《中国有线电视》2006(03/04)CHINADIGITALCABLETV·有线广角·:TN943.6文献标识码:E:1007-7022(2006)03-0357-03光传输基本知识及光缆的使用寿命□冯丹,冯维柱(北宁市广播电视局,辽宁北宁121300)1光的基本知识光通信是以光信号传输的方式来实现通信,光信号的传输与电磁波传输基本相同,在真空中的传播速度为3.0×105km/s,光波长λ、光频率f、光周期T之间的关系和各类电磁波一样为:3半导体激光器的特性激光器(LD)是属于正向运用电流的半导体器件,它输出的光功率(发光强度)与工作电流有关,这种关系称为半导体激光器的P-I特性,如图1所示。cf=1λ=fT由上面的公式可算出,光领域内的频率值处在数百太赫(THz,T表示1012)的量级。光的传输是在光波导中进行的,波导可以用导体做成,也可以用介质做成。波导的截面可以是矩形、圆形也可以是其他形状,光纤就是用介质做成的一种圆柱形波导。根据光学原理,只有满足全反射条件的光才能沿着光波导传输,光纤就是根据这一原理制成的。在众多的光源中,激光作为通信的载体具有明显优势,因为只有激光具有高定向性、高单色性和高亮度等特点。2激光器激光器是光发射机的光源,它主要由激活物质、泵浦系统和谐振腔3部分组成,有线电视系统所用的激光器应具有以下特点:①在各种环境条件下都能长时间连续工作,能输出较高的连续光功率;②门限值电流小;③激光器发出的波长应与1310nm、1550nm光纤相适应;④具有较高的电光转换效率,长寿命,高可靠;⑤单色性和方向性好;⑥体积小,重量轻,便于安装。在有线电视系统中,常用的激光器有3种:①分布反馈式半导体激光器(DFB);②激光二极管(LD);③量子阱激光器(MQW)。图1LD的P-I特性曲线从图1可知,P-I特性曲线可分为3部分,在0～a段,当注入电流从零逐渐增大时,光输出功率随之缓慢增大,当电流增大到某一点(a点)时,光输出强度急剧增大,a点表示激光器工作开始,a点电流值称为门限电流Iin(或称阈值电流),门限值电流以越小越好,因为这样能用小的电流值使激光器工作。a～b段为激光器的工作区(线性区),从b点开始电流增大,光强度增加缓慢,曲线变弯曲,b～c段为饱和区。有线电视模拟信号对光的强度调制是在a～b线性段内进行,线性范围越大,允许RF信号的动态范围越大,越有利于有线电视信号的传输。激光器的P-I特性曲线是随LD的温度变化而变化的,温度升高时,门限值电流将以(1～2)%/1℃的比例增加,饱和输出光强也要下降,为了保持LD工作在恒温下,在激光器组件中设有冷却器件和温控装置,光发射机就可把LD温度控制在25℃。冯丹等:光缆的使用寿命《中国有线电视》2006年第03/04期4光纤光纤主要由纤芯和包层组成,它是用折射率小的介质包围着折射率大的介质构成的圆柱体,光在纤芯与包层的分界面上反复发生全反射向前传播。在包层外边加上各种涂覆层保护纤芯,并增加光纤的韧性。光纤的传输模式是由纤芯与包层的折射率之差、光的波长、纤芯的折射率分布和纤芯的尺寸等因素决定,通常把只能传输1个模式的光纤称为单模光纤,把传输多个模式的光纤称为多模光纤,单模光纤的纤芯直径小于10μm,多模光纤的纤芯直径为50μm,有线电视系统多数采用单模光纤。光纤的损耗是光纤重要特性之一,常用dB/km作单位。光纤的损耗与光的传输波长有关,1.31μm波长时损耗为0.35dB/km,1.55μm波长时损耗为0.2dB/km。在低温情况下,损耗会有一定量增加,如在-25～-35℃时,附加温度损耗为0.03～0.04dB/km,在-40℃时附加温度损耗为0.06～0.08dB/km,因此高寒地区的设计应考虑温度因素。光纤的损耗与光纤使用的介质材料和制造技术有关,主要有吸收损耗、散射损耗和辐射3种。光纤散射的原因主要有两个:光纤折射率的微小变化引起散射,光纤的不均匀性比如表面凹凸不平等引起散射。吸收损耗主要包括在红外、紫外区玻璃的固有吸收和OH离子、过渡金属离子等杂质对光的吸收。辐射损耗一般是光纤受到弯曲而产生,造成光纤弯曲有两种原因:一是微弯,它是光纤护套二次被覆不均匀或光纤成缆时产生不均匀的侧向压力引起的;二是宏弯,宏弯损耗是人为因素造成光纤或光缆大弯曲而引起的损耗,因此用户在使用中要防止光纤、光缆弯度过小。色散也是光纤的重要特性,也称频率特性,色散是指输入信号中包含的不同频率或...