摘要：

光纖傳輸雖然擁有高速、高質(zhì)量、長距離等優(yōu)勢，但是也存在易信號損傷問題。本文將從物理學、機械性損傷、光學性損傷以及環(huán)境因素四個方面，詳細闡述光纖傳輸?shù)囊仔盘枔p傷問題，并提出相應的解決方案。

一、物理學原因

光纖傳輸?shù)奈锢韺W原理是利用光的全反射在纖維中傳輸，而光纖中的光沿著纖芯前進容易發(fā)生衰減，即損耗。其中主要的原因包括散射、吸收、彎曲和衍射。其中，散射和彎曲損耗是光纖傳輸信號損耗的主要因素。

1、散射損耗

散射損耗主要由光纖外部折射率不均勻、纖芯直徑不一致等因素引起，導致光的強度分布不均勻，光在纖芯中傳輸時會不停地散射，這樣光就會流失。這種流失可以是表面散射也可以是體積散射。

2、彎曲損耗

彎曲損耗主要是由于光纖在彎曲過程中，輸入光線與輸出光線從曲率不同的彎曲處不斷散射而導致光損耗增大。因此，在光纖傳輸中，如果彎曲角過于小，則光纖會出現(xiàn)較大的彎曲損失，影響信號傳輸質(zhì)量和距離。

解決方案：

為了解決光纖傳輸?shù)奈锢韺W原因?qū)π盘柕挠绊?，可以采取以下兩種方法：

1、纖芯材料的改進：

通過選擇纖芯材料的改進，可以使散射損耗減少，達到傳輸更遠距離的目的。同時，纖芯的直徑、光纖外部的折射率均勻化也是降低散射的好方法，可以通過更好的換料和制備工藝來改善。

2、光纖彎曲處的改進：

光纖彎曲處的改進可以通過裹覆材料來達到減小彎曲損耗的目的，常用化合物包邊、光纜保護套、鋼制管套裝等方法，保護纖維免于機械性損壞或外力作用。

二、機械性損傷

機械性損傷是指光纖在破損、彎曲、擠壓等機械性的影響下導致信號的損失。盡管光纖的抗拉強度高，但機械劃傷、扭曲等均可以導致光纖中的光模式變形和信號損失。

1、拉斷損傷

拉斷損傷是指在施加拉伸力的情況下導致光纖中的纖芯和包層發(fā)生損傷。拉斷損傷主要包括屈服斷和裂紋斷兩種。

屈服斷是指纖芯或包層中發(fā)生永久性形變，彎曲耗損和信號衰減引起的傳輸性能降低。裂紋斷是纖芯或包層中出現(xiàn)的完全或不完全的斷裂，會導致信號燈在斷裂處發(fā)生反射或穿透，進一步引起傳輸性能降低或中斷。

2、扭曲損傷

光纖的扭曲損傷是指受到扭曲力作用，光纖中發(fā)生非軸向的永久形變、產(chǎn)生的張應力導致的纖芯變形等因素導致的信號損失。扭曲產(chǎn)生的損傷程度較小，但長期受扭曲容易導致信號亞致?lián)p和信號暫時性斷疑。

解決方案：

1、光纜保護套：

對于光纜在安裝和使用中受到撞擊、摩擦等機械影響容易引入一些劃痕，以及外力引起的變形、損傷等。因此，在光纖的表面覆蓋一個光纜保護套，能夠有效保護光纜，在保證其質(zhì)量的同時，減小光纜的機械損傷。

2、抗扭強度的提高：

使用高抗扭強度的材料，比如特制的纖維，加入高分子化合物等方法來增加光纖的抗扭強度，使光纖更加耐用，可以長期使用。

三、光學性損傷

光學性損傷是指在光纖中傳輸過程中，光與材料之間的作用引起的信號損失。光學因素主要包括熱效應、光纖表面污染和界面缺陷等。

1、熱效應

可引起光纖成分發(fā)生變化，使波長分布變寬，從而使流失光增大，傳輸信號質(zhì)量下降，還會導致光纖表面發(fā)生變化，進一步影響光的傳輸。

2、表面污染

表面污染是光學性損傷中的一種光強降低現(xiàn)象。主要是光纖光表面層的污染物吸收或散射光，從而使光損失加大，信號質(zhì)量下降。

解決方案：

提供了兩種解決方案：

1、材料和制備工藝的改進

材料和制備工藝的改進，可以減少光纖的吸收，可以使用特殊的材料，例如材料的添加和凈化技術(shù)等，使得光纖表面更干凈，光衰損降低。

2、使用防污涂層

可以對光纖表面進行涂層處理，減少表面污染，有效提高光纖傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

四、環(huán)境因素

在使用光纖傳輸?shù)墓ぷ鳝h(huán)境中，還需要考慮環(huán)境因素，例如濕度、溫度、光纖中異物等。

1、溫度變化

溫度變化會導致纖芯和包層材料膨脹和收縮， 材料分子的幾何結(jié)構(gòu)和粘度發(fā)生改變，從而影響光纖傳輸穩(wěn)定性和波長分布式。

2、濕度變化

濕度的變化會導致?lián)p耗增大，濕度的變化對光纖損傷的影響非常大，因為光纖的材料很脆弱，當接觸水分時，會出現(xiàn)纖維松散和吸水等問題。

3、光纖中異物

光纖中的異物可能會導致信號的損失和光纖的彎曲損傷。異物可能是光纖內(nèi)部原有的缺陷、增塑劑、氧化劑以及水分等。

解決方案：

1、選擇合適的環(huán)境

通過調(diào)整工作環(huán)境，控制溫度和濕度等因素能夠減少光纖的損傷和信號的損失。

2、凈化光纖內(nèi)部環(huán)境

通過光纖內(nèi)部環(huán)境凈化處理，減少光纖中的異物，以及控制光纖外觀質(zhì)量，保證光纖傳輸?shù)母哔|(zhì)量和長期可靠性。

總結(jié)：

在本文中，我們詳細闡述了光纖傳輸為何易信號損傷，以及從物理學、機械性損傷、光學性損傷以及環(huán)境因素四個方面討論了相應的解決方案。只要注意這些方面，有效保護光纖，我們就可以長期使用高速、高質(zhì)量、長距離的光纖傳輸。