浅谈矿区铁路施工中光纤通信损耗

2022-09-11

光纤通信自问世以来, 给整个传统通讯领域带来前所未有的挑战, 它是高速率、大容量的通讯成为可能。光纤的高速发展改变了整个通讯领域, 目前, 光纤通讯不仅在地面上高速发展, 而且在海底也有广泛应用, 已经逐渐的变成了现在通讯的主要力量。我国每年铺设光缆约40万千米, 光纤通信以及其通讯的速度高、容量大、距离长、抗电磁干扰等优点已经成为目前最好的信息传输技术。施工中要想利用光纤来传输信息, 就必须最大限度的降低光纤的损耗, 损耗是指光纤每单位长度上的衰减, 了解并降低光纤的损耗对于光纤通讯有着重大的现实意义。

1 光纤通信的相关理论

光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通讯方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点, 光纤通讯中的光波主要是激光, 所以又叫做激光-光纤通信。光纤和同轴电缆相似, 只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中, 芯的直径是15至50毫米之间, 几乎和人的头发丝直径差不多。而单模光纤芯比多模光纤芯的直径还要细。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套, 把光纤保护起来, 封套外面是一层薄的塑料外套, 用来保护封套。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体, 它质地脆, 易断裂, 因此需要外加一保护层。陆地上施工, 经常把光纤埋在地下1米左右, 主要是防止外力破坏, 但有时也遭受地下小动物的破坏。在水中施工, 光纤放在水底, 但有时也会被水中的动物或是行进的船只破坏。

2 光纤通信的分类

光纤主要分以下三大类:

2.1 按光在光纤中的传输模式分类可分为单模光纤和多模光纤。

传输频带宽, 传输容量大, 传输距离长, 但因其需要激光源, 所以成本比较高。多模光纤的纤芯粗, 传输速度低、距离短, 整体的传输性能差但成本比较低。一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。

2.2 按折射率分布情况分类可分为跳变式光纤和渐变式光纤。

跳变式光纤施工起来比较简单, 便于操作, 降低了施工成本, 适用于短途低速通信。渐变式光纤能减少模间色散, 提高光纤带宽, 增加传输距离, 但实际施工中成本较高, 现在的多模光纤多为渐变型光纤。

2.3 按最佳传输频率窗口分类可分为常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

色散位移光纤虽然用于单信道、超高速传输是很理想的传输媒介, 但当它用于波分复用多信道传输时, 又会由于光纤的非线性效应而对传输的信号产生干扰。特别是在色散为零的波长周围, 干扰最为严重。

3 光纤损耗的种类

光纤通讯是随着光纤损耗的降低而发展起来的, 造成光纤损耗的原因很多, 其损耗机理也很复杂, 根据光纤通讯损耗的特性及机理经过总结主要分为以下四类损耗。

3.1 吸收损耗是由制造光纤材料本身以及其中的过度金属离子等杂质对光的吸收而产生的损耗, 吸收损耗是固有的, 它包括紫外吸收损耗和红外吸收损耗。

3.2 散射损耗。散射损耗可以分为线性散射损耗和非线性散射损耗。

3.3 弯曲损耗。光纤的弯曲有两种形式, 一种是曲率半径比光纤的直径大得多的弯曲, 称为弯曲或宏弯;另一种是光纤轴线产生微米级的弯曲, 称为微弯。为了尽量减少这种损耗, 施工过程中严格规定了光纤光缆的允许弯曲半径, 使弯曲损耗降低到可以忽略不记的程度。

4 降低矿区铁路光纤施工损耗的对策

矿区由于其地下含有丰富的矿产资源, 我们在把资源输送到地面上的同时, 也破坏了矿区的地下结构, 虽然近几年济北矿区实行了矸石回填等措施大大减少了地面塌陷的进度, 但地面塌陷还是不可避免, 所以我们在矿区施工前, 首先应当考虑的是地面塌陷给光纤传输是否带来影响, 只有充分考虑到将来因为地面下沉而带来的光纤受力增多, 是否会影响其通讯质量才可以进行有效的施工。

同时在铁路沿线施工前, 要详细查看铁路的线路分布图及铁路施工时地下各种管线的分布, 目前大部分矿区铁路都实行了微机联锁控制, 要详细了解路肩埋设电缆及其他管线的位置, 在不影响正常行车的前提下才可以进行施工。

在矿区铁路沿线施工中, 要对光纤质量进行检查, 要选择特性一致的优质光纤, 在同一条线路上尽量采用同一批次的优质裸纤, 达到光纤的特性相一致。技术人员要充分重视光纤接续时产生的损耗, 要严格按照标准做好接续工作, 尽量减少接头数量。铺设前要对缆盘进行编号, 铺设时要严格按照缆盘编号和端别顺序布放, 使损耗值降到最低。从而减少光缆的人为损耗, 提高光纤的传输质量。最后要保证光缆的应用与施工的环境符合要求, 严禁在多尘和潮湿的环境中露天操作。切割光纤前要做好接续的相关准备工作, 切割后的光纤不能长时间暴露在空气中, 尤其是在多尘潮湿的环境中。环境温度过低时, 应该采取必要的加温措施。在日常的施工过程中, 要不断总结经验, 提高施工人员的技术和业务技能, 不断提高施工的质量, 也是一条提高光纤传输效果的途径。