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衰减对中继距离影响的分析

2015-3-25 08:10| 编辑:电工学习网| 查看: 5334| 评论: 0

   一个中继段上的光传输衰减包括两部分的内容,其一是光纤本身的固有衰减,再者就是光纤的连接损耗和微弯带来的附加损耗,关于光纤固有衰减的问题,在前面已经进行了详细的介绍,在此仅就连接衰减与传输距离的关系加以讨论.
    因为光纤的衰减大小直接制约着光纤通信系统的有效传输距离,所以要求光纤与光纤之间的连接损耗尽量的小,要解决这个问题,首先要分析一下连接损耗的原因有哪些?
    1.影响连接损耗的因素
    一类是固有损耗,它是由将要进行连接的两根光纤彼此特性上的不同或光纤自身的不完善造成的.这类损耗不能通过改善接续工艺和熔接设备来根除,因此在进行接续时,需要特别注意选择两特性基本相同的光纤进行连接.通常要考虑的因素有单模光纤的模场直径偏差、纤芯与包层的同心度偏差以及不圆度等等.
    另一类是指由外部原因造成光纤连接损耗增大的现象,例如,茌接续时的横向错位、光纤间的间隙过大、端面倾斜等等,均属于人为的操作工艺不良和操作中的缺陷以及熔接设备精度不高等原因所致.
    2.由各光纤参数失配引起的连接损耗
    光纤参数的失配是指连接光纤的双方,由于本身的光特性参数不同,或者由于操作工艺的缺陷,如横向错位、光纤间的间隙过大和端面倾斜等,而造成的系统附加损耗增加的现象.下面参照表4-4中不同失配情况下,就单模光纤的测试结果来进行讨论,
    从上述测试结果可以看出:
    ①当两连接光纤之间存在横向错位x=2μm就可产生0.74 dB的连接损耗,可见单模光纤对横向错位产生的连接损耗最为敏感.
    ②当两连接光纤的特性参数不一致时,同样会给系统引入损耗.因此在光缆施工之前要求进行配盘,以求参数相近的光纤进行连接,以达到减小由于模场直径、数值孔径失配而带来的连接损耗.
    ③当进行连接的光纤轴向存在一段空隙时,即存在纵向间隙,此间折射率分布既不同于发送光纤,又不同于接收光纤,当光纤在此间通过时会使光线改变其路径,其中一部分仍留在芯子中传输,另一部分则被辐射出去,从而构成损耗.由此可知,在进行接续时,如光纤端面间隙过大,会使传导模泄漏出去而产生连接损耗,尤其是在用活动连接器接续耐更为突出.
    ④由表中的参数可知,当两连接光纤之间只要存在1 0的倾斜角度.就会产生0.46 dB的连接损耗.因而在两连接光纤进行接续时,它们之间的倾斜角度对连接损耗的影响比较敏感,故此要求在进行光纤连接时,端面的处理应尽量避免有坡度或倾斜角度.
    3.传输衰减对中继距离的限制
    中继距离是光纤通信系统设计的一项主要任务.中继距离越长,则光纤系统的成本越来越低,获得的技术经济效益越高.因而这个问题一直受到系统设计者们的重视.当前,广泛采用的设计方法是所建议的极限值设计法.这里将在进一步考虑到光纤和接头损耗的基础上,对中继距离的设计方法——极限值设计法加以描述.
    在工程设计中,一般光纤系统的中继距离L可以表示为
    式中,
    上述公式中PT表示发送光功率(dBm);PR表示接收灵敏度(dBm),ACT和ACR分别表示线路系统发送端和接收端活动连接器的接续损耗(dB),ME是设备富余度(dB),Mc是光缆富余度 (dB/km),Lf是单盘光缆长度(1∞),n是中继段内所用光缆的盘数,αfi是单盘光缆的衰减系数( dB/km),Af则是中继段的平均光缆衰减系数(dB7km),αsi是光纤各个接头的损耗(dB),AS是中继段平均接头损耗(dB),Pd是由光纤色散模分配噪声和啁啾声所引起的色散代价(dB)(功率损耗),通常应小于l dB.
    从以上分析和计算可以看出,这种设计方法仅考虑现场光功率概算参数值的最坏值,而忽略其实际分布,因而使设计出的中继距离过于保守,即其距离过短,不能充分发挥光纤系统的优越性.事实上,光纤系统的各项参数值的离散性很大,若能充分利用其统计分布特性,则有可能更有效地设计出光纤系统的中继距离,这就是近几年来出现的一种提高光纤系统效益,加长中继距离的新设计方法——统计法,但是,目前还处于研究、探讨阶段,在此就不再深究.

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