如何计算并减少网络中的光纤损耗？

多年来，光纤网络已经普及。这些网络使用光纤设备，并具有低电磁噪声、高数据传输速率、增强安全性等优点。如今，在各种工业应用中，传统铜网络正在慢慢被光纤网络取代。尽管我们可以轻松获得这些光纤设备，但设计网络可能并不容易。必须解决几个关键因素才能确保网络的整体完整性和性能。

网络中的光纤损耗是铺设光纤网络时经常被忽视的因素之一，这主要是由于相关工程师缺乏常识造成的。光纤损耗是信号损耗的术语，它影响传输的可靠性。因此，计算光纤损耗并采取适当的措施非常重要。接下来，我们简要分享一些有关计算光纤损耗的见解，以及有关如何减少网络中光纤损耗的技巧。 

计算光纤损耗时要考虑的重要因素

光纤系统设计并不是一件容易的事，而是一个平衡的行为，应该解决所有可能导致损耗的系统因素。光纤损耗是由一系列内在和外在因素引起的。光纤损耗或信号损耗，也称为光纤衰减，是由单模和多模光纤的内在和外在特性引起的。如果想要知道如何计算网络中的光纤损耗，就要解决这些因素。

以下是计算光纤损耗预算时需要考虑的一些因素：

• 固有衰减损耗：该术语涉及三种类型的损耗——吸收损耗、散射损耗和色散损耗。

• 散射损失：它们是由于成分波动、材料密度、制造缺陷和结构不均匀性的微小变化引起的。通常，这些变化可以在微观水平上观察到。

• 色散损耗：有时，光信号在通过光纤传输时可能会失真，这导致色散损耗。色散损耗有两种类型：模式内和模式间。模内色散主要是由于脉冲在单模光纤中的扩展引起的。这种脉冲扩展是由于传播常数或折射率沿长度的变化而发生的。相反，模间色散是由于多模光纤模式之间的传播延迟而发生的脉冲展宽。

• 吸收损耗：这些被认为是光缆中光损耗的主要原因之一。光子在传输过程中与不同的玻璃成分、金属离子或电子相互作用。光在这种相互作用过程中被吸收并转化为其他能量形式，例如热、波长杂质和分子共振。

50/125 µm 和 6.25/125 µm 多模光纤的本征衰减为 3.5dB/km@850nm，9 µm 单模光纤的本征衰减为 0.4 dB/Km @1310nm 和 0.3 dB/Km@1550nm。

• 插入损耗：也称为连接器损耗，是设备插入光纤或传输线时发生的光功率损耗。一般来说，工厂组装的单模连接器的损耗在0.1-0.2dB范围内，而现场端接连接器的损耗可能高达0.2-1.0dB。多模连接器的损耗为 0.2-0.5 dB。 

• 发射器：激光发射器和LED发射器是大多数光纤网络中使用的两种重要的发射器类型。激光发射器有低、中、高三种类型，也称为短距离、中距离和长距离发射器。LED 发射器有标准和高功率 LED 发射器可供选择。发射器的正确选择取决于所使用的光纤类型。选择这些发射器时，需要关注连接器处的光输出因素。例如，-5dB 是最常见的光输出。

• 使用的光纤类型：大多数网络使用单模或多模光纤或两者兼而有之。大多数多模光纤的损耗因数为 2.5 (@850nm) 和 0.8 (@1300 nm) dB/km。与此相反，单模光纤的损耗因数为 0.25 (@1550nm) 和 0.35 (@1310nm) dB/km。单模光纤与激光发射器兼容，可提供短距离和长距离类型。多模光纤通常与 LED 发射器集成，因为由于缺乏能量，它们的传输距离不会超过 1 公里。高功率 LED 发射器与单模光纤一起使用。

• 光纤损耗系数：损耗系数通常由制造商定义，单位为 dB/公里。光纤损耗系数的计算可以简单地计算为损耗系数×距离。该距离是光缆的总长度，而不仅仅是网络的距离。

• 冗余量：这是一个广义术语，涵盖多个因素，例如接收器和发射器组件的老化、光纤老化、光缆的扭曲和弯曲、未来添加设备的范围、为修复电缆断裂而添加的接头。一般来说，光纤损耗预算冗余量保持在3到10dB之间。

• 光纤熔接：熔接有助于连接光纤的两端。这样做是为了确保通过电缆的光与单根光纤一样强。机械接头和熔断接头是光缆网络中使用的两种重要接头类型。其中，机械接头在光纤端部使用连接器组，而在熔接类型中，光纤端部直接插接。机械接头的损耗通常被认为在每个连接器 0.1-1.5 dB 的范围内，而在熔接接头中，每个接头的损耗为 0.1-0.5dB。由于损耗系数低，熔接接头最受青睐。

• 弯曲：一小部分光纤损耗是由弯曲引起的。这种弯曲可能是由于电缆处理不当造成的。弯曲有两种类型——宏弯曲和微弯曲。宏弯曲是指电缆中的较大弯曲，而微弯曲是指电缆中的小弯曲。

如何计算光纤损耗

总损耗是光纤段中多个变量的总和。尽管了解了如何计算光纤损耗，但请记住这只是一个估计。根据不同因素，实际值可能会偏高或偏低，因此需要保持平衡。

例如，如果考虑 40 公里长的单模链路，在 1310nm 处有 5 个接头和 2 个连接器对，则计算结果为：

• 电缆衰减 (dB) = 40km x 0.4 dB/km

• 熔接损耗 = 0.1dB/km x 5

• 连接器损耗 = 0.75dB x2

• 安全裕度=3.0dB

链路损耗：40km x 0.4 dB/km + 0.1dB/km x5 + 0.75dBx + 3.0dB

计算表明，通过光纤链路传输至少需要 21dB 功率。设置网络后，需要测量并验证实际的链路损耗。这将有助于识别性能问题）。

减少网络中光纤损耗的技巧

• 确保在整个网络中使用高质量的电缆。电缆必须具有类似的特性。

• 尽可能尝试使用合格的连接器。始终确保插入损耗小于 0.3dB，任何附加损耗小于 0.2dB。

• 熔接时尽量遵循环境和拼接要求。

• 确保使用干净的连接器。

• 铺设光缆时选择最佳方法。

• 确保使用整个光盘进行配置。单张盘可达500米以上。这将有助于最大限度地减少关节数量。

• 需要安装电气、防雷、防机械和防腐蚀等环境因素保护。

• 尽量使用高质量的所有组件，包括电缆、连接器、发射器、媒体转换器、交换机。这将帮助确保高性能并最大限度地减少网络中的光纤损耗。

总结