時(shí)間：2023-01-11 09:00:39
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關(guān)鍵詞：光纖線路；傳輸規(guī)劃；內(nèi)容
中圖分類號：TJ768.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
0前言
光纖傳輸，即以光導(dǎo)纖維為介質(zhì)進(jìn)行的數(shù)據(jù)、信號傳輸。光導(dǎo)纖維，不僅可用來傳輸模擬信號和數(shù)字信號，而且可以滿足視頻傳輸?shù)男枨?。光纖傳輸一般使用光纜進(jìn)行，單根光導(dǎo)纖維的數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)幾Gbps，在不使用中繼器的情況下，傳輸距離能達(dá)幾十公里。由于光纖通信具有大容量、長距離和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，使光纖通信很好地適應(yīng)了當(dāng)今通信發(fā)展的需要。
1光纖線路傳輸規(guī)劃的目標(biāo)
近年來，隨著我國光纖線路傳輸網(wǎng)絡(luò)的逐步部署，網(wǎng)絡(luò)覆蓋和接入速率有所提高，但與發(fā)達(dá)國家相比，我國光纖接入技術(shù)創(chuàng)新能力、光纖網(wǎng)絡(luò)普及率，仍存在較大差距。光纖最后100米接入技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用尚需進(jìn)一步提升。在未來的光纖線路傳輸規(guī)劃中應(yīng)加大光纖接入創(chuàng)新，研究符合我國應(yīng)用需求、網(wǎng)絡(luò)需求的低成本的光纖接入產(chǎn)品，從而更好地?fù)屨脊饫w接入技術(shù)制高點(diǎn)。加強(qiáng)核心網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，以有效滿足普及寬帶光纖接入對核心網(wǎng)帶寬和業(yè)務(wù)處理能力的更高要求。加強(qiáng)光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)最后100米接入相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的研究。加強(qiáng)光纖接入用戶一方的相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等方面的研究和創(chuàng)新；同時(shí)，要進(jìn)一步嚴(yán)格準(zhǔn)入產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求，在城市新建筑內(nèi)，加大力度布放各類新型小彎曲半徑光纖，進(jìn)一步普及光纖安全使用教育，推進(jìn)光纖線路傳輸?shù)綉羧鎸?shí)現(xiàn)。
2光纖線路傳輸規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容分析
2.1設(shè)備選型。DWDM光纖傳輸系統(tǒng)的線路傳輸部分由DWDM設(shè)備構(gòu)成，終端部分由傳統(tǒng)的SDH設(shè)備構(gòu)成。DWDM設(shè)備的選型主要應(yīng)從設(shè)備制式、波道數(shù)量、波道系統(tǒng)速率以及勝能技術(shù)指標(biāo)等方面考慮。DWDM設(shè)備有開放式和集成式兩種制式。終端接入符合ITU-TG.957接口的SDH終端設(shè)備，通過波長轉(zhuǎn)換器接入合波器。合波器將接入N個(gè)波道的信息集合起來送入光纖，經(jīng)過多個(gè)光線路放大器傳輸至電再生器站的分波器。分波器將始端輸入的波道分開，各波道的信號通過具有3R功能的波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行再生、定時(shí)和整形后，再輸入到下一個(gè)電再生段，以此過程一直傳輸?shù)綇?fù)用段或鏈路的終端，按始端的波道序號接至所對應(yīng)的終端設(shè)備。開放式系統(tǒng)有兩個(gè)主要特點(diǎn)：在系統(tǒng)中采用了波長轉(zhuǎn)換器，使之能夠兼容不同工作波長、不同廠商生產(chǎn)的SDH設(shè)備；利用波長轉(zhuǎn)換器替代了SDH的電再生器，使一條光纖通信鏈路的線路傳輸系統(tǒng)，全部由DWDM設(shè)備組成，只在鏈路的終端接人SDH設(shè)備，這對于網(wǎng)絡(luò)的組織、擴(kuò)容、管理、維護(hù)等均非常有利。集成式系統(tǒng)也有兩個(gè)主要特點(diǎn)，即不采用波長轉(zhuǎn)換器；仍使用SDH的電再生器。因此它必須終接規(guī)定工作波長的SDH設(shè)備，在線路傳輸系統(tǒng)中因接人有SDH的再生器，所以這種系統(tǒng)就不具備上述開放式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，故在工程設(shè)計(jì)中宜選用開放式系統(tǒng)的設(shè)備。
2.2光纜線路傳輸系統(tǒng)的組織。由于光分插復(fù)用器和光交叉連接設(shè)備尚未達(dá)到商用，還不能用DWDM組成全光網(wǎng)層面。目前只能將DWDM系統(tǒng)用作線路傳輸設(shè)備，與SDH終端設(shè)備結(jié)合起來，在SDH層面上組織傳輸網(wǎng)。DWDM系統(tǒng)可以在線形、格形。樹干形和環(huán)形等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，因?yàn)镈WDM系統(tǒng)中的波道數(shù)量很多，在工程設(shè)計(jì)中可以使用不同的波道，同時(shí)分別組織不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。例如用其中的3個(gè)波道組織線形網(wǎng)，用其中的另外2個(gè)波道組織環(huán)形網(wǎng)，還可以用其中的另4個(gè)波道與別的SDH系統(tǒng)組織格形網(wǎng)。用DWDM系統(tǒng)組織點(diǎn)到點(diǎn)的線形網(wǎng)絡(luò)以波道為單元可以組成終端。轉(zhuǎn)接和直通，配上SDH終端及復(fù)用設(shè)備，可以在SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)層面上，安排各種速率的通路組織。DWDM系統(tǒng)的傳輸容量巨大，一個(gè)系統(tǒng)能承載幾十萬條話路，提高傳輸系統(tǒng)的可靠性應(yīng)是工程設(shè)計(jì)中的首要問題。光纜干線工程設(shè)計(jì)中，常設(shè)置省際干線和省內(nèi)干線兩種傳輸系統(tǒng)，在SDH 工程中是利用光纜中不同的光纖對，分別組成不同用途的傳輸系統(tǒng)。
2.3光纜線路傳輸系統(tǒng)的站段配置。DWDM傳輸系統(tǒng)設(shè)有終端站、轉(zhuǎn)接站、再生站和光放站，由此組成了復(fù)用段、再生段與光放段。終端站和轉(zhuǎn)接站根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通路組織的安排配置。在該兩種站內(nèi)配置DWDM的合波器、分波器、波長轉(zhuǎn)換器以及SDH的終端復(fù)用器或分插復(fù)用器等設(shè)備。再生站和光放站根據(jù)DWDM設(shè)備的傳輸技術(shù)要求與所用光纖的技術(shù)性能配置。在再生站內(nèi)配置合波器、分波器、具有3R功能的波長轉(zhuǎn)換器或SDH的再生器，在光放站內(nèi)配置符合增益要求的光放大器。DWDM系統(tǒng)的光放段配置，以再生段為單元，再生段內(nèi)各個(gè)光線路放大器均設(shè)計(jì)為等增益工作方式，各光線路放大器的輸出功率電平及其接收靈敏度均相同，如某光放段的光纖衰減小于放大器的增益數(shù)值，則用光衰減器進(jìn)行補(bǔ)齊。光放段的長度按光線路放大器設(shè)定的增益種類配置。一個(gè)再生段內(nèi)只選用一種增益類型的光放大器，這樣有利于系統(tǒng)的調(diào)測和維護(hù)。工程設(shè)計(jì)中再生段的長度及其光放段數(shù)量需按再生段容許的總色散和信噪比指標(biāo)要求配置。
2.4光纜線路傳輸系統(tǒng)的傳輸指標(biāo)。DWDM系統(tǒng)中設(shè)置了許多光放站，SDH的業(yè)務(wù)信號不在光放站上下，它只對光信號放大，沒有電接口接入，在SDH的業(yè)務(wù)信號開銷中，也未設(shè)對光放大器進(jìn)行監(jiān)控的字節(jié)，故目前的DWDM系統(tǒng)均設(shè)有用于監(jiān)控光放大器的專用監(jiān)控通道。光監(jiān)控通道的工作波長設(shè)在DWDM系統(tǒng)波道工作波長之外，目前多為1510 nm或1480 nm，傳輸速率為2 Mbit／s。光監(jiān)控通道傳輸?shù)谋O(jiān)控信息不通過光放大器，在光放大器輸入端靜面將信息取出，在光放大器輸出端后面將信息加入，在光放站。再生站和終端站均可從網(wǎng)管接口取出網(wǎng)管信息。光監(jiān)控通道能夠提供64kbit／s的公務(wù)通信支路，工程設(shè)計(jì)中可利用此通信支路組織光放站、再生站和終端站間的公務(wù)通信。同時(shí)還可以利用SDH系統(tǒng)的公務(wù)通信支路組織裝有SDH設(shè)備的轉(zhuǎn)接站、終端站間的公務(wù)通信。DWDM光纖傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)提出DWDM系統(tǒng)的光信噪比指標(biāo)和SDH系統(tǒng)的誤碼與抖動指標(biāo)。
3光纜線路傳輸規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題
光纜線路傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先選用具有兼容性能的開放式DWDM設(shè)備。當(dāng)用G.652光纖傳輸時(shí)，波道基礎(chǔ)速率宜為2.5 Gbit／s，也可為10 Gbit／s系統(tǒng)；用G.655光纖傳輸時(shí)，波道基礎(chǔ)速率可為2.5 Gbit／s或10 Gbit／s及10 Gbit／s以上系統(tǒng)。波道數(shù)量滿足的年限宜放長一點(diǎn)，尤其是具有公用通道作用的光纜干線，波道數(shù)量不宜偏小。DWDM系統(tǒng)的光波道在光纜中是一種公用資源，可用來組成各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳輸系統(tǒng)。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)將提高傳輸?shù)目煽啃苑旁谑孜弧WDM系統(tǒng)的站段配置與SDH不同，其再生段的長度、再生段內(nèi)容許的光放段數(shù)量及光放大器的增益類型均需按DWDM系統(tǒng)的技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。DWDM和SDH的設(shè)備宜分別設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)管系統(tǒng)，傳輸指標(biāo)應(yīng)包括DWDM系統(tǒng)的光信噪比和SDH系統(tǒng)的誤碼與抖動。
關(guān)鍵詞 諧振條件；強(qiáng)度調(diào)制；光纖放大；分路
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）17-0047-01
當(dāng)光照射到金屬或半導(dǎo)體上產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象。光電流的強(qiáng)度與入射光成正比；當(dāng)入射光的頻率低于紅限頻率時(shí)，不會產(chǎn)生光電效應(yīng)。入射光的頻率太高，半導(dǎo)體材料對光的吸收系數(shù)將變大。光纖傳輸技術(shù)正是將此項(xiàng)物理現(xiàn)象應(yīng)用到通訊中。
1 光纖傳輸特點(diǎn)與光構(gòu)成
1.1 光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)
光纖對光信號的衰減極小。每km光纖對信號的衰減為0.2分貝，調(diào)幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右，數(shù)字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾，傳輸質(zhì)量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖，每根光纖可復(fù)用幾十個(gè)波長，每個(gè)波可傳輸幾千套電視節(jié)目。
1.2 激光
英文為Laser（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即萊塞、鐳射），受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種：自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收。產(chǎn)生激光的三個(gè)條件：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿足閾值條件（受激輻射放大的增益大于激光器內(nèi)的各種損耗）和諧振條件（直射光與反射光位相相同）。工作物質(zhì)（激活物質(zhì)）、泵浦系統(tǒng)和諧振腔構(gòu)成激光器的基本組成結(jié)構(gòu)。
1.3 與激光有關(guān)的基本概念
粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)）；激活物質(zhì)（具有能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)能級結(jié)構(gòu)的物質(zhì)）； 泵浦過程（激勵過程，即通過外界不斷供給能量，促使低能態(tài)粒子盡快躍遷的過程）； 諧振腔（使受激輻射光在兩個(gè)反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大）。
2 光信號的調(diào)制和解調(diào)
2.1 光信號的副載波強(qiáng)度調(diào)制
AM-IM的特點(diǎn)是傳輸節(jié)目更多，但對激光器的要求較高，光接收機(jī)的靈敏度較低，傳輸距離較近，1.31 μm激光，無中繼距離不超過35 km。
FM-IM的特點(diǎn)是對激光器線性的要求不高，傳輸距離較大。圖像質(zhì)量高交調(diào)互調(diào)產(chǎn)物表現(xiàn)為接收調(diào)頻波的背景噪聲，對圖像質(zhì)量的影響較小。但所占頻道較寬（每個(gè)頻道35 MHz～40 MHz），一根光纖只能傳輸16～18套電視節(jié)目，光接收機(jī)輸出的信號需經(jīng)過FM/AM轉(zhuǎn)換器才能送入用戶?？山M成一個(gè)衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)。
PCM-IM方式：失真小，無噪聲積累，多級傳輸后載噪比仍可達(dá)60 dB，C/CTB和C/CSO可達(dá)70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上，利用光纖放大器，可傳輸數(shù)千公里。但價(jià)格貴；無壓縮時(shí)，一根光纖只能傳輸16套節(jié)目。經(jīng)過壓縮，可傳輸數(shù)百套節(jié)目，但成本較高。
2.2 光調(diào)制器原理
直接調(diào)制的技術(shù)簡單，損耗小，易于實(shí)現(xiàn)。但易出現(xiàn)附加頻率調(diào)制或啁秋效應(yīng)（chirping）。出現(xiàn)組合二次互調(diào)失真（CSO）。內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制需要通過專門的調(diào)制器。外調(diào)制效率較低，但無啁秋效應(yīng)。光接收機(jī)的任務(wù)是把光信號恢復(fù)成電信號。硅波長響應(yīng)范圍為0.5 μm～1.0 μm，鍺和InGaAs為1.1 μm～1.6 μm。
3 光纖的結(jié)構(gòu)和原理
光纖由光纖素線、光纖芯線、光纖軟線（單芯、雙芯）構(gòu)成，分為單模光纖（SM）和多模光纖（MM）。在-25℃～-35℃時(shí)，光纖附加損耗為0.03 dB/km～0.04 dB/km，在-40℃時(shí)，附加損耗為0.06 dB/km～0.08 dB/km。
光纖具有色散特性，輸入信號中不同頻率或不同模式光的傳播速度不同，不同時(shí)到達(dá)輸出端，使輸出波形展寬變形、失真的現(xiàn)象。 色散限制了光信號一次傳輸?shù)木嚯x；減少了傳輸?shù)男畔⑷萘浚慌c光源的調(diào)制特性一起產(chǎn)生組合二次失真（CSO）。對數(shù)字傳輸產(chǎn)生不良影響。色散常數(shù)D=dτ/（L·dλ） 。
G.652光纖對1.31 μm光的色散為零，性能最佳；也可用于1.55 μm光；G.653光纖：零色散波長在1.55 μm附近，適于長距離、大容量的信息傳輸，但價(jià)格較貴；G.654光纖（截止波長移位光纖）：1.55 μm處的衰減最?。ㄉ⑷匀惠^高），用于海底光纜；G.655光纖：零色散點(diǎn)不在1.55 μm，避免發(fā)生多波長傳輸?shù)乃牟ɑ旌希糜诿芗ǚ謴?fù)用；無水峰光纖：多了一個(gè)1.4 μm的窗口（損耗比1.31 μm小，色散比1.55 μm低），可提供從1.28 μm至1.625 μm的完整波段，可復(fù)用的波長數(shù)大大增加。
4 光纜
光纜的基本組成部分有光纖、導(dǎo)電線芯、加強(qiáng)筋、護(hù)套。光纜的接續(xù)分固定連接（粘接和熔接）與活動連接（光連接器和機(jī)械連接子）兩類。
4.1 模擬光纖干線的基本原理
光發(fā)射機(jī)將電視信號調(diào)制到光信號上，光分路器把光信號分成不同比例，分別送入各光節(jié)點(diǎn)，光纖放大器將光纖中的光信號放大，使之傳輸更遠(yuǎn)的距離，光接收機(jī)從光信號中解調(diào)出電信號。光發(fā)射機(jī)有直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)、YAG外調(diào)制光發(fā)射機(jī)、DFB外調(diào)制光發(fā)射機(jī)。光接收機(jī)（optical receiver）應(yīng)用在通信的光纖傳輸與接入，負(fù)責(zé)接收光信號的設(shè)備。通常由光檢測器、光放大器和均衡器以及其他信號處理設(shè)備組成。
光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機(jī)的輸出特性綜合反映了整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的性能。光信號經(jīng)由光發(fā)射機(jī)發(fā)射與傳輸后，脈沖的波形被展寬，幅度得到了衰減。此時(shí)光接收機(jī)檢測經(jīng)過傳輸?shù)乃p過的光信號，將其放大和整形，從而復(fù)生原信號。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大，有后置放大器（光增強(qiáng)器）；前置放大器（預(yù)放器）以及光中繼器。
4.2 摻鉺光纖放大器（EDFA）
雙摻雜EDFA同時(shí)摻入釔和鉺兩種元素，泵浦光功率達(dá)3 W，波長為1.047 μm，信號光輸出功率達(dá)2×500mW（27+3dBm）。包層泵浦EDFA的光纖有兩個(gè)包層。纖芯的直徑為5 μm，第一包層的直徑為90 μm，第二包層的直徑為125 μm。泵浦光（波長為910 nm～990 nm）從第一包層輸入。可放大1537 nm～1574 nm或1560 nm～1600 nm的光，輸出功率達(dá)3000 mW以上。三種泵浦方式進(jìn)行比較：輸出光功率方面，雙向泵浦>后向泵浦>前向泵浦；噪聲方面前向泵浦
摻鐠光纖放大器（PDFA）的高增益區(qū)在1.3 μm附近，最高可達(dá)42 dB，最大輸出功率達(dá)280 mW，在30 nm帶寬內(nèi)，可以得到大于100 mW的輸出功率。PDFA與1.48 μm泵浦的EDFA的噪聲性能差不多。
4.3 光分路器
M×N光分路器有M個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端。光分路器原理分為微光型、光纖型、光波導(dǎo)通路型。光分路器的技術(shù)指標(biāo)有插入損耗：Aj=10lg（Pi/Pj）；附加損耗：Af=10lg（Pi/∑Pn）；分光比：kj=Pj/∑Pn。顯然，Aj=Af-10lgkj，光分路器的附加損耗值A(chǔ)f可通過固定參數(shù)表查得。
5 結(jié)束語
光工作平臺的輸入輸出是一個(gè)綜合性指標(biāo)，其性能綜合受制于輸入光功率與輸出電平，需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。
參考文獻(xiàn)
[1]李鑒增.光纖傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：中國廣播電視出版社，2009.
如今，對于傳輸光纜的研究依舊具有十分重要的意義。
【關(guān)鍵詞】 光纖 通信 傳輸
一、引言
光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個(gè)發(fā)展的階段：第一階段（1966～1976年），是從研究r期開始向商用時(shí)期的轉(zhuǎn)變。第二階段（1976～1986年），這個(gè)時(shí)期是光纖通常發(fā)展的黃金時(shí)期，研究方向轉(zhuǎn)變?yōu)殚L距離傳輸以及低損耗。第三階段（1986～1996年），這個(gè)時(shí)期的目標(biāo)是向著大容量和長距離的，是大面積商用的推廣時(shí)期[2]。
1976年美國在亞特蘭大進(jìn)行的現(xiàn)場試驗(yàn)，標(biāo)志著光纖通信從基礎(chǔ)研究發(fā)展到了商業(yè)應(yīng)用的新階段。此后這個(gè)發(fā)展階段之后，光纖技術(shù)手段不斷更新；其工作模式從多模發(fā)展到單模，其波長也是從短波向長波發(fā)展，傳輸速度更是成百倍的增長。隨著技術(shù)的進(jìn)步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成，光纖價(jià)格不斷下降，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。如今光纖是通信傳輸?shù)闹饕緩絹恚饫w是整個(gè)人類的信息載體。在許多發(fā)達(dá)國家，生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品的行業(yè)已在國民經(jīng)濟(jì)中占重要地位。
二、光纖的特性
光纖的主要特性是：容許頻帶很寬，傳輸容量很大；
理論上說一根頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可以傳輸100億話電路。目前一根光纖傳輸50萬話電路（40Gb/s）試驗(yàn)成功。比電纜等高出幾千幾十萬倍以上。
損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小；
光纖的衰減系數(shù)極低（目前已達(dá)0.25db/km以下）。中繼距離可達(dá)100km重量輕，細(xì)、體積小；直徑一般為幾微米到幾十微米[3]。相比電纜輕90%～95%（是電纜質(zhì)量的1/20～1/10），直徑不到電纜的1/5.抗電磁干擾性能好；泄漏小，保密性能好；節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用。
光纖的種類包括：（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖。（2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。（3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。
三、光纖傳輸特性及原理
3.1損耗
光或者電磁波在光纖中傳播的時(shí)候，隨著傳播距離的增加，其功率逐漸減小的現(xiàn)象叫做損耗。長距離傳輸信號，光纖損耗是最的損耗途徑。除了傳輸損耗之外，吸收損耗和散射損耗是由光纖本身的特性決定的。另外，耦合損耗是光源與光纖之間的損耗、連接損耗是光纖之間損耗等，這些都是光纖傳輸損耗的因素。為了實(shí)現(xiàn)低損耗傳輸，光纖有三個(gè)低損耗窗口：0.85um，1.31um，1.55um。況且隨著波長的增加，光纖的損耗會越來越小[4]。
3.2色散
電磁脈沖或者光信號經(jīng)過光纖的傳輸之后，在輸出端會有相位的延遲，這種現(xiàn)象稱為色散。（1）產(chǎn)生原因：由于光信號具有不同的頻率成分以及共奏模式，而且在光纖傳播的路徑不一樣，速度也不一樣，因此到達(dá)接收端的時(shí)間也都不一樣，即群時(shí)延差引入了色散。（2）導(dǎo)致問題：信號波形畸變，表現(xiàn)為脈沖展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率。限制帶寬，影響通信容量和傳輸速率。（3）光纖的色散主要有模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散。（4）模式色散：不同模式的光傳輸途徑不同，速度不同所引起的色散。（5）材料色散：由于光纖材料本身的折射指數(shù)隨波長而變化引起的色散。（6）波導(dǎo)色散：光纖的幾何結(jié)構(gòu)不完善引起的色散。
光纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯，中間為低折射率硅玻璃包層，最外是加強(qiáng)用的涂覆層。光線在纖芯傳送，當(dāng)光纖射到纖芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時(shí)，光線透不過界面，會全部反射回來，使光纖在纖芯內(nèi)延其軸線方向，并束縛在其界面內(nèi)傳送。
結(jié)論：光纖是通信的傳輸媒介，它的研究是十分重要的，在21世紀(jì)通信產(chǎn)業(yè)極速發(fā)展的今天，作為信號載體的光纖的研究是很具有實(shí)際價(jià)值的。好的技術(shù)和材質(zhì)可以帶來良好的信號傳輸保障良好的通信能力，是具有十分重要的意義的。
參 考 文 獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】諧振條件；強(qiáng)度調(diào)制；光纖放大；分路
當(dāng)光照射到金屬或半導(dǎo)體上產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象。光電流的強(qiáng)度與入射光成正比；當(dāng)入射光的頻率低于紅限頻率時(shí)，不會產(chǎn)生光電效應(yīng)。入射光的頻率太高，半導(dǎo)體材料對光的吸收系數(shù)將變大。光纖傳輸技術(shù)正是將此項(xiàng)物理現(xiàn)象應(yīng)用到通訊中。
一、光纖傳輸特點(diǎn)與光構(gòu)成
（一）光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。光纖對光信號的衰減極小。每km光纖對信號的衰減為0.2分貝，調(diào)幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右，數(shù)字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾，傳輸質(zhì)量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖，每根光纖可復(fù)用幾十個(gè)波長，每個(gè)波可傳輸幾千套電視節(jié)目。
（二）激光。英文為Laser（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即萊塞、鐳射），受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種：自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收。產(chǎn)生激光的三個(gè)條件：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿足閾值條件（受激輻射放大的增益大于激光器內(nèi)的各種損耗）和諧振條件（直射光與反射光位相相同）。工作物質(zhì)（激活物質(zhì)）、泵浦系統(tǒng)和諧振腔構(gòu)成激光器的基本組成結(jié)構(gòu)。
（三）與激光有關(guān)的基本概念。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)）；激活物質(zhì)（具有能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)能級結(jié)構(gòu)的物質(zhì)）； 泵浦過程（激勵過程，即通過外界不斷供給能量，促使低能態(tài)粒子盡快躍遷的過程）； 諧振腔（使受激輻射光在兩個(gè)反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大）。
二、光信號的調(diào)制和解調(diào)
（一）光信號的副載波強(qiáng)度調(diào)制。AM-IM的特點(diǎn)是傳輸節(jié)目更多，但對激光器的要求較高，光接收機(jī)的靈敏度較低，傳輸距離較近，1.31 μm激光，無中繼距離不超過35 km。FM-IM的特點(diǎn)是對激光器線性的要求不高，傳輸距離較大。圖像質(zhì)量高交調(diào)互調(diào)產(chǎn)物表現(xiàn)為接收調(diào)頻波的背景噪聲，對圖像質(zhì)量的影響較小。但所占頻道較寬（每個(gè)頻道35 MHz～40 MHz），一根光纖只能傳輸16～18套電視節(jié)目，光接收機(jī)輸出的信號需經(jīng)過FM/AM轉(zhuǎn)換器才能送入用戶?？山M成一個(gè)衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)。PCM-IM方式：失真小，無噪聲積累，多級傳輸后載噪比仍可達(dá)60 dB，C/CTB和C/CSO可達(dá)70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上，利用光纖放大器，可傳輸數(shù)千公里。但價(jià)格貴；無壓縮時(shí)，一根光纖只能傳輸16套節(jié)目。經(jīng)過壓縮，可傳輸數(shù)百套節(jié)目，但成本較高。
（二）光調(diào)制器原理。直接調(diào)制的技術(shù)簡單，損耗小，易于實(shí)現(xiàn)。但易出現(xiàn)附加頻率調(diào)制或啁秋效應(yīng)（chirping）。出現(xiàn)組合二次互調(diào)失真（CSO）。內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制需要通過專門的調(diào)制器。外調(diào)制效率較低，但無啁秋效應(yīng)。光接收機(jī)的任務(wù)是把光信號恢復(fù)成電信號。硅波長響應(yīng)范圍為0.5μm～1.0μm，鍺和InGaAs為1.1μm～1.6μm。
三、光纜
光纜的基本組成部分有光纖、導(dǎo)電線芯、加強(qiáng)筋、護(hù)套。光纜的接續(xù)分固定連接（粘接和熔接）與活動連接（光連接器和機(jī)械連接子）兩類。
（一）模擬光纖干線的基本原理。光發(fā)射機(jī)將電視信號調(diào)制到光信號上，光分路器把光信號分成不同比例，分別送入各光節(jié)點(diǎn)，光纖放大器將光纖中的光信號放大，使之傳輸更遠(yuǎn)的距離，光接收機(jī)從光信號中解調(diào)出電信號。光發(fā)射機(jī)有直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)、YAG外調(diào)制光發(fā)射機(jī)、DFB外調(diào)制光發(fā)射機(jī)。光接收機(jī)（optical receiver）應(yīng)用在通信的光纖傳輸與接入，負(fù)責(zé)接收光信號的設(shè)備。通常由光檢測器、光放大器和均衡器以及其他信號處理設(shè)備組成。光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機(jī)的輸出特性綜合反映了整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的性能。光信號經(jīng)由光發(fā)射機(jī)發(fā)射與傳輸后，脈沖的波形被展寬，幅度得到了衰減。此時(shí)光接收機(jī)檢測經(jīng)過傳輸?shù)乃p過的光信號，將其放大和整形，從而復(fù)生原信號。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大，有后置放大器（光增強(qiáng)器）；前置放大器（預(yù)放器）以及光中繼器。
（二）摻鉺光纖放大器（EDFA）。雙摻雜EDFA同時(shí)摻入釔和鉺兩種元素，泵浦光功率達(dá)3 W，波長為1.047 μm，信號光輸出功率達(dá)2×500mW（27+3dBm）。包層泵浦EDFA的光纖有兩個(gè)包層。纖芯的直徑為5 μm，第一包層的直徑為90 μm，第二包層的直徑為125 μm。泵浦光（波長為910 nm～990 nm）從第一包層輸入?？煞糯?537 nm～1574 nm或1560 nm～1600 nm的光，輸出功率達(dá)3000 mW以上。三種泵浦方式進(jìn)行比較：輸出光功率方面，雙向泵浦>后向泵浦>前向泵浦；噪聲方面前向泵浦
四、光纖通信技術(shù)的特征和發(fā)展方向
（一）光纖通信的特征。光纖通信的可靠性很高、抗外力干擾的能力也很優(yōu)秀而且傳輸速率也很快、信號質(zhì)量強(qiáng)度高穩(wěn)定等等。這些優(yōu)點(diǎn)正是在國家電力系統(tǒng)信息傳遞中所遇到的難題。電力信號的傳輸要適應(yīng)全天候的天氣變化，光纖傳輸不受自然環(huán)境和物理環(huán)境影響，具有良好的抵御信號干擾的能力和自我修復(fù)力。比較目前的幾種通信技術(shù)光纖是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，效果也是最好的。和其他網(wǎng)絡(luò)的融合拓展，減少電力系統(tǒng)的資金浪費(fèi)。
（二）光纖通信的發(fā)展方向。從過去的幾十年的電子通訊技術(shù)發(fā)展的過程來看，傳輸信息量和傳輸效率一直是我們追求的目標(biāo)。通常情況下，效率提升和成本的增加成文的正比，這個(gè)系數(shù)大約是10：1。二十年里，傳輸速度從10Mbps躍升到10Gbps，效率提升了數(shù)量級別。未來的發(fā)展仍舊是大容量和高速度。一根光纖的寬帶利用率不到1%，還有99%的空間有待利用和開發(fā)。其實(shí)我們已經(jīng)開始使用波長分開重復(fù)使用的方法來開發(fā)光纖的寬帶資源，這種方法簡稱WDM。
寬帶和光纖都是信息的傳輸渠道，如果采用WDM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳輸效率的大幅度提升，但是這種傳輸仍然是點(diǎn)到點(diǎn)的線性傳輸，不利于信息的互動交流。如果將光纜連接開發(fā)出信息交流平臺，電力系統(tǒng)傳輸實(shí)現(xiàn)容量的再次提升，為電網(wǎng)節(jié)省開支提高效率。
五、結(jié)束語
光工作平臺的輸入輸出是一個(gè)綜合性指標(biāo)，其性能綜合受制于輸入光功率與輸出電平，需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。
參考文獻(xiàn)：
[1]李鑒增.光纖傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：中國廣播電視出版社，2009.
【關(guān)鍵詞】通信傳輸技術(shù)光纖技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，我國的通信傳輸行業(yè)也得到了長足的發(fā)展。而且自從上個(gè)世紀(jì)的光纖通信技術(shù)問世以來，全球的信息通訊領(lǐng)域也發(fā)生了革命性的本質(zhì)性的改變。
一、光纖的通信傳輸技術(shù)的特點(diǎn)
對于光纖的通信傳輸技術(shù)而言，其主要的特點(diǎn)主要就是大容量，抗干擾能力強(qiáng)以及損耗低，下面就對其做一個(gè)簡要的分析和闡述：首先，大容量。由于光纖的通信傳輸?shù)膫鬏攷П容^寬，因而使得其能夠承載大量信息。而且對于光纖中單波長通信系統(tǒng)，在不能發(fā)揮其傳輸帶較寬的優(yōu)勢也可以采取波分復(fù)用技術(shù)等等輔助技術(shù)而增加光纖通信傳輸容量。其次，抗干擾能力強(qiáng)。由于當(dāng)前通信傳輸中運(yùn)用的光纖通信材料主要是由SiO2而組成的石英這種絕緣體構(gòu)成的，而其不僅絕緣的效果好，而且還不容易受到自然界或者人為而產(chǎn)生的各種電流影響而使得其能夠?qū)﹄姶庞忻庖吡?，也即是能夠抗各種電磁波的干擾。最后，損耗低。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，其已經(jīng)由開始的光纖損耗400分貝/千米而降至20分貝/千米，而且隨著石英光纖的普遍運(yùn)用以及摻鍺石英光纖的制作，已經(jīng)使得其損耗降至了0.2分貝/千米，也就是達(dá)到了光纖理論的損耗極限，而這對通信傳輸而言是具有劃時(shí)代的意義的。
二、光纖通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1光纖通信傳輸技術(shù)中的光纖接入技術(shù)
首先，對于光纖通信傳輸技術(shù)而言，其光纖的接入網(wǎng)技術(shù)是如今的信息傳輸技術(shù)中最核心的技術(shù)，因?yàn)椴粌H實(shí)現(xiàn)通信科學(xué)上普遍意義上的高速化通信的信息傳輸，而且這也緩解和滿足社會對如今通信信息傳輸?shù)囊?。其次，對于光纖接入技術(shù)的構(gòu)成而言，其主要由通信網(wǎng)路寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)以及用戶接入的這兩部分構(gòu)成。其中，用戶接如是光纖寬帶接入的最后一步，而且其負(fù)責(zé)的是全光接入。因此，這也是整個(gè)光纖接入技術(shù)中最重要的一步。而對于光纖寬帶而言，其主要是為通信的接收端也即是用戶提供所需的而且不受限制的帶寬資源。
2.2光纖通信技術(shù)中的波分復(fù)用技術(shù)
首先，就波分復(fù)用技術(shù)也即是WDM本身而言，其充分利用目前的單模光纖具有的低損耗率的優(yōu)勢，而使其能夠獲得巨大的帶寬資源。其次，對于波分復(fù)用技術(shù)的原理而言，其主要是基于各信道光波的頻率和波長不同，而將光纖的低損耗窗口分成了眾多的單獨(dú)通信管道，以及在發(fā)送端進(jìn)行波分復(fù)用器設(shè)置，進(jìn)而吧波長不同的信號而進(jìn)行集合一同送入到單根的通信光纖之中，最后進(jìn)行信息的傳輸。而在信息的接收端，其再設(shè)置波分復(fù)用器，而將承載著不同信號光載波分離以達(dá)到信息的傳輸簡單的目的。
三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展前景
對于光纖通信技術(shù)而言，隨著科學(xué)技術(shù)以及社會的發(fā)展，其在社會之中的應(yīng)用只會越來越廣泛，而對其發(fā)展前景來看，主要可以從其智能化以及全光網(wǎng)絡(luò)這兩部分進(jìn)行探討：其一，光網(wǎng)絡(luò)的智能化。就當(dāng)前的光纖的接入網(wǎng)技術(shù)而言，其主要還是原始而落后的模擬系統(tǒng)。因此隨著網(wǎng)絡(luò)的光接入技術(shù)的發(fā)展，而使得全數(shù)字化以及高度集成智能化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已是必然的趨勢，而這又能促進(jìn)光纖通信傳輸技術(shù)發(fā)展。其二，全光網(wǎng)絡(luò)。就全光網(wǎng)絡(luò)而言，其主要是指通信的信號在網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換過程中以光的形式存在，而進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)才轉(zhuǎn)換為光電或者電光。這能夠極大提高通信信息的傳輸速度，而這也是未來光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展的主要方向之一。
四、結(jié)束語
總而言之，光纖的通信傳輸技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會中的重要的通信信息傳輸技術(shù)之一，而且也開始在如今這個(gè)信息社會其它領(lǐng)域也得到了普遍的運(yùn)用。我們應(yīng)該深刻的認(rèn)識到光纖通信傳輸技術(shù)的特點(diǎn)以及其應(yīng)用的技術(shù)，而以此為基礎(chǔ)而大力促進(jìn)以及開發(fā)高端的光纖信息傳輸技術(shù)，進(jìn)而推動我國的現(xiàn)行的通信傳輸技術(shù)發(fā)展，而推動社會的各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展和整體的前進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
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1光纖通信系統(tǒng)的組成
隨著光纖通信技術(shù)在各種通信系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,人們對于光纖通信技術(shù)有了更多的了解,光纖通信技術(shù)也逐漸趨于成熟。光纖通信模塊是采用光波為依據(jù),以光纖為傳輸媒介的通信系統(tǒng)。光纖通信系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)方面組成。
1.1光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)是光纖傳輸西戎中可以確保電信號到達(dá)光信號的轉(zhuǎn)換光端機(jī)。光發(fā)射機(jī)主要由驅(qū)動器、調(diào)制器、光源等部件組合而成。它可以把源自電視音頻的電信號對來自光源發(fā)射的光波信號進(jìn)行調(diào)制,達(dá)到已調(diào)制光信號的目的。
1.2光接收機(jī)光接收機(jī)是光纖傳輸系統(tǒng)接收端確保光信號轉(zhuǎn)化為電信號的光端機(jī)。光接收機(jī)可以劃分為放大器、均衡器、光電檢測器等部件,該接收機(jī)的功能是把光纖傳輸過來的光信號轉(zhuǎn)化為電信號。可以經(jīng)過放大器和均衡器等設(shè)備把電信號進(jìn)行整形、放大,從而輸出至用戶接收的端點(diǎn)。
1.3中繼器中繼器的作用可以把光纖傳輸過程中遭受畸變的光信號加以放大或補(bǔ)償,中繼器主要有光源、判決再生電路、光檢測器構(gòu)成。如果脈沖的波形受到影響出現(xiàn)失真的情況,中繼器可以及時(shí)對其繼續(xù)擰整形或校正,從而形成相應(yīng)強(qiáng)度的光信號,確保傳輸過程中通信信號的質(zhì)量。
1.4不同耦合器件光纖的長度受到施工環(huán)境及光纖拉制的影響,一根光纖線路可能跟多跟光纖相互連接。因此,光纖連接器、耦合器這一系列的無源器件在光纖進(jìn)行連接或耦合的過程中起著不可替代的作用。
2廣播電視中應(yīng)用光纖傳輸?shù)闹匾?/p>
光纖傳輸技術(shù)是廣播電視領(lǐng)域最重要的組成部分,可以保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性,確保廣播電視節(jié)目的安全傳輸。首先,光纖傳播系統(tǒng)承擔(dān)著廣播電視節(jié)目繁多的傳輸任務(wù),其地位在廣播電視節(jié)目直播的上游,對節(jié)目播出的效果有很大的影響。其次,廣播電視光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)比較分散、部門繁多、環(huán)節(jié)穿插,想要做到高效、可靠的播出有很大難度。目前,雖然可以采用衛(wèi)星網(wǎng)進(jìn)行傳輸,衛(wèi)星傳輸網(wǎng)具有環(huán)節(jié)少、便于管理的優(yōu)點(diǎn),但是該網(wǎng)絡(luò)的防范性能、交互性、擴(kuò)展性這些方面遠(yuǎn)不如光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。綜上所述,光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用于廣播電視領(lǐng)域中有獨(dú)特的優(yōu)勢和不可替代的作用。
3應(yīng)用在廣播電視信號傳輸中光纖傳輸技術(shù)
廣播電視領(lǐng)域中,光纜網(wǎng)絡(luò)是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)?？梢圆捎霉饫|作為傳輸介質(zhì),以SDH平臺進(jìn)行傳輸。光纜網(wǎng)絡(luò)作為最可靠的數(shù)字電視及數(shù)據(jù)傳輸鏈路,其質(zhì)量的好壞對整個(gè)電視直播的信號有很大的影響。必須選擇適宜的光纜,運(yùn)用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸電視信號,改變了傳統(tǒng)依靠微波中繼的辦法進(jìn)行傳輸,不僅消除了微波中繼傳輸時(shí)引發(fā)的噪聲,也很好的保障了信號的可靠性。采用光纖傳輸開展直播,可以把多個(gè)地方現(xiàn)場的信號采用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街鲿?此時(shí)各個(gè)地區(qū)的分會場就可以接收到主會場的信號。例如:東南省某臺制作的《新聞啟示錄》節(jié)目采用光纖達(dá)到三個(gè)地區(qū)同時(shí)進(jìn)行節(jié)目錄制的過程。三個(gè)地區(qū)之間的信號可以互通。把本地區(qū)的信號輸送給其他兩個(gè)地區(qū),也可以實(shí)現(xiàn)一塊兒接受兩個(gè)信號的目的。主持人可以跟三個(gè)地區(qū)的嘉賓進(jìn)行溝通,各個(gè)地區(qū)的導(dǎo)播與主持人也可以進(jìn)行互通,這都是光纖傳送的效果。采用光纖做到不同地區(qū)直播或傳輸時(shí)電視傳送最為普遍的一種形式,在進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候,視頻與音頻是否同步是重要的問題,可以進(jìn)行調(diào)整。光纖傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力較強(qiáng)、傳輸頻帶較寬、通信容量大的特點(diǎn),有效的克服了微波中繼傳輸時(shí)的噪音,確保傳輸信號的質(zhì)量。在廣播電視信號傳輸過程中應(yīng)用光纖傳輸很大的優(yōu)越性。
4結(jié)語
放射性表面污染監(jiān)測是輻射防護(hù)監(jiān)測的重要內(nèi)容之一。除核設(shè)施正常運(yùn)行情況下進(jìn)行的表面污染監(jiān)測之外，在核設(shè)施退役、核與輻射事故應(yīng)急等方面，放射性表面污染監(jiān)測也是必不可少的監(jiān)測內(nèi)容。目前，表面污染監(jiān)測儀多采用塑料閃爍體探測器或正比計(jì)數(shù)器陣列探測器。近年來，富士電機(jī)公司研制出了基于陣列式半導(dǎo)體探測器的表面污染監(jiān)測儀器，可對全身、手腳放射性表面污染進(jìn)行測量，并具有核素識別能力，所需電壓較低，性能優(yōu)良[1]。但總體來講，目前表面污染監(jiān)測用探測器存在靈敏面積較小、需要?dú)怏w供給、環(huán)境適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。為了提高表面污染監(jiān)測探測器的靈敏面積與便攜性，同時(shí)簡化儀器結(jié)構(gòu)，國外研究人員開發(fā)了塑料閃爍體與光纖相結(jié)合的新型探測系統(tǒng)。該類探測靈敏面積達(dá)1000cm2以上，可實(shí)現(xiàn)對大范圍表面污染的快速測量[2]。鑒于此，本文開展了光纖傳輸型大面積表面污染監(jiān)測儀的研制工作，建立了實(shí)驗(yàn)測量裝置并進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)。
1探測器設(shè)計(jì)
1.1工作原理大面積β表面污染監(jiān)測儀探頭部分采用塑料閃爍體光纖耦合技術(shù)。該技術(shù)是將波長轉(zhuǎn)換（WLS,WavelengthShifting）光纖嵌入塑料閃爍體，收集入射粒子在閃爍體中發(fā)出的熒光。波長轉(zhuǎn)換光纖在高能粒子探測領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[3,4]，其特點(diǎn)是：當(dāng)入射熒光從光纖側(cè)面入射時(shí)，被WLS光纖纖芯吸收，同時(shí)在光纖內(nèi)部發(fā)出波長大于入射光的光，更多的光可以在光纖纖芯形成全反射并沿軸向傳播，到達(dá)光纖端面，由此實(shí)現(xiàn)對熒光收集的作用。當(dāng)入射粒子在塑料閃爍體中沉積能量后，閃爍體會按照一定發(fā)光光譜發(fā)射熒光，熒光被波長轉(zhuǎn)換光纖側(cè)面收集并在光纖內(nèi)部傳播至光纖端面。光纖的使用替代了大面積塑料閃爍體與光電倍增管耦合時(shí)所需的光導(dǎo)，從而簡化探測器的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，提高了便攜性。
1.2探測器設(shè)計(jì)利用蒙特卡洛軟件Geant4對探測器的光傳輸效果做了模擬，對探測器的幾何尺寸和光纖布局等因素進(jìn)行了優(yōu)化[5]。為了減少探測器對天然本底輻射以及γ射線的響應(yīng)，使用薄片式大面積塑料閃爍體（厚度為1mm）。由于光纖的直徑與塑料閃爍體的厚度相當(dāng)，無法直接嵌入。為了提高薄片式塑料閃爍體的整體機(jī)械性能，同時(shí)改善波長轉(zhuǎn)換光纖的光收集效果，探測器設(shè)計(jì)方案為：以有機(jī)玻璃作為薄片式塑料閃爍體的襯底，將波長轉(zhuǎn)換光纖嵌入并排開槽的平板有機(jī)玻璃中，并在有機(jī)玻璃周圍包裹反光材料，從而實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換光纖對塑料閃爍體表面出射熒光的收集。如圖2所示。波長轉(zhuǎn)換光纖從塑料閃爍體一側(cè)引出。每根波長轉(zhuǎn)換光纖與一根塑料傳輸光纖連接，塑料傳輸光纖匯聚成光纜并與光電倍增管端窗通過硅脂耦合。如圖3所示。使用塑料傳輸光纖主要是考慮到熒光在波長轉(zhuǎn)換光纖中的自吸收比較嚴(yán)重，波長轉(zhuǎn)換光纖越長，光自吸收現(xiàn)象越嚴(yán)重，影響探測效率。而傳輸光纖自吸收小，可實(shí)現(xiàn)熒光的遠(yuǎn)距離傳輸，且具有良好的機(jī)械性能，易彎曲，易于加工等優(yōu)點(diǎn).
2探測裝置的建立
大面積表面污染監(jiān)測儀實(shí)驗(yàn)裝置由大面積薄片式塑料閃爍體、平板有機(jī)玻璃、波長轉(zhuǎn)換光纖、光電倍增管、電子學(xué)輸出系統(tǒng)等組成。塑料閃爍體尺寸為30cm×40cm，厚1mm，成分為聚甲基苯乙烯。密度為1.05g/m3，碳?xì)浔?∶1.1，軟化溫度為75℃～80℃，衰減時(shí)間2.4ns，衰減長度大于2cm，折射率為1.58。塑料閃爍體發(fā)光光譜如圖4所示，波長范圍380nm～460nm，中心波長為410nm。有機(jī)玻璃的幾何尺寸與塑料閃爍體相同，均為30cm×40cm，厚度10mm，放置于塑料閃爍體下方起到支撐與導(dǎo)光的作用。有機(jī)玻璃外層貼有鋁反光膠帶，用來提高熒光收集效率。有機(jī)玻璃表面并排開槽，外徑1mm，間距1cm，凹槽中嵌入波長轉(zhuǎn)換光纖。光收集系統(tǒng)包括波長轉(zhuǎn)換光纖與塑料傳輸光纖，所有光纖端面均需要經(jīng)過精細(xì)打磨剖光，以減少熒光在光纖連接處損失。每根波長轉(zhuǎn)換光纖一端與塑料傳輸光纖采用光耦合鍵連接；波長轉(zhuǎn)換光纖另一盲端利用磁控濺射技術(shù)鍍鋁反射層，厚度100nm，目的是最大程度讓熒光從塑料傳輸光纖傳出，所有傳輸光纖最終匯聚成一根光纜，對接光電倍增管。波長轉(zhuǎn)換光纖嵌入有機(jī)玻璃凹槽，上面平鋪薄片式塑料閃爍體，塑料閃爍體與有機(jī)玻璃之間以硅油作耦合劑，耦合時(shí)要盡量減少氣泡，以提高光傳輸效果。整個(gè)探測器放入避光盒中，防止可見光進(jìn)入引起暗計(jì)數(shù)增加。入射窗面積為30cm×40cm的鍍鋁有機(jī)材料，質(zhì)量厚度為6～8mg/cm2。需要指出的是該厚度大于通常表面污染監(jiān)測儀使用的入射窗厚度，這在一定程度上阻止了低能β粒子進(jìn)入閃爍體?？紤]到該實(shí)驗(yàn)室測量裝置需要經(jīng)常拆卸和安裝，可能會對入射窗造成損壞，所以暫時(shí)選用較厚的入射窗材料，以提高機(jī)械性能。光電倍增管為北京濱松公司生產(chǎn)的CR110端窗式光電倍增管，光譜響應(yīng)范圍300nm～650nm，最大響應(yīng)波長420nm，能夠與波長轉(zhuǎn)換光纖發(fā)光波長相匹配。靈敏面積的直徑為φ25mm，大于光纜截面面積。分壓器選用計(jì)數(shù)型分壓電路，獲得信號脈沖。光電倍增管輸出信號進(jìn)入前置放大器，并通過多道分析器（MCA）得到測量能譜。
3初步實(shí)驗(yàn)譜
3.1沉積能譜初步實(shí)驗(yàn)用探測器的波長轉(zhuǎn)換光纖數(shù)目為10根，按照圖3所示均勻并排嵌入有機(jī)玻璃。用多道分析器分別測量有β面源和沒有β面源照射的能譜，并對二者進(jìn)行比較，能譜如圖5所示。該能譜反映入射β射線在薄片式塑料閃爍體中的沉積能量情況，在50道至150道的計(jì)數(shù)較為集中。入射β粒子能譜為連續(xù)譜，能量最大值為2.23MeV，在此實(shí)驗(yàn)中，能量較高的入射粒子會穿過薄片式塑料閃爍體，因此只有部分能量沉積在塑料閃爍體中，導(dǎo)致高能區(qū)計(jì)數(shù)較低。
3.2探測線性實(shí)驗(yàn)采用90Sr-90Yβ平面放射源，源強(qiáng)為12530Bq，源面積為12×15cm2。通過改變β源的入射面積來改變照射活度。以厚度為1cm的鋁板作為準(zhǔn)直板，準(zhǔn)直板中心開方孔，方孔邊長分別為1cm、2cm、3cm、4cm、5cm，正對放置在塑料閃爍體中心位置照射，測量時(shí)間均為300s，結(jié)果列于表1。圖6給出了凈計(jì)數(shù)率與準(zhǔn)直器方孔面積（照射活度）的關(guān)系的線性擬合曲線，從圖中可以看出：當(dāng)照射面積大于3cm×3cm，凈計(jì)數(shù)率隨著照射面積（照射源強(qiáng)）的增大而成線性增加趨勢；此時(shí)探測效率約為7%左右。但是當(dāng)靈敏面積小于4cm2時(shí)，凈計(jì)數(shù)率線性不理想，此時(shí)的探測效率也比較低，約為2%左右。初步分析造成該現(xiàn)象的原因是探測器響應(yīng)的空間不均勻性導(dǎo)致的。如前所述，10根波長轉(zhuǎn)換光纖是以一定的空間間隔嵌入有機(jī)玻璃（間隔約為2.5cm），這就決定了探測器在該間隔尺寸上具有一定的不均勻性。因?yàn)椴ㄩL轉(zhuǎn)換光纖的熒光收集效率與熒光的產(chǎn)生位置有關(guān)。若照射面積小于或僅略大于光纖間隔時(shí)，如照射面積1cm×1cm，可能僅有一兩根光纖主要參與光收集過程，熒光收集效率較低，這種情況下的探測效率會與較大照射面積的探測效率存在一定差異；而當(dāng)照射面積更大時(shí)，如大于3cm×3cm，因?yàn)闀懈嗟牟ㄩL轉(zhuǎn)換光纖參與熒光收集過程，探測效率的不均勻性也會越來越小?？紤]到3cm×3cm已遠(yuǎn)小于探測器的總面積1200cm2，故上述數(shù)據(jù)也從側(cè)面說明當(dāng)采用10根波長轉(zhuǎn)換光纖時(shí)，探測器可以取得較好的空間響應(yīng)均勻性。事實(shí)上，探測器空間響應(yīng)的不均勻性是與所觀察的空間幾何尺度有關(guān)，空間幾何尺度越小，不均勻性會越大，反之不均勻性越小。所以，出于對探測器空間響應(yīng)均勻性、探測下限等方面的考慮，在日常輻射監(jiān)測中，表面污染監(jiān)測儀一般也不用于測量遠(yuǎn)小于其探測器面積的放射性污染樣品.
