光纤传输为何易信号损伤，解决方案提出！

摘要：

光纤传输虽然拥有高速、高质量、长距离等优势，但是也存在易信号损伤问题。本文将从物理学、机械性损伤、光学性损伤以及环境因素四个方面，详细阐述光纤传输的易信号损伤问题，并提出相应的解决方案。

一、物理学原因

光纤传输的物理学原理是利用光的全反射在纤维中传输，而光纤中的光沿着纤芯前进容易发生衰减，即损耗。其中主要的原因包括散射、吸收、弯曲和衍射。其中，散射和弯曲损耗是光纤传输信号损耗的主要因素。

1、散射损耗

散射损耗主要由光纤外部折射率不均匀、纤芯直径不一致等因素引起，导致光的强度分布不均匀，光在纤芯中传输时会不停地散射，这样光就会流失。这种流失可以是表面散射也可以是体积散射。

2、弯曲损耗

弯曲损耗主要是由于光纤在弯曲过程中，输入光线与输出光线从曲率不同的弯曲处不断散射而导致光损耗增大。因此，在光纤传输中，如果弯曲角过于小，则光纤会出现较大的弯曲损失，影响信号传输质量和距离。

解决方案：

为了解决光纤传输的物理学原因对信号的影响，可以采取以下两种方法：

1、纤芯材料的改进：

通过选择纤芯材料的改进，可以使散射损耗减少，达到传输更远距离的目的。同时，纤芯的直径、光纤外部的折射率均匀化也是降低散射的好方法，可以通过更好的换料和制备工艺来改善。

2、光纤弯曲处的改进：

光纤弯曲处的改进可以通过裹覆材料来达到减小弯曲损耗的目的，常用化合物包边、光缆保护套、钢制管套装等方法，保护纤维免于机械性损坏或外力作用。

二、机械性损伤

机械性损伤是指光纤在破损、弯曲、挤压等机械性的影响下导致信号的损失。尽管光纤的抗拉强度高，但机械划伤、扭曲等均可以导致光纤中的光模式变形和信号损失。

1、拉断损伤

拉断损伤是指在施加拉伸力的情况下导致光纤中的纤芯和包层发生损伤。拉断损伤主要包括屈服断和裂纹断两种。

屈服断是指纤芯或包层中发生永久性形变，弯曲耗损和信号衰减引起的传输性能降低。裂纹断是纤芯或包层中出现的完全或不完全的断裂，会导致信号灯在断裂处发生反射或穿透，进一步引起传输性能降低或中断。

2、扭曲损伤

光纤的扭曲损伤是指受到扭曲力作用，光纤中发生非轴向的永久形变、产生的张应力导致的纤芯变形等因素导致的信号损失。扭曲产生的损伤程度较小，但长期受扭曲容易导致信号亚致损和信号暂时性断疑。

解决方案：

1、光缆保护套：

对于光缆在安装和使用中受到撞击、摩擦等机械影响容易引入一些划痕，以及外力引起的变形、损伤等。因此，在光纤的表面覆盖一个光缆保护套，能够有效保护光缆，在保证其质量的同时，减小光缆的机械损伤。

2、抗扭强度的提高：

使用高抗扭强度的材料，比如特制的纤维，加入高分子化合物等方法来增加光纤的抗扭强度，使光纤更加耐用，可以长期使用。

三、光学性损伤

光学性损伤是指在光纤中传输过程中，光与材料之间的作用引起的信号损失。光学因素主要包括热效应、光纤表面污染和界面缺陷等。

1、热效应

可引起光纤成分发生变化，使波长分布变宽，从而使流失光增大，传输信号质量下降，还会导致光纤表面发生变化，进一步影响光的传输。

2、表面污染

表面污染是光学性损伤中的一种光强降低现象。主要是光纤光表面层的污染物吸收或散射光，从而使光损失加大，信号质量下降。

解决方案：

提供了两种解决方案：

1、材料和制备工艺的改进

材料和制备工艺的改进，可以减少光纤的吸收，可以使用特殊的材料，例如材料的添加和净化技术等，使得光纤表面更干净，光衰损降低。

2、使用防污涂层

可以对光纤表面进行涂层处理，减少表面污染，有效提高光纤传输的可靠性和稳定性。

四、环境因素

在使用光纤传输的工作环境中，还需要考虑环境因素，例如湿度、温度、光纤中异物等。

1、温度变化

温度变化会导致纤芯和包层材料膨胀和收缩， 材料分子的几何结构和粘度发生改变，从而影响光纤传输稳定性和波长分布式。

2、湿度变化

湿度的变化会导致损耗增大，湿度的变化对光纤损伤的影响非常大，因为光纤的材料很脆弱，当接触水分时，会出现纤维松散和吸水等问题。

3、光纤中异物

光纤中的异物可能会导致信号的损失和光纤的弯曲损伤。异物可能是光纤内部原有的缺陷、增塑剂、氧化剂以及水分等。

解决方案：

1、选择合适的环境

通过调整工作环境，控制温度和湿度等因素能够减少光纤的损伤和信号的损失。

2、净化光纤内部环境

通过光纤内部环境净化处理，减少光纤中的异物，以及控制光纤外观质量，保证光纤传输的高质量和长期可靠性。

总结：

在本文中，我们详细阐述了光纤传输为何易信号损伤，以及从物理学、机械性损伤、光学性损伤以及环境因素四个方面讨论了相应的解决方案。只要注意这些方面，有效保护光纤，我们就可以长期使用高速、高质量、长距离的光纤传输。