环保光纤

王立君 宋本炎 贾文旭 王滨池 王嘉宇

摘要：光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是：光的全反射。通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。

关键词：光纤;环境环保;光纤本征损耗;光纤附加损耗;现代光纤

一、光纤的定义

光纤是光导纤维的简，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是：光的全反射。通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光缆分为：光纤，缓冲层及披覆。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。受市场需求的巨大动力以及技术不断提升的强大支持，各大光纤厂家都在寻求效率更高、成本更低的批量生产模式。其中光纤制造主要的原材料为四氯化硅，但是由于四氯化硅具强腐蚀性，可致人体灼伤，对眼睛及上呼吸道有强烈刺激作用，除此之外，高温气相沉积反应产生大量的有毒、高腐蚀性物质的气体，会对环境造成严重污染，危及操作人员健康。所以寻找更为环保的原材料，开发更为绿色的工艺已经成为制造的发展趋势。

二、光纤的发展

随着科学技术的飞速发展，人类社会已进入信息时代。随着信息量的不断增大增多，一场围绕信息争夺的没有销烟的战争正在骤然打响。信息的传递也大都通过电波方式进行传递，例如：传真、语音、ADSL等等。然而，以电波方式进行信息传递有两个很大的弊端：一是为了弥补电路中电阻的能消耗，在物理链路方面，每隔一段距离，就会增加一个信号的恢复装置，通过将电路中的信号，经“改错”、“放大”等一些调整后，使变形了的“信息信号”还原到原“信息信号”输出。实现此类功能的装置称之为中继，是以牺牲物理资源为代价进行信息传递的。二是在信息传递过程中，由于是通过高低电平实现信息内容的编码识别，很容易会在传输过程中突遇外界干扰，而污染信息，从而造成信息的失真。经过多年来人们对光的研究实现了实质性的突破。光纤的出现很好的解决了电路信息传递的两个重大弊端。1870年，英国物理学家丁达尔发现光的全反射原理，96年后英藉、华裔学者高锟博士在PIEE杂志上发表论文《光频率的介质纤维表面波导》，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性。到了20世纪90年代中期到末期的这段时间，无论是在技术方面还是在其相关产品方面，光通信都得到了飞速的发展，并确立了其在通信领域不可替代的核心地位，可以说光纤的出现是一个时代的里程碑，是通信史上的一次重要革命。从此，人们在通信领域跨入到光时代。环境是人类生存和发展的基本前提。

三、环保的重要性

环境保护就是研究和防止由于人类生活、生产建设活动使自然环境恶化，进而寻求控制、治理和消除各类因素对环境的污染和破坏，并努力改善环境、美化环境、保护环境，使它更好的适应人类生活和工作需要。换句话说，环境保护就是运用环境科学的理论和方法，在更好地利用自然资源的同时，深入认识污染和破坏环境的根源及危害，有计划地保护环境，预防环境质量恶化，控制环境污染，促进人类与环境协调发展，提高人类生活质量，保护人类健康，造福子孙后代。人生活在自然环境中，所以自然环境是人类生存的基本条件，是发展生产、繁荣经济的物质源泉。如果没有地球这个广阔的自然环境，人类是不可能生存和繁衍的。随着人口的迅速增长和生产力的发展，科学技术的突飞猛进，工业及生活排放的废弃物不断地增多，从而使大气、水质、土壤污染日益严重，自然生态平衡受到了猛烈的冲击和破坏，许多资源日益减少，并面临着耗竭的危险;水土流失，土地沙化也日趋严重，粮食生产和人体健康受到严重威胁，所以，维护生态平衡，保护环境是关系到人类生存、社会发展的根本性问题。中国环保价值链，在整个国民经济中具有显赫的地位，但是，环境污染问题，在发展国民经济建设时是不可懈怠和轻视的;提升环保的政策力度，从而更好地采取治理和应对突发环境事故，是当前急不可待的任务。改善人民的生活质量，而不危及后代人的利益，政府，地方政府和业界应制定和实施更加严厉的清洁生产、高效利用自然资源等法规和政策，以减少对中国本土、人类环境的污染。国家的环境保护问题，包括环境污染的防治与控制、自然生态保护、核安全监管、环境安全保护等，政策应当先行。执行环境保护的法律法规，也应当充分利用经济杠杆策略，应迅速转为对国家法规和政策执行力的考核，以实现真正意义上的促进人与自然的和谐过程。

四、光纤的损耗

造成光纤损耗的两大原因为：光纤本征损耗和光纤附加损耗。

光纤本征损耗即光纤固有损耗，主要由于光纤的机基质材料石英玻璃本身缺陷和含有金属过渡杂质和OH-，使光在传输过程中产生散射、吸收和色散，一般可分为散射损耗，吸收损耗和色散损耗。其中散射损耗是由于材料中原子密度的涨落，在冷凝过程中造成密度不均匀以及密度涨落造成浓度不均匀而产生的。吸收损耗是由于纤芯含有金属过渡杂质和OH-吸收光，特别是在红外和紫外光谱区玻璃存在固有吸收。光纤色散按照产生的原因可分为三类，即材料色散、波导色散和模间色散。单模光纤本征因素引起的连接损耗大约为0.014dB，当模场直径失配20%时，将产生0.2dB的连接损耗。多模光纤的归一化频率V;2.404，有多个波导模式传输，V值越大，模式越多，除了材料色散和波导色散，还有模间色散，一般模间色散占主要地位。所谓模间色散，是指光纤不同模式在同一频率下的相位常数β不同，因此群速度不同而引起的色散。此外，光纤几何参数如光纤芯径、包层外径、芯/包层同心度、圆度，光学参数如相对折射率、最大理论数值孔径等，只要一项或多项失配，都将产生不同程度的本征损耗。

五、现代光纤的重要性

光纤通信不仅推动了我国社会和经济的发展，也是我国重要的经济支柱，同时在改善人们生活水平方面也发挥着重要的作用。而通信行业中的光纤通信传输技术作为现代化信息建设中发挥着十分重要作用的技术手段，受到了人们的广泛欢迎。传输容量大是现代光纤通信传输技术最为突出的特点，同時也是该技术的优势所在。现代光纤通信传输技术具有大容量主要是因为采用光纤分单模光纤和多模光纤不同波长进行传输。由于单模光纤在给定的工作波长下，只传送基模，不存在模间色散，所以单模光纤在传递信息时传输频带较宽，传输容量较大，因此能够有效地扩大传输的容量，而较大的容量又能很好的满足通信行业的发展需求。随着通信技术不断发展的同时，人们传递信息的数量越来越大，也给通信工程带来了极大的负担，并对通信传输提出了更高的要求，从而采用大容量、长距离传输的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势，应当受到人们的青睐。同时现代光纤通信传输技术的抗干扰能力还能满足人们对信息传输准确性的要求，这种准确性的要求主要是指在传递信息过程中，不断优化和升级通信技术抗干扰的能力，恰好现代光纤通信传输技术满足该要求。

六、结束语

光纤给人们生活带来了极大的改变，同时也有利于推动通信工程的发展，其具有传输容量大，中继距离长以及抗干扰能力强等优点，因此在实际应用过程中，相比与传统的传输技术，更符合我国通信行业发展的需求，并受到了人们广泛的欢迎。同时要尽力做到光纤技术与环保共同进步。