌胶密封方式下,灌封胶的低压侧将由于气压差而产生渗漏,气体渗透率(漏率)Q的计算公式为[6,7,8]:
式中k为气体对灌封胶单位面积的渗透速率,单位为m3/(mm·s);A为气体对灌封胶的渗透面积,单位为mm2;ΔP为灌封胶两侧的气压差,单位为Pa;h为灌封胶厚度(灌封胶的密封段长度),单位为mm。在灌封胶两端的气压差ΔP一定的情况下,由式(1)可知,要减少Q,需增加h和减小A。
为了优化灌胶密封段抗压结构设计,我们研究不同长度环氧树脂灌胶段的气体渗透情况,对不同密封段长度h的灌封胶进行了氦质谱加压罩氦检漏试验(即超压冲击实验及氦质谱检漏)。试验时,在密封转接件灌胶段中使用了DGJ-6#环氧树脂灌封胶,该灌封胶k=8.3×10-1 7m3/(mm·s),固化收缩率小于1%;灌胶筒内径50 mm,密封面积A=1 960mm2;灌封胶两侧的气压差ΔP=2MPa,压力保持时间t=60min。试验结果如表2所示,可见,当h≥20mm时,加压罩氦检漏60min内测到的最大漏率远小于10-8Pa·m3/s,而当h≤12.5mm时,超压冲击及密封胶固化应力对胶体产生的损坏,可能导致密封失效。考虑实际情况比纯理论计算时涉及的环节更多,存在一些不确定性,为了可靠实现最大漏率远小于10-8Pa·m3/s,应预留足够的抗压设计余量,因此优化h=40 mm(灌胶筒内径改为47mm)。我们对优化后的灌胶密封实验件进行了氦质谱加压罩氦检漏试验,试验结果表明:在2MPa超压气体冲击下,氦质谱检漏测试60min内最大漏率远小于10-8Pa·m3/s,几乎测不到泄漏信号。
Pa·m3/s
注:1)Q1为漏率计算值,Q0为测试系统本底漏率,Q2为漏率试验测试值。
1.3 整体结构设计
我们根据光纤贯穿密闭容器转接接口的具体结构,设计了法兰形式的金属灌胶体;灌胶体上设置数个贯穿灌胶体的灌胶筒,并限定灌胶筒内径不大于50mm(实际设计47mm),灌胶筒总长度为60mm。灌胶筒一端端口封闭,另一端开口;灌胶体两端各设置一块光纤插座板,根据穿过灌胶筒的裸光纤跳线总数,在插座板上设置并固定相应数量的光纤连接器。裸光纤跳线穿过灌胶体上的灌胶筒,两端插头与连接器一一对应连接。为避免裸光纤跳线安装及灌胶过程中裸光纤与金属灌胶筒端口及内壁刮擦损伤裸光纤,在灌胶筒两端端口设置聚四氟乙烯光纤定位环使裸光纤与灌胶筒内壁隔离,每根裸光纤都固定在光纤定位环内壁上开设的光纤定位槽中。同时为避免光纤转接装置使用中损伤裸光纤,在贯穿灌胶体的裸光纤外设置光纤保护筒。最终设计的抗压光纤气密封转接装置整体结构如图4所示。
2 制作工艺
2.1 裸光纤跳线制作
裸光纤跳线包括两个光纤插头和一段连接两个光纤插头的裸光纤。光纤插头的结构就是普通陶瓷插针结构,因此裸光纤跳线可采用普通的光纤插头连接工艺制作。在光纤插头制作时,其技术指标应满足:单模,插入损耗低于0.1dB,回波损耗大于60dB;多模,插入损耗低于0.2dB,回波损耗大于30dB;应保证裸光纤涂覆层及纤芯无裂纹及刮擦损伤。
2.2 灌胶密封工艺
通过优化灌胶密封段抗压结构设计,我们设计的灌胶密封段直径为47mm,长度为40mm,总灌胶量约80mL。在灌胶密封工艺设计时,为了了解灌胶工艺中灌胶凝固过程对传输信号衰减的影响,我们对单次灌胶工艺密封后的光纤密封转接装置光传输性能进行了测试。
单次灌胶工艺试验时,灌胶密封装置结构如图2所示,仅以裸光纤跳线代替紧包光缆。首先我们将80mL密封胶(密封段长度40mm)一次性注入灌胶筒内固化后测试密封段光纤的衰减,结果如表3所示,可见,部分裸光纤灌胶固化后衰减较大,其原因可能是由于灌胶密封段太长,密封胶固化过程中胶体内部过大的固化应力,使穿过灌胶筒的裸光纤在密封胶凝固过程中轴向受力过大而损伤裸光纤纤芯,造成密封转接处的光纤衰减过大。同时,过大的固化应力还使胶体边缘出现翘曲、裂缝等缺陷[9,10],影响了光纤密封转接装置的密封性能,因此单次灌胶工艺不适合用于抗压低衰减光纤气密封转接装置的制作。如为降低密封胶固化应力采用常用的在密封胶中增加填料或设法降低固化过程中胶体的玻璃化转变温度的方法,会影响密封胶的致密性和机械性能[11,12],这种方法在光纤气密封转接装置的高抗压设计中不适用。
为了满足抗压低衰减光纤气密封转接装置的设计要求,我们必须对单次灌胶密封工艺进行优化,寻找减小胶体固化应力影响的方法和途径。我们仔细分析了单次灌胶工艺失败的原因,发现在抗压低衰减光纤气密封转接装置中采用的裸光纤的外涂覆层材料硬度远小于纤芯,虽然外涂覆层材料能够缓冲吸收在裸光纤灌胶固化过程中产生的有限的密封胶固化应力,但在一次注入密封胶(单次灌胶)的情况下,环氧材料内部会因固化过程中的树脂交联以及温度变化等原因产生的固化应力较大,超过了涂覆层材料能够缓冲吸收应力的极限,导致纤芯受力损伤。因此,如果我们将密封胶注入过程分次完成,且使每次注入的密封胶在固化后的收缩长度不大于单根裸光纤半径(或密封胶固化后最大收缩长度等于或小于纤芯外涂覆层厚度),这样裸光纤所受到的密封胶固化应力基本能够被涂覆层材料缓冲吸收,使整个密封段胶体固化应力得到分散,从而大大降低纤芯损伤的可能性,减小光纤的衰减。另外,密封胶注入过程分次完成还可以改善密封胶的固化散热(或吸热),降低边缘出现翘曲、裂缝等缺陷的概率,从而减小对密封胶致密性和机械性能的不利影响。
为了验证上述分次灌胶密封工艺设计的可行性,我们对分次灌胶工艺密封后的光纤密封转接装置光传输性能进行了测试。分次灌胶工艺试验时,灌胶密封装置结构如图2所示,仅以裸光纤跳线代替紧包光缆,灌注密封胶总体积、总长度与单次灌胶工艺试验时完全相同,不同的仅是密封胶分四次注入,每次注入密封段长度低于10 mm(可确保每次密封段收缩长度不大于0.1 mm,小于裸光纤半径0.125mm),后一次注入密封胶在前一次完全固化后进行,密封胶分次注入灌胶筒内固化后测试密封段光纤的衰减,结果如表4所示,可见,同样灌注80mL密封胶(密封段长度40 mm),相比于单次灌胶工艺,分次灌胶密封工艺可明显降低光纤衰减,最好效果可降低近一个数量级。可见,密封胶分次注入是抗压光纤密封转接装置降低光纤衰减的一条可选技术途径。
按照上述优化的分次灌胶工艺,在裸光纤跳线连接完毕后,封闭灌胶筒内侧端口,从灌胶筒外侧端口注入环氧树脂密封胶,密封胶的注入过程可分4~5次完成,每次注入密封段长度应不大于10mm,下一次注入密封胶应在前一次注入的密封胶完全固化后进行,密封段总长度不低于40mm。待环氧树脂密封胶完全固化后,应分别将灌胶体两侧的光纤保护筒与灌胶体两端外壁及光纤插座板边缘连接。
3 性能测试
3.1 衰减性能
我们采用光时域反射仪(OTDR)CMA4500(输出波长850nm)对所研制的抗压低衰减光纤气密封转接装置的光信号传输衰减进行测试,测试时分别用两段光纤连接抗压光纤气密封转接装置两端对应的插座,图5为测试系统的实物照片。表5列出了抗压低衰减光纤气密封转接装置实验件上所有4组共38个光纤转接插座光信号衰减的测试结果,其中衰减最小为0.05dB,最大为0.37dB,100%小于0.5dB,完全达到了“确保超压冲击状态下衰减能够100%可靠小于1dB”的技术要求。图6示出了实测的抗压低衰减光纤气密封转接装置光纤插座典型的衰减曲线,可见,在850nm测试波长下,该密封转接装置中某转接器的衰减仅为0.338dB(反射峰B),接近单个普通光纤连接器的连接衰减(反射峰A)。
dB
3.2 数据信号传输性能
我们采用486示波器记录了密闭容器超压冲击实验中采用的抗压低衰减光纤气密封转接装置的信号传输系统的输入脉冲信号与输出脉冲信号,如图7所示,可见,输入脉冲信号(图7a))与输出脉冲信号(图7b))几乎一致,数据传输基本无丢失、失真、反射现象,这表明采用该抗压低衰减光纤气密封转接装置的信号传输系统的输出脉冲信号可以较真实地反映输入脉冲信号的实际情况,满足密闭容器超压冲击实验的数据信号传输要求。
3.3 密封性能
我们对所研制的抗压低衰减光纤气密封转接装置进行了氦质谱加压罩氦检漏试验,检测结果为该抗压光纤气密封转接装置经整体加压2 MPa罩氦检漏,漏率Q<1.5×10-10Pa·m3/s,而测试系统本底漏率为1.5×10-10Pa·m3/s,可见该抗压光纤气密封转接装置无泄漏,密封性能非常好。
4 结论
光纤衰减 篇4
中国目前陆地干线网主要以普通G.652.D光纤为主,而上世纪90年代铺设的光缆已经达到预期20~25年的使用寿命,今后几年将逐步出现对干线网络进行升级换代的要求。
因此,如何为长距离陆地干线光缆选择合适的光纤,对于网络运营商和光通信厂商而言都是一个亟待解决的问题。
G.654.E建议指标
为了获得最佳的系统性能,如果将超低衰减和大有效面积的特性融合到一根光纤中,这种光纤可谓是下一代通信网络中堪称完美的光纤。目前业界热议的G.654.E光纤兼具超低衰减和大有效面积特性,成为下一代通信网络的重要选择。
表1展示了目前正在讨论中的G.6 5 4.E光纤指标和长飞超低衰减大有效面积光纤的性能指标范围,可见长飞公司的超低衰减大有效面积光纤(远贝超强)能够满足甚至优于现有最严格的G.6 5 4.E标准建议。
光纤设计、制造思路
在光纤制造工艺上,与传统的掺氟外包层结构的超低衰减大有效面积光纤相比,长飞采用纯二氧化硅(Si O2)作为光纤的外包层,由于减少了氟掺杂材料的使用量,无论从材料制备成本、制备技术难度以及环保等角度,超低衰减大有效面积光纤产品在成本上更具有竞争力。光纤折射率剖面结构示意图如图1所示。
光纤性能需要不断提升
无论从理论还是实际角度,更低的衰减可以减少中继站的数量并降低长距离通信网络的维护成本,因此不断地降低光纤衰减系数是光纤研发的长期目标。对于光纤研发和制造企业而言,如果可以在理论上对衰减组成的各个部分进行定性和定量的分析,就可以找到降低衰减的最优途径,在实际工作中指导光纤厂商的工作方向。
●光纤衰减
表2展示了超低衰减大有效面积光纤和标准G.652.D光纤在1550nm处各损耗贡献因素的具体对比数值。
●熔接性能
选择超低衰减大有效面积光纤作为下一代长距离通信用光纤,光纤的熔接性能是一个非常关键的参数。G.654光纤的熔接可以分为两方面:第一是G.654光纤的自熔损耗;第二是其与现网中大量使用的G.652.D光纤互熔时的损耗。
影响熔接损耗的因素有很多,但模场直径失配是最关键的因素。有效面积为110μm2的超低衰减大有效面积光纤和标准G.652光纤的典型熔接损耗值,明显低于有效面积为130μm2的大有效面积光纤同标准G.652光纤的典型熔接损耗值,如图2所示。一般认为,光纤接头热熔损耗必须≤0.08d B,而有效面积为130μm2的光纤同标准G.652熔接时,熔接损耗明显>0.08d B,这也是长飞选择110μm2作为下一代通信光纤最优有效面积的主要原因。
需要注意的是,在现网部署中需要对光纤进行熔接的情况有2种:第一种是光缆与光缆之间的熔接,这部分主要是同种光纤的互熔,不可能出现较大的模场直径失配;第二种是光缆与各种有源和无源设备之间的连接,对于这种情况我们可以通过把设备跳线换为G.654光纤跳线的方法,避免模场直径失配,所有在实际部署中G.654光纤同G.652光纤的熔接接头数量非常少,不会影响整体链路衰减。
长飞测试并比较了有效面积为110μm2的超低衰减大有效面积光纤自熔接损耗和标准G.652.D光纤的自熔损耗。G.652和G.654光纤自熔接损耗对比中,G.652典型值0.035d B,G.654典型值为0.15d B,如图3所示。
相对于传统的G.652单模光纤,由于有效面积相对较大可以减少模场直径失配的影响,有效面积为110μm2的超低衰减光纤的自熔接损耗低于标准G.652.D光纤,典型值在0.015d B左右。考虑到长距离通信网络中的大部分熔接为同一种光纤的自熔接,因此使用超低衰减大有效面积光纤作为下一代通信光纤可以显著地减小因熔接损耗造成链路损耗增加。
小结