单选题
光纤的温度特性,是指在高、低温条件下对光纤损耗的影响,在低温条件下一般是损耗(____)。
A
增大
B
减小
C
相等
D
不变
答案解析
正确答案:A
解析:
本题考查光纤的温度特性,特别是低温条件下光纤损耗的变化规律。
正确答案:A(增大)
解析如下:
光纤的传输损耗主要由吸收损耗、散射损耗(如瑞利散射)和波导结构不完善引起的损耗组成。在低温环境下,光纤材料(主要是石英玻璃)的热胀冷缩效应导致其微观结构发生变化:一方面,玻璃网络中原子振动减弱,本征吸收(尤其是红外吸收边)略有降低;但另一方面,更关键的是——低温会引起光纤预制棒拉丝及涂覆过程中残余应力的重新分布,并加剧材料内部微裂纹、气泡或折射率微不均匀性等缺陷的应力集中;同时,包层与纤芯、涂覆层与玻璃表面之间的热膨胀系数差异,在降温过程中产生附加机械应力,导致局部折射率扰动增强,从而显著增加瑞利散射和微弯损耗。
大量实验数据(如ITU-T G.652建议书及光纤厂商温度循环测试报告)表明:在–40 °C至–60 °C典型低温区间,单模光纤的衰减系数较20 °C基准值普遍增加0.01–0.05 dB/km,尤其在1310 nm和1550 nm工作窗口均呈现一致的上升趋势。该现象在野外光缆、极地通信及航空航天等低温应用场景中已被反复验证。
因此,尽管低温下热噪声和部分本征吸收有所下降,但结构相关散射与微弯损耗的增幅占主导地位,导致总体传输损耗增大。
核心知识点:
- 光纤损耗的主要成因包括:瑞利散射(与波长四次方成反比,受密度涨落影响)、杂质吸收(如OH⁻离子)、过渡金属离子吸收、红外/紫外本征吸收,以及弯曲、应力、接续等外部因素引入的附加损耗。
- 温度变化通过改变材料密度、热应力分布和机械形变,主要影响瑞利散射强度和微弯损耗,而非直接影响本征吸收峰位。
- 光纤的温度特性具有非对称性:低温通常引起损耗增大,而高温(>80 °C)则可能因应力松弛使损耗略有下降,但超过一定温度后涂层老化又会导致损耗上升。
综上,低温条件下光纤损耗增大,选项A正确。
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