環(huán)境溫度對光纖衰減特性的影響和時延特性的影響分析

1、1=環(huán)境溫度對光纖衰減特性的影響和時延特 性的影響分析作者：張海全 徐桐 徐洪偉索晶浩來源：中國新通信2018年第3期【摘要】伴隨著社會發(fā)展進度的加快，光纖通信的應用也變得越來越普遍，在這樣的發(fā)展 趨勢之下，通信網(wǎng)中很多點至點的傳輸干線中都對光纖進行了使用?，F(xiàn)階段，在通信傳輸?shù)倪^ 程中，光纖已經(jīng)成為了其主要的手段。但是一般情況下，光纖在進行傳輸?shù)臅r候，都會在不同 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)境溫度對光纜衰減特性的影響， 以及環(huán)境溫度對時延特性的影響，并且在這個基礎上，我們提出了在不同環(huán)境中應該怎樣選擇 正確的光纖，只有正確的對光纖進行了選擇，那么環(huán)境溫度對其造成的影響

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，提出了相應的解決對策?！娟P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)展趨勢通過適當?shù)姆治鑫覀儼l(fā)現(xiàn)，光纖通信就是以現(xiàn)代物理學中的激光技術等作為主要的基礎內(nèi) 容，之后對其他的一些學科進行結合，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，所以在長途干線、海底通信這些領域中，光纖通信就得到了較為廣 泛的應用。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，隨著社會的飛速發(fā)展，高速光纖的通信技術也得到了十分迅猛的發(fā)展，在這樣的發(fā)展 趨勢之下，傳統(tǒng)的光纖通信網(wǎng)也得到了一定的轉變

3、，其已經(jīng)向著下一代全光通信網(wǎng)進行快速的 演進。在這個發(fā)展迅速的新時代中，隨著光纖通信高速大容量的系統(tǒng)出現(xiàn)，業(yè)務的傳輸容量不 僅得到了增加，各種各樣的新業(yè)務也隨之出現(xiàn)，尤其是對于視頻點播來說，上述的內(nèi)容都為多 媒體通信提供了實現(xiàn)的可能。要想讓運營商更加靈活的提供一些服務，我們就必須不斷對光纖 通信系統(tǒng)的傳輸容量進行提升，只有這樣，信息傳送量的增長需求才能得到較好的滿足。通過對光纖通信的發(fā)展趨勢進行適當?shù)姆治鑫覀兊贸?，?1世紀，波分復用設備等發(fā)展 漸漸變得成熟起來，DWDM+EDFA等技術也慢慢的從骨干網(wǎng)想城域網(wǎng)進行滲透，光交叉連接設備 的開發(fā)應用對于光纖通信的發(fā)展來說也是十分有利的。對于全光通

4、信網(wǎng)來說，信號從源節(jié)點到 目的節(jié)點的接入，都在一定程度上對傳統(tǒng)光電通信網(wǎng)中信號節(jié)點的限制進行了克服，這樣一來， 網(wǎng)絡的處理速度就會得到提升，系統(tǒng)當中的傳輸容量的數(shù)量級也會隨之進行提高，這就使得整 個網(wǎng)絡形成了一種對信號完全透明的網(wǎng)絡體系結構。但是要想順利的構建起比較實用化的大容 量全光通信網(wǎng)，我們就需要對以下幾個問題進行解決：首先，對于光纖當中的色散累積等問題，我們必須采取合理的方式來進行解決。除此之外， 對于WDM設備中存在的高穩(wěn)定集成光源等問題，我們也要利用正確的方式進行解決。除了上述 的內(nèi)容以外，設備標準化、價格昂貴等問題也是我們必須進行解決的內(nèi)容。二、環(huán)境溫度對光纜衰減特性的影響一般來

5、說，在制造光纖的時候，都會在剛剛拉出的時候為其涂上一層涂覆材料，這樣不僅 可以有效的對光纖的表面進行保護，同時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，我們必須對其進行二次涂覆。在進行二 次涂覆時，我們必須對涂覆材料進行慎重的選擇，一般情況下，尼龍等材料都是選擇最多的二 次涂覆材料。但是在涂層的線膨脹系數(shù)中，10-310-4/C就是其線膨脹的主要系數(shù)，然而在石 英玻璃的線膨脹系數(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)量級是相差3個的，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候，收縮的情況 就會變得格外嚴重，這樣一來，光纖中產(chǎn)生的縱向壓縮就會超過光纖縱向彎曲中的極限，因此 彎曲以及微彎就會受到一定的損耗。當溫度處于較高的狀態(tài)時，塑料涂層就會伸長，在這樣的 情況下，光纖就會受到一定程度的拉應力，應力損耗也就隨之產(chǎn)生了。但是對于不同的涂覆材料、不同的涂覆工藝來說，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說的話，涂硅酮樹脂未套塑光纖的溫度特性是所有材料中最 好的，當溫度達到-50C+60C左右的時候，其衰減變化就會變成零。但是與上述

7、的材料進行 比較的話，在溫度特性上，涂丙烯酸環(huán)氧樹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)氧樹脂處在低溫的時候往往會很容易變脆、變硬，這樣一來，損耗就會隨之加大。 但是只要對丙烯酸的材料以及涂覆工藝進行正確的選擇，其得到的溫度特性仍是十分良好的。三、環(huán)境溫度對光纜時延特性的影響光脈沖在對L長度的光纖進行通過時所需要使用的時間就是群時延。在光纖的時延過程中， 其隨著溫度變化的過程是屬于一種慢變化的，所以我們也將這種變化稱之為漂移。正常來說，群折射率在隨著溫度變化的過程時，往往就會出現(xiàn)時延漂移時所含有的常數(shù)， 因為對于涂覆材料說來，不同涂覆材料都會使光纖中具有的時延漂移數(shù)存在明顯的

8、差異。但是 漂移常數(shù)通常會在成纜光纖中處于較大的狀態(tài)，可要是站在具體數(shù)值的角度上來看待這個問題 的話，光纜結構的設計就是其數(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用的局域網(wǎng)或者是一些距離較短的光纖線路中。光纖的工作 波長不僅可以分為短波長，同時也可以分成長波長。常規(guī)的單模光纖就是在較長時期制成的單 模光纖，在設計的時候，波長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，但是最低損耗波長在處于1.55pm的時候，含有的色散就不會較小。在這

9、樣的情況之下，長距離、高速率的脈沖信號傳輸就會受到一定程度的限制。當波長1.55pm的 光纖放大器在實際進行應用獲得成功的時候，長途線路自然而然的就會傾向于1.55pm。通常情況下，光纖的長波長都是有一定范圍規(guī)范的，但如果其長波長的范圍達到13501520nm的時候，氫氧離子的吸收高峰就會在1385nm范圍出現(xiàn)。這樣一來，光纖的損耗 就會隨之變大，嚴重情況下就會導致其無法進行利用。但是隨著社會的不斷進步，對于這種現(xiàn) 象的解決措施，我們已經(jīng)找到了一個行之有效的辦法，這種方法不僅可以有效的對這種損耗高 峰進行消除，同時也可以使其變成可供實現(xiàn)實際使用的新窗口，而對于這種新窗口，1.40pm的 窗口就

10、是對其暫時的稱謂。另外與1.31pm的窗口進行比較我們可以發(fā)現(xiàn)，該窗口中具備的光 纖損耗比起小很多，其次和1.55pm窗口的色散進行對比，這個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WDM系統(tǒng)進行考慮。另外，由于窗口的波長 范圍是比較大的，所以WDM系統(tǒng)中的各路波長的間隔，我們就可以選的稍微大一些，即使波長 的間隔選的較大，其獲得的路數(shù)仍然是比較多的。但要是波長的間隔比較大的話，各路的激光 管以及濾波器所需具備的要求就不會十分的嚴格，在每個激光管中，我們都可以直接對信號進 行調(diào)制，這就在很大程度上降低了器件的成本。同時這也說明了一件事情，在新窗口中安置 WDM系

11、統(tǒng)，成本也會變得十分的合理。但是有一點需要注意的是，現(xiàn)階段，這種新窗口還是不 具備光纖放大器的，因此在長途線路上，新窗口是無法得到使用的，可是在大城市里，我們就 可以在市內(nèi)骨干網(wǎng)的局間線里使用這種新窗口，因為它們需要對WDM系統(tǒng)進行裝置，同時相應 的成本也不想過高。五、結束語綜上所述我們可以看出，在進行光纖工程的設計時，有關人員必須根據(jù)索要建設的光纖通 信工程所在的地區(qū)環(huán)境溫度進行綜合的考慮，考慮其環(huán)境溫度會對光纜傳輸?shù)奶匦栽斐稍鯓拥?影響，之后在這個基礎上對光纜的型號以及光纖涂覆套塑的材料進行合理的選擇，這樣一來， 我們就可以將溫度的損耗盡可能的降低，對于光纖的抗彎能力，我們也可以在很大程度上對其 進行提升?，F(xiàn)階段，在進行通信光纜架設的過程中，管道、直埋等方式就是我們最常使用的方 式，但由于架設的時候，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變傳遞誤 差J.光學精密工程,2015,23(06):1499-1507.康澤新，孫將，馬林，齊艷輝，簡水生.基于雙芯光纖級聯(lián)布拉格光纖光柵的溫度與 應力解耦雙測量傳感系統(tǒng)J.光學學報,2015, 35(05):90-95.3劉鐵根，王