光纖光纜基礎(chǔ)知識(shí)

1、2021-12-11光纖光纜基礎(chǔ)知識(shí)光纖光纜基礎(chǔ)知識(shí)孫建華孫建華中天寬帶技術(shù)有限公司中天寬帶技術(shù)有限公司22021-12-11光通信發(fā)展史光通信發(fā)展史u 2000多年前多年前 烽火臺(tái)烽火臺(tái)燈光、旗語(yǔ)燈光、旗語(yǔ) u1880年年 光電話光電話無(wú)線光通信無(wú)線光通信u1970年年 光纖通信光纖通信 1966年年高錕博士首次提出光纖通信的想法高錕博士首次提出光纖通信的想法1970年年貝爾研究所林嚴(yán)雄研究出在室溫下可貝爾研究所林嚴(yán)雄研究出在室溫下可連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器；連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器；1970年年康寧公司首先開(kāi)發(fā)出損耗為康寧公司首先開(kāi)發(fā)出損耗為2.0dB/公公里的光纖里的光纖 32021-12-

2、11光通信的優(yōu)缺點(diǎn)光通信的優(yōu)缺點(diǎn)u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：a a、傳輸衰減低，、傳輸衰減低，中繼距離長(zhǎng)；中繼距離長(zhǎng)；ub b、傳輸帶寬寬，通信、傳輸帶寬寬，通信容量大；容量大；uc c、光纜尺寸小，重量、光纜尺寸小，重量輕；輕；ud d、不受電磁感應(yīng)，不、不受電磁感應(yīng)，不受強(qiáng)電、雷電干擾；受強(qiáng)電、雷電干擾；ue e、節(jié)省有色金屬；、節(jié)省有色金屬；uf f、適用于需防暴、高、適用于需防暴、高壓和雷電的場(chǎng)合。壓和雷電的場(chǎng)合。 u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：a a、需要光端機(jī)、需要光端機(jī)和光中繼器進(jìn)行光和光中繼器進(jìn)行光電電轉(zhuǎn)換和電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換；光轉(zhuǎn)換；ub b、光纖材料較脆，應(yīng)、光纖材料較脆，應(yīng)對(duì)光纖小心保護(hù)且光纜對(duì)光纖小心

3、保護(hù)且光纜彎曲半徑不宜過(guò)??；彎曲半徑不宜過(guò)??；uc c、光纖接續(xù)較難；、光纖接續(xù)較難；ud d、連接和測(cè)試需要專、連接和測(cè)試需要專門的工具和高精度儀器門的工具和高精度儀器 42021-12-11光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)定義定義傳輸光能的介質(zhì)波導(dǎo)，由纖芯和包層組成。傳輸光能的介質(zhì)波導(dǎo)，由纖芯和包層組成。纖芯：光纖的纖芯：光纖的中心部分，折中心部分，折射率高于包層，射率高于包層，光波主要在纖光波主要在纖芯中傳輸。芯中傳輸。包層：環(huán)繞纖芯的區(qū)域，折包層：環(huán)繞纖芯的區(qū)域，折射率低于纖芯，以提供反射射率低于纖芯，以提供反射面或光隔離。面或光隔離。n一次被覆層作用：一次被覆層作用：保護(hù)光纖的機(jī)械保護(hù)光纖的機(jī)械

4、強(qiáng)度；強(qiáng)度；隔絕能夠隔絕能夠引起微變損耗的外引起微變損耗的外應(yīng)力應(yīng)力。52021-12-11光纖的種類光纖的種類單模光纖種類：?jiǎn)文９饫w種類：u1 1、B1.1(G.652)B1.1(G.652)非色散位移光纖，在非色散位移光纖，在1550nm1550nm窗窗口衰減小，但色散較大，不利于高速系統(tǒng)的長(zhǎng)口衰減小，但色散較大，不利于高速系統(tǒng)的長(zhǎng)距離傳輸；距離傳輸；u2 2、B2(G.653)B2(G.653)零色散位移光纖，在零色散位移光纖，在1550nm1550nm窗口窗口色散為零，但在波分復(fù)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)四波混頻效色散為零，但在波分復(fù)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)；應(yīng)；u3 3、B1.2(G.654)B1.2

5、(G.654)截止波長(zhǎng)位移光纖；截止波長(zhǎng)位移光纖；u4 4、B4(G.655)B4(G.655)非零色散位移光纖，在非零色散位移光纖，在1550nm1550nm窗窗口衰減低，色散小，大大減小四波混頻效應(yīng)。口衰減低，色散小，大大減小四波混頻效應(yīng)。故其可用于遠(yuǎn)距離、波分復(fù)用、高速系統(tǒng)；故其可用于遠(yuǎn)距離、波分復(fù)用、高速系統(tǒng)；u5 5、色散平坦光纖；、色散平坦光纖；u6 6、色散補(bǔ)償光纖。、色散補(bǔ)償光纖。62021-12-11光纖的種類光纖的種類u多模光纖多模光纖nA1a：503/1253m；nA1b：62.53/1253m； nA1c：853/1253m ；nA1d：1005/1404m。72021

6、-12-11光纖參數(shù)光纖參數(shù)光纖幾何參數(shù)：光纖幾何參數(shù)：涂層直徑涂層直徑 包層直徑包層直徑 模場(chǎng)直徑模場(chǎng)直徑 包層不圓度包層不圓度 纖芯包層同心度纖芯包層同心度 涂層包層同心度涂層包層同心度模場(chǎng)直徑模場(chǎng)直徑單模光纖所特有的一個(gè)重要參數(shù)，通俗單模光纖所特有的一個(gè)重要參數(shù)，通俗地講就是單模光纖中光斑的大小。模場(chǎng)就是光纖中基地講就是單模光纖中光斑的大小。模場(chǎng)就是光纖中基模場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度在空間的分布。因此，單模光纖中的模場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度在空間的分布。因此，單模光纖中的場(chǎng)并不是完全集中在纖芯中，而是相當(dāng)部分能量在包場(chǎng)并不是完全集中在纖芯中，而是相當(dāng)部分能量在包層中，所以不宜用纖芯的幾何尺寸作為單模光纖的特層中

7、，所以不宜用纖芯的幾何尺寸作為單模光纖的特征參數(shù)，而是用模場(chǎng)直徑作為描述單模光纖中光能集征參數(shù)，而是用模場(chǎng)直徑作為描述單模光纖中光能集中的范圍。是單模光纖所特有的參數(shù)，給出了保證單中的范圍。是單模光纖所特有的參數(shù)，給出了保證單模傳輸?shù)墓獠ㄩL(zhǎng)的范圍。模傳輸?shù)墓獠ㄩL(zhǎng)的范圍。82021-12-11光纖傳輸特性參數(shù)光纖傳輸特性參數(shù)u衰減衰減光在光纖中傳輸時(shí)的能量損耗。光在光纖中傳輸時(shí)的能量損耗。u截止波長(zhǎng)截止波長(zhǎng)保證單模傳輸?shù)淖畹凸ぷ鞑ㄩL(zhǎng)，是保證單模傳輸?shù)淖畹凸ぷ鞑ㄩL(zhǎng)，是單模光纖的本征參數(shù)單模光纖的本征參數(shù)。u色散色散光脈沖沿著光纖進(jìn)行一段距離后造成的光脈沖沿著光纖進(jìn)行一段距離后造成的頻寬變粗，它是限

8、制傳輸速率的主要因素。頻寬變粗，它是限制傳輸速率的主要因素。 模間色散、材料色散、波導(dǎo)色散模間色散、材料色散、波導(dǎo)色散u偏振模色散偏振模色散由于光纖的橢圓度和殘余內(nèi)應(yīng)力由于光纖的橢圓度和殘余內(nèi)應(yīng)力的原因，改變了光纖的折射率分布，從而引起基的原因，改變了光纖的折射率分布，從而引起基模模LP01LP01的兩個(gè)垂直方向的模已不同的速度傳輸，的兩個(gè)垂直方向的模已不同的速度傳輸，從而使其到達(dá)的時(shí)間不同，其差稱為偏振模色散。從而使其到達(dá)的時(shí)間不同，其差稱為偏振模色散。衰減衰減 截止波長(zhǎng)截止波長(zhǎng) 色散色散 偏振模色散偏振模色散92021-12-11光纖損耗光纖損耗u散射損耗散射損耗 由于下列原因，光信號(hào)會(huì)損

9、耗:n光纜中的分子不均勻n光纜的光學(xué)純度不高102021-12-11光纖損耗光纖損耗吸收損耗吸收損耗u光纜中的雜質(zhì)會(huì)吸收光的能量光纜中的雜質(zhì)會(huì)吸收光的能量112021-12-11光纖損耗光纖損耗彎曲損耗彎曲損耗u光纜內(nèi)核與覆層之間的不均勻會(huì)引起如圖所示的損耗光纜內(nèi)核與覆層之間的不均勻會(huì)引起如圖所示的損耗122021-12-11光纖損耗光纖損耗u光纖的彎曲會(huì)造成損耗光纖的彎曲會(huì)造成損耗u光穿越疊層光穿越疊層彎曲損耗彎曲損耗132021-12-11光纜光纜u定義：用適當(dāng)?shù)牟牧虾屠|結(jié)構(gòu)，對(duì)通信用光纖定義：用適當(dāng)?shù)牟牧虾屠|結(jié)構(gòu)，對(duì)通信用光纖進(jìn)行保護(hù)，使光纖免受機(jī)械和環(huán)境的影響和損進(jìn)行保護(hù)，使光纖免受機(jī)

10、械和環(huán)境的影響和損壞，適應(yīng)不同場(chǎng)合。壞，適應(yīng)不同場(chǎng)合。u光纜的主要特性：光纜中光纖的傳輸特性，光光纜的主要特性：光纜中光纖的傳輸特性，光纜的機(jī)械特性，光纜的環(huán)境特性和光纜的電氣纜的機(jī)械特性，光纜的環(huán)境特性和光纜的電氣特性。特性。u機(jī)械特性：光纜的拉伸、壓扁、沖擊、反復(fù)彎?rùn)C(jī)械特性：光纜的拉伸、壓扁、沖擊、反復(fù)彎曲、扭轉(zhuǎn)、卷繞等。曲、扭轉(zhuǎn)、卷繞等。u環(huán)境特性：溫度特性、滴流性能，熱老化性能、環(huán)境特性：溫度特性、滴流性能，熱老化性能、滲水性能、阻燃、低溫下彎曲性能和沖擊性能，滲水性能、阻燃、低溫下彎曲性能和沖擊性能，耐電痕性能。耐電痕性能。 142021-12-11光纜分類光纜分類u分類：按光纖在光

11、纜中的松緊自由狀態(tài)不同，分類：按光纖在光纜中的松緊自由狀態(tài)不同，分為緊結(jié)構(gòu)、松結(jié)構(gòu)、半緊半松結(jié)構(gòu)。分為緊結(jié)構(gòu)、松結(jié)構(gòu)、半緊半松結(jié)構(gòu)。u按纜芯結(jié)構(gòu)分：中心管式、層絞式、骨架式。按纜芯結(jié)構(gòu)分：中心管式、層絞式、骨架式。u按光纜敷設(shè)條件分：架空、管道、直埋、水底按光纜敷設(shè)條件分：架空、管道、直埋、水底等。等。u按使用環(huán)境：按使用環(huán)境： 室外光纜：適用于架空、管道、直埋，室外光纜：適用于架空、管道、直埋， 室內(nèi)光纜：適用于建筑物內(nèi)使用的光纜，不填室內(nèi)光纜：適用于建筑物內(nèi)使用的光纜，不填充油膏充油膏152021-12-11光纜生產(chǎn)工藝流程圖光纜生產(chǎn)工藝流程圖162021-12-11光纜余長(zhǎng)光纜余長(zhǎng)u光纜

12、余長(zhǎng)形成的兩種方法：光纜余長(zhǎng)形成的兩種方法：張力法張力法和和溫差法溫差法。 影響余長(zhǎng)主要因素：影響余長(zhǎng)主要因素： 1、放纖張力；、放纖張力； 2、牽引輪直徑；、牽引輪直徑； 3、前后兩段冷卻水溫差、前后兩段冷卻水溫差 4、生產(chǎn)線速度；、生產(chǎn)線速度； 5、觸變型填充油膏的溫度和壓力、粘度；、觸變型填充油膏的溫度和壓力、粘度； 6、在雙牽引生產(chǎn)線中，履帶牽引和盤式牽引、在雙牽引生產(chǎn)線中，履帶牽引和盤式牽引的速度差。的速度差。172021-12-11二次余長(zhǎng)二次余長(zhǎng)u定義：當(dāng)光纜被拉伸或收縮時(shí)，光纖從松套管定義：當(dāng)光纜被拉伸或收縮時(shí)，光纖從松套管中心位置向內(nèi)側(cè)或外側(cè)移動(dòng)所能發(fā)生的變化。中心位置向內(nèi)側(cè)

13、或外側(cè)移動(dòng)所能發(fā)生的變化。u作用：增強(qiáng)光纜的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度，提高溫作用：增強(qiáng)光纜的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度，提高溫度穩(wěn)定性。度穩(wěn)定性。182021-12-11護(hù)套護(hù)套u(yù)分類：內(nèi)護(hù)套、中護(hù)套、外護(hù)層分類：內(nèi)護(hù)套、中護(hù)套、外護(hù)層u內(nèi)護(hù)套：內(nèi)護(hù)套：PEPE護(hù)套，側(cè)重于防潮。護(hù)套，側(cè)重于防潮。u外護(hù)套：各種鎧裝擠制高、中密度外護(hù)套：各種鎧裝擠制高、中密度聚乙烯或阻燃料、防蟻層等外護(hù)層，聚乙烯或阻燃料、防蟻層等外護(hù)層，側(cè)重于抗側(cè)壓和耐磨。側(cè)重于抗側(cè)壓和耐磨。192021-12-11護(hù)套護(hù)套u(yù)擠塑方式可分為：擠壓式與擠管式擠塑方式可分為：擠壓式與擠管式其區(qū)別為：其區(qū)別為：u擠壓式：出膠速度慢，偏芯調(diào)節(jié)困難，絕緣

14、厚擠壓式：出膠速度慢，偏芯調(diào)節(jié)困難，絕緣厚薄不易控制，擠出的塑膠層結(jié)構(gòu)緊密。薄不易控制，擠出的塑膠層結(jié)構(gòu)緊密。u擠管式：塑料不是直接壓在纜芯上，而是沿著擠管式：塑料不是直接壓在纜芯上，而是沿著管狀尾徑部分向前移動(dòng)，易調(diào)偏芯，減小內(nèi)應(yīng)管狀尾徑部分向前移動(dòng)，易調(diào)偏芯，減小內(nèi)應(yīng)力，降低護(hù)套的后收縮，先形成管狀，然后經(jīng)力，降低護(hù)套的后收縮，先形成管狀，然后經(jīng)拉伸再包覆在纜芯上。拉伸再包覆在纜芯上。202021-12-11光纜型號(hào)的命名方法光纜型號(hào)的命名方法u執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：YD/T 908-2000YD/T 908-2000u1 1、型號(hào)的組成：由型式和規(guī)格兩部分組成。、型號(hào)的組成：由型式和規(guī)格兩

15、部分組成。u2 2、型式由、型式由5 5個(gè)部分構(gòu)成，各部分均用代號(hào)表示。個(gè)部分構(gòu)成，各部分均用代號(hào)表示。其中結(jié)構(gòu)特征指纜芯結(jié)構(gòu)和光纜派生結(jié)構(gòu)特征。其中結(jié)構(gòu)特征指纜芯結(jié)構(gòu)和光纜派生結(jié)構(gòu)特征。 n 1 1、分類、分類n 2 2、加強(qiáng)構(gòu)件、加強(qiáng)構(gòu)件n 3 3、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特征n 4 4、護(hù)套、護(hù)套n 5 5、外護(hù)層、外護(hù)層 212021-12-11光纜型號(hào)的命名方法光纜型號(hào)的命名方法3 3、分類的代號(hào)、分類的代號(hào)uGYGY通信用室（野）外光纜。通信用室（野）外光纜。uGMGM通信用移動(dòng)式光纜。通信用移動(dòng)式光纜。uGJGJ通信用室（局）內(nèi)光纜。通信用室（局）內(nèi)光纜。uGHGH通信用海底光纜。通信用海

16、底光纜。uGTGT通信用特殊光纜。通信用特殊光纜。222021-12-11光纜型號(hào)的命名方法光纜型號(hào)的命名方法4、加強(qiáng)構(gòu)件的代號(hào)加強(qiáng)構(gòu)件的代號(hào)u加強(qiáng)構(gòu)件指護(hù)套以內(nèi)或嵌入護(hù)套中用于加強(qiáng)構(gòu)件指護(hù)套以內(nèi)或嵌入護(hù)套中用于增強(qiáng)光纜抗拉力的構(gòu)件。如同時(shí)有金屬增強(qiáng)光纜抗拉力的構(gòu)件。如同時(shí)有金屬和非金屬的加強(qiáng)構(gòu)件，只表示為金屬構(gòu)和非金屬的加強(qiáng)構(gòu)件，只表示為金屬構(gòu)件結(jié)構(gòu)特征。件結(jié)構(gòu)特征。u（無(wú)符號(hào)）（無(wú)符號(hào)）金屬加強(qiáng)構(gòu)件。金屬加強(qiáng)構(gòu)件。u F F非金屬加強(qiáng)構(gòu)件。非金屬加強(qiáng)構(gòu)件。232021-12-11光纜型號(hào)的命名方法光纜型號(hào)的命名方法u5 5、纜芯和光纜的派生結(jié)構(gòu)特征的代號(hào)。光纜結(jié)構(gòu)特征應(yīng)表示、纜芯和光纜的派

17、生結(jié)構(gòu)特征的代號(hào)。光纜結(jié)構(gòu)特征應(yīng)表示出纜芯的主要類型和光纜的派生結(jié)構(gòu)。當(dāng)光纜型式有幾個(gè)結(jié)出纜芯的主要類型和光纜的派生結(jié)構(gòu)。當(dāng)光纜型式有幾個(gè)結(jié)構(gòu)特征需要注明時(shí)，可用組合代號(hào)表示，其組合代號(hào)按下列構(gòu)特征需要注明時(shí)，可用組合代號(hào)表示，其組合代號(hào)按下列相應(yīng)的各代號(hào)自上而下的順序排列。相應(yīng)的各代號(hào)自上而下的順序排列。uD D光纖帶結(jié)構(gòu)。光纖帶結(jié)構(gòu)。uS S光纖松套結(jié)構(gòu)光纖松套結(jié)構(gòu)uJ J光纖緊套結(jié)構(gòu)光纖緊套結(jié)構(gòu)u（無(wú)符合）（無(wú)符合）層絞結(jié)構(gòu)。層絞結(jié)構(gòu)。uX X中心管結(jié)構(gòu)中心管結(jié)構(gòu)uT T填充式結(jié)構(gòu)。填充式結(jié)構(gòu)。uC C自承式結(jié)構(gòu)。自承式結(jié)構(gòu)。uB B扁平形狀扁平形狀uE E橢圓形狀橢圓形狀uZ Z阻燃結(jié)

18、構(gòu)。阻燃結(jié)構(gòu)。 242021-12-11光纜型號(hào)的命名方法光纜型號(hào)的命名方法6 6、護(hù)套的代號(hào)：、護(hù)套的代號(hào)：uY Y聚乙烯護(hù)套聚乙烯護(hù)套u(yù)V V聚氯乙烯護(hù)套聚氯乙烯護(hù)套u(yù)U U聚氨脂護(hù)套聚氨脂護(hù)套u(yù)A A鋁鋁- -聚乙烯粘接護(hù)套（簡(jiǎn)稱為聚乙烯粘接護(hù)套（簡(jiǎn)稱為A A護(hù)套）護(hù)套）uS S鋼鋼- -聚乙烯粘接護(hù)套（簡(jiǎn)稱為聚乙烯粘接護(hù)套（簡(jiǎn)稱為S S護(hù)套）護(hù)套）uW W夾帶鋼絲的鋼夾帶鋼絲的鋼- -聚乙烯粘接護(hù)套（簡(jiǎn)稱為聚乙烯粘接護(hù)套（簡(jiǎn)稱為W W護(hù)護(hù)套）套）252021-12-11光纜型號(hào)的命名方法光纜型號(hào)的命名方法7 7、外護(hù)層的代號(hào)：、外護(hù)層的代號(hào)：u其代號(hào)用兩組數(shù)字表示，第一組表示鎧裝層，它其代號(hào)用兩組數(shù)字表示，第一組表示鎧裝層，它可以是一位或二位數(shù)字理體制，第二組表示外被可以是一位或二位數(shù)字理體制，第二組表示外被