王立君 宋本炎 賈文旭 王濱池 王嘉宇

摘要：光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。傳輸原理是：光的全反射。通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆，包覆后的纜線即被稱為光纜。

關(guān)鍵詞：光纖;環(huán)境環(huán)保;光纖本征損耗;光纖附加損耗;現(xiàn)代光纖

一、光纖的定義

光纖是光導(dǎo)纖維的簡，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。傳輸原理是：光的全反射。通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆，包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護(hù)層和絕緣層可防止周圍環(huán)境對光纖的傷害，如水、火、電擊等。光纜分為：光纖，緩沖層及披覆。光纖和同軸電纜相似，只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。受市場需求的巨大動力以及技術(shù)不斷提升的強(qiáng)大支持，各大光纖廠家都在尋求效率更高、成本更低的批量生產(chǎn)模式。其中光纖制造主要的原材料為四氯化硅，但是由于四氯化硅具強(qiáng)腐蝕性，可致人體灼傷，對眼睛及上呼吸道有強(qiáng)烈刺激作用，除此之外，高溫氣相沉積反應(yīng)產(chǎn)生大量的有毒、高腐蝕性物質(zhì)的氣體，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危及操作人員健康。所以尋找更為環(huán)保的原材料，開發(fā)更為綠色的工藝已經(jīng)成為制造的發(fā)展趨勢。

二、光纖的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已進(jìn)入信息時代。隨著信息量的不斷增大增多，一場圍繞信息爭奪的沒有銷煙的戰(zhàn)爭正在驟然打響。信息的傳遞也大都通過電波方式進(jìn)行傳遞，例如：傳真、語音、ADSL等等。然而，以電波方式進(jìn)行信息傳遞有兩個很大的弊端：一是為了彌補(bǔ)電路中電阻的能消耗，在物理鏈路方面，每隔一段距離，就會增加一個信號的恢復(fù)裝置，通過將電路中的信號，經(jīng)“改錯”、“放大”等一些調(diào)整后，使變形了的“信息信號”還原到原“信息信號”輸出。實(shí)現(xiàn)此類功能的裝置稱之為中繼，是以犧牲物理資源為代價進(jìn)行信息傳遞的。二是在信息傳遞過程中，由于是通過高低電平實(shí)現(xiàn)信息內(nèi)容的編碼識別，很容易會在傳輸過程中突遇外界干擾，而污染信息，從而造成信息的失真。經(jīng)過多年來人們對光的研究實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性的突破。光纖的出現(xiàn)很好的解決了電路信息傳遞的兩個重大弊端。1870年，英國物理學(xué)家丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)光的全反射原理，96年后英藉、華裔學(xué)者高錕博士在PIEE雜志上發(fā)表論文《光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》，從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性，并預(yù)言了制造通信用的超低耗光纖的可能性。到了20世紀(jì)90年代中期到末期的這段時間，無論是在技術(shù)方面還是在其相關(guān)產(chǎn)品方面，光通信都得到了飛速的發(fā)展，并確立了其在通信領(lǐng)域不可替代的核心地位，可以說光纖的出現(xiàn)是一個時代的里程碑，是通信史上的一次重要革命。從此，人們在通信領(lǐng)域跨入到光時代。環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本前提。

三、環(huán)保的重要性

環(huán)境保護(hù)就是研究和防止由于人類生活、生產(chǎn)建設(shè)活動使自然環(huán)境惡化，進(jìn)而尋求控制、治理和消除各類因素對環(huán)境的污染和破壞，并努力改善環(huán)境、美化環(huán)境、保護(hù)環(huán)境，使它更好的適應(yīng)人類生活和工作需要。換句話說，環(huán)境保護(hù)就是運(yùn)用環(huán)境科學(xué)的理論和方法，在更好地利用自然資源的同時，深入認(rèn)識污染和破壞環(huán)境的根源及危害，有計劃地保護(hù)環(huán)境，預(yù)防環(huán)境質(zhì)量惡化，控制環(huán)境污染，促進(jìn)人類與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，提高人類生活質(zhì)量，保護(hù)人類健康，造福子孫后代。人生活在自然環(huán)境中，所以自然環(huán)境是人類生存的基本條件，是發(fā)展生產(chǎn)、繁榮經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)源泉。如果沒有地球這個廣闊的自然環(huán)境，人類是不可能生存和繁衍的。隨著人口的迅速增長和生產(chǎn)力的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，工業(yè)及生活排放的廢棄物不斷地增多，從而使大氣、水質(zhì)、土壤污染日益嚴(yán)重，自然生態(tài)平衡受到了猛烈的沖擊和破壞，許多資源日益減少，并面臨著耗竭的危險;水土流失，土地沙化也日趨嚴(yán)重，糧食生產(chǎn)和人體健康受到嚴(yán)重威脅，所以，維護(hù)生態(tài)平衡，保護(hù)環(huán)境是關(guān)系到人類生存、社會發(fā)展的根本性問題。中國環(huán)保價值鏈，在整個國民經(jīng)濟(jì)中具有顯赫的地位，但是，環(huán)境污染問題，在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)時是不可懈怠和輕視的;提升環(huán)保的政策力度，從而更好地采取治理和應(yīng)對突發(fā)環(huán)境事故，是當(dāng)前急不可待的任務(wù)。改善人民的生活質(zhì)量，而不危及后代人的利益，政府，地方政府和業(yè)界應(yīng)制定和實(shí)施更加嚴(yán)厲的清潔生產(chǎn)、高效利用自然資源等法規(guī)和政策，以減少對中國本土、人類環(huán)境的污染。國家的環(huán)境保護(hù)問題，包括環(huán)境污染的防治與控制、自然生態(tài)保護(hù)、核安全監(jiān)管、環(huán)境安全保護(hù)等，政策應(yīng)當(dāng)先行。執(zhí)行環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)，也應(yīng)當(dāng)充分利用經(jīng)濟(jì)杠桿策略，應(yīng)迅速轉(zhuǎn)為對國家法規(guī)和政策執(zhí)行力的考核，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的促進(jìn)人與自然的和諧過程。

四、光纖的損耗

造成光纖損耗的兩大原因?yàn)椋汗饫w本征損耗和光纖附加損耗。

光纖本征損耗即光纖固有損耗，主要由于光纖的機(jī)基質(zhì)材料石英玻璃本身缺陷和含有金屬過渡雜質(zhì)和OH-，使光在傳輸過程中產(chǎn)生散射、吸收和色散，一般可分為散射損耗，吸收損耗和色散損耗。其中散射損耗是由于材料中原子密度的漲落，在冷凝過程中造成密度不均勻以及密度漲落造成濃度不均勻而產(chǎn)生的。吸收損耗是由于纖芯含有金屬過渡雜質(zhì)和OH-吸收光，特別是在紅外和紫外光譜區(qū)玻璃存在固有吸收。光纖色散按照產(chǎn)生的原因可分為三類，即材料色散、波導(dǎo)色散和模間色散。單模光纖本征因素引起的連接損耗大約為0.014dB，當(dāng)模場直徑失配20%時，將產(chǎn)生0.2dB的連接損耗。多模光纖的歸一化頻率V;2.404，有多個波導(dǎo)模式傳輸，V值越大，模式越多，除了材料色散和波導(dǎo)色散，還有模間色散，一般模間色散占主要地位。所謂模間色散，是指光纖不同模式在同一頻率下的相位常數(shù)β不同，因此群速度不同而引起的色散。此外，光纖幾何參數(shù)如光纖芯徑、包層外徑、芯/包層同心度、圓度，光學(xué)參數(shù)如相對折射率、最大理論數(shù)值孔徑等，只要一項或多項失配，都將產(chǎn)生不同程度的本征損耗。

五、現(xiàn)代光纖的重要性

光纖通信不僅推動了我國社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也是我國重要的經(jīng)濟(jì)支柱，同時在改善人們生活水平方面也發(fā)揮著重要的作用。而通信行業(yè)中的光纖通信傳輸技術(shù)作為現(xiàn)代化信息建設(shè)中發(fā)揮著十分重要作用的技術(shù)手段，受到了人們的廣泛歡迎。傳輸容量大是現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)最為突出的特點(diǎn)，同時也是該技術(shù)的優(yōu)勢所在。現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)具有大容量主要是因?yàn)椴捎霉饫w分單模光纖和多模光纖不同波長進(jìn)行傳輸。由于單模光纖在給定的工作波長下，只傳送基模，不存在模間色散，所以單模光纖在傳遞信息時傳輸頻帶較寬，傳輸容量較大，因此能夠有效地擴(kuò)大傳輸?shù)娜萘浚^大的容量又能很好的滿足通信行業(yè)的發(fā)展需求。隨著通信技術(shù)不斷發(fā)展的同時，人們傳遞信息的數(shù)量越來越大，也給通信工程帶來了極大的負(fù)擔(dān)，并對通信傳輸提出了更高的要求，從而采用大容量、長距離傳輸?shù)墓饫w通信。它是未來光纖通信與光波技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，應(yīng)當(dāng)受到人們的青睞。同時現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的抗干擾能力還能滿足人們對信息傳輸準(zhǔn)確性的要求，這種準(zhǔn)確性的要求主要是指在傳遞信息過程中，不斷優(yōu)化和升級通信技術(shù)抗干擾的能力，恰好現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)滿足該要求。

六、結(jié)束語

光纖給人們生活帶來了極大的改變，同時也有利于推動通信工程的發(fā)展，其具有傳輸容量大，中繼距離長以及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，相比與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)，更符合我國通信行業(yè)發(fā)展的需求，并受到了人們廣泛的歡迎。同時要盡力做到光纖技術(shù)與環(huán)保共同進(jìn)步。