光纖的(de)損耗

近年(nián)來，光纖通信在許多領域得到了廣泛的(de)應用。 實現光纖通信，一(yī)個重要的(de)問題是盡可(kě)能地(dì)降低(dī)光纖的(de)損耗。所謂損耗是指光纖每單位長(cháng)度上的(de)衰減，單位為(wèi)dB/km。光纖損耗的(de)高(gāo)低(dī)直接影響傳輸距離(lí)或中繼站間隔距離(lí)的(de)遠近，因此，了解并降低(dī)光纖的(de)損耗對光纖通信有着重大的(de)現實意義。

一(yī)、 光纖的(de)吸收損耗

這是由于光纖材料和(hé)雜質對光能的(de)吸收而引起的(de)，它們把光能以熱能的(de)形式消耗于光纖中，是光纖損耗中重要的(de)損耗，吸收損耗包括以下幾種：

1．物質本征吸收損耗  這是由于物質固有的(de)吸收引起的(de)損耗。它有兩個頻帶，一(yī)個在近紅(hóng)外的(de)8～12μm區域裏，這個波段的(de)本征吸收是由于振動。另一(yī)個物質固有吸收帶在紫外波段，吸收很強時，它的(de)尾巴會拖到0.7～1.1μm波段裏去(qù)。

2． 摻雜劑和(hé)雜質離(lí)子(zǐ)引起的(de)吸收損耗   光纖材料中含有躍遷金屬如(rú)鐵、銅、鉻等，它們有各自(zì)的(de)吸收峰和(hé)吸收帶并随它們價态不同而不同。由躍遷金屬離(lí)子(zǐ)吸收引 起的(de)光纖損耗取決于它們的(de)濃度。另外，OH－存在也産生吸收損耗，OH－的(de)基本吸收極峰在2.7μm附近，吸收帶在0.5～1.0μm範圍。對于純石英光 纖，雜質引起的(de)損耗影響可(kě)以不考慮。

3．原子(zǐ)缺陷吸收損耗   光纖材料由于受熱或強烈的(de)輻射，它會受激而産生原子(zǐ)的(de)缺陷，造成對光的(de)吸收，産生損耗，但一(yī)般情況下這種影響很小。

二、光纖的(de)散射損耗

光纖內(nèi)部的(de)散射，會減小傳輸的(de)功率，産生損耗。散射中最重要的(de)是瑞利散射，它是由光纖材料內(nèi)部的(de)密度和(hé)成份變化而引起的(de)。

光纖材料在加熱過程中，由于熱騷動，使原子(zǐ)得到的(de)壓縮性不均勻，使物質的(de)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(de)尺寸比 光波波長(cháng)要小。光在傳輸時遇到這些比光波波長(cháng)小，帶有随機起伏的(de)不均勻物質時，改變了傳輸方向，産生散射，引起損耗。另外，光纖中含有的(de)氧化物濃度不均勻 以及摻雜不均勻也會引起散射，産生損耗。

三、波導散射損耗

這是由于交界面随機的(de)畸變或粗糙所産生的(de)散射，實際上它是由表面畸變或粗糙所引起的(de)模式轉換或模式耦合。一(yī)種模式由于交界面的(de)起伏，會産生其他傳輸模式和(hé)輻射模式。 由于在光纖中傳輸的(de)各種模式衰減不同，在長(cháng)距離(lí)的(de)模式變換過程中，衰減小的(de)模式變成衰減大的(de)模式，連續的(de)變換和(hé)反變換後，雖然各模式的(de)損失會平衡起來，但 模式總體産生額外的(de)損耗，即由于模式的(de)轉換産生了附加損耗，這種附加的(de)損耗就是波導散射損耗。要降低(dī)這種損耗，就要提高(gāo)光纖制造工藝。對于拉得好或質量高(gāo) 的(de)光纖，基本上可(kě)以忽略這種損耗。

四、光纖彎曲産生的(de)輻射損耗

光纖是柔軟的(de)，可(kě)以彎曲，可(kě)是彎曲到一(yī)定程度後，光纖雖然可(kě)以導光，但會使光的(de)傳輸途徑改變。由傳輸模轉換為(wèi)輻射模，使一(yī)部分光能滲透到包層中或穿過包層成為(wèi)輻射模向外洩漏損失掉，從而産生損耗。當彎曲半徑大于5～10cm時，由彎曲造成的(de)損耗可(kě)以忽略。