Page 37 - 网络电信2020年3月刊上
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光    通    信

            光纤内应力对低损耗单模光纤衰减影响的改善


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            王建江   1,2  何霖  顾灵卫  陆瑛琦  闫敏  陈伟  朱永刚  李亚东      1
            1. 苏州大学 材料与化学化工学部;2. 江苏亨通光纤科技有限公司
































                引 言
                随着全球光纤通信事业的爆炸式发展,光纤产业正逐步
                                                         [1]
            代替通信电缆产业,成为最具竞争力的高科技产业之一 。衰                              式中:L为光纤长度,Pout和Pin分别为光纤的输出功率和
            减作为通信光纤的一项重要特性,是衡量光纤产品传输性能优                          输入功率。
            劣的重要参数,也是评估通信光纤产品质量的核心指标。通信                              2.光纤内部热应力对光纤衰减的影响
            光纤衰减系数的降低,不但直接影响光纤的成品等级划分,提                              光信号能量在石英光纤传输过程中的衰减(传输损耗)α t
            升产品的测试合格率,而且也会增加光纤的无中继传输距离,                          是多个因素共同作用的结果,其为:
            最终提高光纤产品的市场竞争力。为了最大限度地降低生产的                              α t =α 1 +α 2 +α 3 +α 4               (2)
            单模光纤的衰减,提高光纤低损耗级(≤0.185DB/km)比例,                         式中:α 1 为由材料引起的吸收损耗或散射损耗,α 2 为波导
            本文对光纤  拉  丝过程中产生的内应力对光纤衰减的影响进行                       结构引起的模式损耗或耦合损耗,α 3 为工艺缺陷引起的损耗,
            了深入分析和研究,并以此对单模光纤拉丝生产工艺进行了优                          α 4 为光纤接续损耗。在上述几个衰减影响因素中,材料的吸收
            化,获得了较好的效果。                                          损耗和散射损耗为主导因素。通常,红外吸收损耗及紫外吸收
                                                                 损耗主要和光纤预制棒的材料及折射率有关。对于理想材料,
                一、内应力对光纤衰减的影响分析                                  光纤衰减主要是由材料的散射损耗引起,且以瑞利散射损耗为
                光纤的内应力由结构应力、热应力和机械应力三部分组成                        主,其约占总光纤衰减的50%~85%           [3-4] 。光纤的瑞利散射损耗
            [2]
              ,结构应力主要由光纤的波导结构决定,热应力和机械应力                         α d 的计算公式为:
            主要由光纤的生产工艺过程决定。
                1. 光纤衰减定义
                光纤衰减是衡量光纤传输信号能力高低的重要指标之一。                            式中:λ为波长,n为材料折射率,p为光弹性系数,T f
            当光信号在光纤中传输时,一部分光能被吸收或转化为其他能                          为假想温度,β T 为等温压缩系数。由上式可知,α d ∝T f 。光
            量损失掉,进而在光纤输出端信号能量降低,即为光纤衰减。                          纤在高温熔融拉丝过程中,冷却速度越快,则  T f 越高,由此
            降低光纤的衰减,可以显著提升光纤的传输性能,有利于长距                          造成的结构弛豫现象越明显,光纤内部热应力对光纤瑞利散射
                                                                                [5]
            离光纤通信信号的传输。光纤衰减系数α的计算公式为:                            损耗α d 的影响越大 。光纤瑞利散射损耗可以通过光纤拉丝冷

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