上海成丰技术分享 | 监控安防工程中即使用光纤也会对信号进行衰减你知道吗？

　　在当今监控安防工程应用中，光纤几乎是所有连接方式中能够提供最佳带宽性能的一种。当使用光纤传输系统时光纤传输系统可以将图像传输到很远的地方，而不会有任何形式的信号失真，更不用说图像的清晰度或细节了。可以说，光纤传输系统是整个监控系统的生命线。但是光纤也会信号衰减你知道吗?下面我们就来了解一下：

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　　什么是光衰减

　　当光从光纤的一端射入，从另一端射出时，光的强度会减弱。这表明光纤中有一些物质或由于某种原因，阻碍了光信号的通过。这是光纤的传输损耗。只有减少光纤损耗，光信号才能畅通。

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　　造成光纤衰减的主要因素

　　本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

　　弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。

　　挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

　　杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。

　　不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

　　对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。

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　　光纤损耗的分类

　　光纤损耗可分为额外损耗和固有损耗。

　　1、额外损失

　　光纤敷设过程中人为造成额外损耗。在实际应用中，不可避免地要逐个连接光纤，光纤连接会造成损耗。光纤的轻微弯曲、挤压和拉伸也会造成损耗。这些都是光纤使用条件造成的损耗。主要原因是在这些条件下，光纤芯中的传输模式发生了变化。

　　额外损耗包括微弯曲损耗、弯曲损耗和连接损耗。

　　光纤弯曲有两种形式:

　　曲率半径远大于光纤的直径，我们过去称之为弯曲或宏观弯曲;光纤的轴弯曲到微米级，这种高频弯曲习惯称为微弯。

　　光纤弯曲产生的辐射损耗：

　　光纤是柔软的，可以弯曲，可是弯曲到一定程度后，光纤虽然可以导光，但会使光的传输途径改变。由传输模转换为辐射模，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，从而产生损耗。当弯曲半径大于5～10cm时，由弯曲造成的损耗可以忽略。

　　2、固有损失

　　在固有损耗中，散射损耗和吸收损耗是由光纤材料本身的特性决定的，不同工作波长引起的固有损耗也是不同的。了解损耗的机理，定量分析各种因素造成的损耗，对于发展低损耗光纤、合理使用光纤具有重要意义。

　　（1）光纤构造不均

　　光纤结构不完美，如气泡、杂质或光纤中的厚度不均匀，特别是纤芯和包层之间的界面不均匀等。，当光线到达这些地方时，一部分光线会向四面八方散射，造成损耗。这种损耗可以通过一些手段来克服，即改进光纤的制造工艺。散射使光向各个方向辐射，其中一部分散射光沿与光纤传播方向相反的方向反射回来，可在光纤的入射端接收。光的散射导致一部分光能损失，这是不希望的。但是，这种现象我们也可以利用，因为如果我们分析发送端接收到的光的强度，就可以检查出这种光纤的断点、缺陷和损耗。

　　（2）光纤的散射损耗

　　光纤内部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。

　　光纤材料在加热过程中，由于热骚动，使原子得到的压缩性不均匀，使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。

　　（3）波导散射损耗

　　这是由于交界面随机的畸变或粗糙所产生的散射，实际上它是由表面畸变或粗糙所引起的模式转换或模式耦合。一种模式由于交界面的起伏，会产生其他传输模式和辐射模式。由于在光纤中传输的各种模式衰减不同，在长距离的模式变换过程中，衰减小的模式变成衰减大的模式，连续的变换和反变换后，虽然各模式的损失会平衡起来，但模式总体产生额外的损耗，即由于模式的转换产生了附加损耗，这种附加的损耗就是波导散射损耗。要降低这种损耗，就要提高光纤制造工艺。对于拉得好或质量高的光纤，基本上可以忽略这种损耗。

　　（4）光纤损耗系数

　　衰减系数的定义为：每公里光纤对光信号功率的衰减值。

　　其表达式为：a=10 lg Pi/Po 单位为dB/km　其中：Pi 为输入光功率值(W 瓦特)，Po 为输出光功率值(W 瓦特)。假如某光纤的衰减系数为a=3dB/km，则意味着经过一公里光纤传输Pi/Po== 2后，其光信号功率值减小了一半。长度为L 公里的光纤总的衰减值为A=aL。

　　对于单模光纤，按照0.18dB/km 的衰减。对于一个光信号，若经过EDFA 放大后输出功率为+5dBm ，其接收端的接收灵敏度若为-28dBm ，则放大增益为33dB ，除以衰减系数，传输距离为33/0.18=183公里，考虑老化等裕度，可传输120km 以上。

　　以下是补充内容

　　从核心尺寸，带宽，数据速率，距离，颜色和光源方面对多模光缆OM1光纤，OM2光纤，OM3光纤，OM4光纤和新发布的OM5光纤进行详细比较。

　　OM1电缆通常带有橙色护套，芯线大小为62.5微米(µm)。它可以支持长达33米的10 Gb以太网。它最常用于100兆位以太网应用。

　　OM2 的建议外套颜色为橙色。其核心尺寸为50µm，而不是62.5µm。它支持长度达82米的10 Gb以太网，但更常用于1 Gb以太网应用。OM1和OM2都可以与基于LED的设备一起使用，该设备可以沿电缆发送数百种模式的光。

　　OM3的建议外套颜色为水蓝色。与OM2一样，其核心尺寸为50µm，但该电缆针对使用较少光模的基于激光的设备进行了优化。作为优化的结果，它能够运行长达300米的10 Gb以太网。自从问世以来，生产技术已经提高了OM3的整体功能，使其能够与40米和100米以内的100 Gb以太网(最长100米)一起使用。10 Gb以太网是其最常见的用途。

　　OM4与OM3光纤完全向后兼容，并共享相同的独特防水外套(水蓝色)。OM4是专门为VSCEL激光传输而开发的，与OM3的300M相比，其10 Gig / s的链路距离可达550m。利用MPO连接器，它可以在150米内运行40 / 100GB。OM4光纤常与40G-SR4-OSFP+或者100GBASE-SR4-OSFP28等配合使用。

　　OM5光纤，也称为WBMMF(宽带多模光纤)，是最新的多模光纤，向后兼容OM4。它具有与OM2，OM3和OM4相同的核心大小。OM5纤维外套的颜色为(**Lime Green，水绿色)。它被设计并指定为通过850-953 nm窗口支持至少四个WDM通道，每个通道的最小速度为28Gbps。OM5光纤在40G SWDM4网络中可以达440m距离，在100G SWDM4网络中可传输150m。如果数据中心使用的是不符合IEEE标准的100G-SWDM4收发器，则证明OM5可以支持150米的距离，仅比OM4多50米。布线的成本将比OM4高出约50%。

　　* 图文来源于网络