王立君 宋本炎 賈文旭 王濱池 王嘉宇

摘要：光纖是光導纖維的簡寫，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

光纖是光導纖維的簡，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導工具。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腐蝕性，可致人體灼傷，對眼睛及上呼吸道有強烈刺激作用，除此之外，高溫氣相沉積反應產(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

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已進入信息時代。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行傳遞，例如：傳真、語音、ADSL等等。然而，以電波方式進行信息傳遞有兩個很大的弊端：一是為了彌補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現(xiàn)了實質(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，英國物理學家丁達爾發(fā)現(xiàn)光的全反射原理，96年后英藉、華裔學者高錕博士在PIEE雜志上發(fā)表論文《光頻率的介質(zhì)纖維表面波導》，從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現(xiàn)光通信的可能性，并預言了制造通信用的超低耗光纖的可能性。到了20世紀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、保護環(huán)境，使它更好的適應人類生活和工作需要。換句話說，環(huán)境保護就是運用環(huán)境科學的理論和方法，在更好地利用自然資源的同時，深入認識污染和破壞環(huán)境的根源及危害，有計劃地保護環(huán)境，預防環(huán)境質(zhì)量惡化，控制環(huán)境污染，促進人類與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，提高人類生活質(zhì)量，保護人類健康，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，科學技術(shù)的突飛猛進，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，土地沙化也日趨嚴重，糧食生產(chǎn)和人體健康受到嚴重威脅，所以，維護生態(tài)平衡，保護環(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對突發(fā)環(huán)境事故，是當前急不可待的任務。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)界應制定和實施更加嚴厲的清潔生產(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)境保護問題，包括環(huán)境污染的防治與控制、自然生態(tài)保護、核安全監(jiān)管、環(huán)境安全保護等，政策應當先行。執(zhí)行環(huán)境保護的法律法規(guī)，也應當充分利用經(jīng)濟杠桿策略，應迅速轉(zhuǎn)為對國家法規(guī)和政策執(zhí)行力的考核，以實現(xiàn)真正意義上的促進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為：光纖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，有多個波導模式傳輸，V值越大，模式越多，除了材料色散和波導色散，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)濟的發(fā)展，也是我國重要的經(jīng)濟支柱，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，同時也是該技術(shù)的優(yōu)勢所在?，F(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)具有大容量主要是因為采用光纖分單模光纖和多模光纖不同波長進行傳輸。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擔，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，應當受到人們的青睞。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確性的要求，這種準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等優(yōu)點，因此在實際應用過程中，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)保共同進步。