环境温度对光纤衰减特性的影响和时延特性的影响分析

1、1=环境温度对光纤衰减特性的影响和时延特 性的影响分析作者：张海全 徐桐 徐洪伟索晶浩来源：中国新通信2018年第3期【摘要】伴随着社会发展进度的加快，光纤通信的应用也变得越来越普遍，在这样的发展 趋势之下，通信网中很多点至点的传输干线中都对光纤进行了使用。现阶段，在通信传输的过 程中，光纤已经成为了其主要的手段。但是一般情况下，光纤在进行传输的时候，都会在不同 程度上受到环境温度的影响。本篇论文主要研究的内容就是环境温度对光缆衰减特性的影响， 以及环境温度对时延特性的影响，并且在这个基础上，我们提出了在不同环境中应该怎样选择 正确的光纤，只有正确的对光纤进行了选择，那么环境温度对其造成的影响

2、才能降到最低。最 后，我们还根据不同地区环境的影响，提出了相应的解决对策。【关键词】环境光纤通信传输温度地区一、光纤通信的现状及发展趋势通过适当的分析我们发现，光纤通信就是以现代物理学中的激光技术等作为主要的基础内 容，之后对其他的一些学科进行结合，从而形成了一种全新的通信方式。由于光纤通信中的通 信容量较大，损耗也较低，所以在长途干线、海底通信这些领域中，光纤通信就得到了较为广 泛的应用。随着PDH、SDH等数字传输体制的成功建立，光通信已经在全世界得到了普及。最 近几年，随着社会的飞速发展，高速光纤的通信技术也得到了十分迅猛的发展，在这样的发展 趋势之下，传统的光纤通信网也得到了一定的转变

3、，其已经向着下一代全光通信网进行快速的 演进。在这个发展迅速的新时代中，随着光纤通信高速大容量的系统出现，业务的传输容量不 仅得到了增加，各种各样的新业务也随之出现，尤其是对于视频点播来说，上述的内容都为多 媒体通信提供了实现的可能。要想让运营商更加灵活的提供一些服务，我们就必须不断对光纤 通信系统的传输容量进行提升，只有这样，信息传送量的增长需求才能得到较好的满足。通过对光纤通信的发展趋势进行适当的分析我们得出，在21世纪，波分复用设备等发展 渐渐变得成熟起来，DWDM+EDFA等技术也慢慢的从骨干网想城域网进行渗透，光交叉连接设备 的开发应用对于光纤通信的发展来说也是十分有利的。对于全光通

4、信网来说，信号从源节点到 目的节点的接入，都在一定程度上对传统光电通信网中信号节点的限制进行了克服，这样一来， 网络的处理速度就会得到提升，系统当中的传输容量的数量级也会随之进行提高，这就使得整 个网络形成了一种对信号完全透明的网络体系结构。但是要想顺利的构建起比较实用化的大容 量全光通信网，我们就需要对以下几个问题进行解决：首先，对于光纤当中的色散累积等问题，我们必须采取合理的方式来进行解决。除此之外， 对于WDM设备中存在的高稳定集成光源等问题，我们也要利用正确的方式进行解决。除了上述 的内容以外，设备标准化、价格昂贵等问题也是我们必须进行解决的内容。二、环境温度对光缆衰减特性的影响一般来

5、说，在制造光纤的时候，都会在刚刚拉出的时候为其涂上一层涂覆材料，这样不仅 可以有效的对光纤的表面进行保护，同时还可以在很大程度上防止光纤的断裂。通常情况下， 一次涂覆材料往往都是丙烯酸环氧树脂，而这种材料都是热固化的。在缆成型的阶段，为了减少环境温度造成的影响，我们必须对其进行二次涂覆。在进行二 次涂覆时，我们必须对涂覆材料进行慎重的选择，一般情况下，尼龙等材料都是选择最多的二 次涂覆材料。但是在涂层的线膨胀系数中，10-310-4/C就是其线膨胀的主要系数，然而在石 英玻璃的线膨胀系数中，其拥有的系数就变得非常小，大约在10-7/C左右。由此我们可以看 出，这两者之间的数量级是相差3个的，在

6、这样的情况下，一旦温度产生改变，光纤的衰减就 会随之受到影响，并且跟随温度的改变发生变化。其次，塑料在处于低温的时候，收缩的情况 就会变得格外严重，这样一来，光纤中产生的纵向压缩就会超过光纤纵向弯曲中的极限，因此 弯曲以及微弯就会受到一定的损耗。当温度处于较高的状态时，塑料涂层就会伸长，在这样的 情况下，光纤就会受到一定程度的拉应力，应力损耗也就随之产生了。但是对于不同的涂覆材料、不同的涂覆工艺来说，其引起的衰减温度的特性也是有着较大 的差异的。如果站在温度特性上来说的话，涂硅酮树脂未套塑光纤的温度特性是所有材料中最 好的，当温度达到-50C+60C左右的时候，其衰减变化就会变成零。但是与上述

7、的材料进行 比较的话，在温度特性上，涂丙烯酸环氧树脂光纤的温度特性就不是十分的良好，这主要是因 为丙烯酸环氧树脂处在低温的时候往往会很容易变脆、变硬，这样一来，损耗就会随之加大。 但是只要对丙烯酸的材料以及涂覆工艺进行正确的选择，其得到的温度特性仍是十分良好的。三、环境温度对光缆时延特性的影响光脉冲在对L长度的光纤进行通过时所需要使用的时间就是群时延。在光纤的时延过程中， 其随着温度变化的过程是属于一种慢变化的，所以我们也将这种变化称之为漂移。正常来说，群折射率在随着温度变化的过程时，往往就会出现时延漂移时所含有的常数， 因为对于涂覆材料说来，不同涂覆材料都会使光纤中具有的时延漂移数存在明显的

8、差异。但是 漂移常数通常会在成缆光纤中处于较大的状态，可要是站在具体数值的角度上来看待这个问题 的话，光缆结构的设计就是其数值主要的取决因素。四、光缆特性的选择光纤是可以分为多模光纤以及单模光纤的，在一些公用的通信网中的骨干网，其需要使用到的光纤都为单模光纤。多模光纤的使用往往都是在专用的局域网或者是一些距离较短的光纤线路中。光纤的工作 波长不仅可以分为短波长，同时也可以分成长波长。常规的单模光纤就是在较长时期制成的单 模光纤，在设计的时候，波长1.31pm的色散通常都是保持在零的状态下的，这也是这种光纤 中拥有的主要特点，但是最低损耗波长在处于1.55pm的时候，含有的色散就不会较小。在这

9、样的情况之下，长距离、高速率的脉冲信号传输就会受到一定程度的限制。当波长1.55pm的 光纤放大器在实际进行应用获得成功的时候，长途线路自然而然的就会倾向于1.55pm。通常情况下，光纤的长波长都是有一定范围规范的，但如果其长波长的范围达到13501520nm的时候，氢氧离子的吸收高峰就会在1385nm范围出现。这样一来，光纤的损耗 就会随之变大，严重情况下就会导致其无法进行利用。但是随着社会的不断进步，对于这种现 象的解决措施，我们已经找到了一个行之有效的办法，这种方法不仅可以有效的对这种损耗高 峰进行消除，同时也可以使其变成可供实现实际使用的新窗口，而对于这种新窗口，1.40pm的 窗口就

10、是对其暂时的称谓。另外与1.31pm的窗口进行比较我们可以发现，该窗口中具备的光 纤损耗比起小很多，其次和1.55pm窗口的色散进行对比，这个新窗口的光纤色散也比其小的 多。由此我们可以看出，在这种情况中，就可以对WDM系统进行考虑。另外，由于窗口的波长 范围是比较大的，所以WDM系统中的各路波长的间隔，我们就可以选的稍微大一些，即使波长 的间隔选的较大，其获得的路数仍然是比较多的。但要是波长的间隔比较大的话，各路的激光 管以及滤波器所需具备的要求就不会十分的严格，在每个激光管中，我们都可以直接对信号进 行调制，这就在很大程度上降低了器件的成本。同时这也说明了一件事情，在新窗口中安置 WDM系

11、统，成本也会变得十分的合理。但是有一点需要注意的是，现阶段，这种新窗口还是不 具备光纤放大器的，因此在长途线路上，新窗口是无法得到使用的，可是在大城市里，我们就 可以在市内骨干网的局间线里使用这种新窗口，因为它们需要对WDM系统进行装置，同时相应 的成本也不想过高。五、结束语综上所述我们可以看出，在进行光纤工程的设计时，有关人员必须根据索要建设的光纤通 信工程所在的地区环境温度进行综合的考虑，考虑其环境温度会对光缆传输的特性造成怎样的 影响，之后在这个基础上对光缆的型号以及光纤涂覆套塑的材料进行合理的选择，这样一来， 我们就可以将温度的损耗尽可能的降低，对于光纤的抗弯能力，我们也可以在很大程度上对其 进行提升。现阶段，在进行通信光缆架设的过程中，管道、直埋等方式就是我们最常使用的方 式，但由于架设的时候，不同环境中的温度相差很大，所以光缆必须具备较高的温度稳定性， 这样才可以避免一些意外情况的出现。参考文献王花平，周智，王倩，刘婉秋，贾及汉.光纤传感器埋入沥青路面基体的应变传递误 差J.光学精密工程,2015,23(06):1499-1507.康泽新，孙将，马林，齐艳辉，简水生.基于双芯光纤级联布拉格光纤光栅的温度与 应力解耦双测量传感系统J.光学学报,2015, 35(05):90-95.3刘铁根，王