《光纖通信技術(shù)與設(shè)備》課件-第2章

第2章光纖與光纜工程

2.1光纖結(jié)構(gòu)

2.2光纖的導(dǎo)光原理2.3光纖的傳輸特性2.4光纜的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)2.5光纜的敷設(shè)與接續(xù)2.6光纖光纜的發(fā)展現(xiàn)狀本章小結(jié)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)2.1光纖結(jié)構(gòu)

1.光纖結(jié)構(gòu)光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱(chēng),它是一種新的導(dǎo)光材料。現(xiàn)在實(shí)用的光纖是比人的頭發(fā)絲稍粗的玻璃絲，外徑一般為125μm～140μm,芯徑一般為3μm～100μm。光纖在光通信系統(tǒng)中的作用是在不受外界干擾的條件下，低損耗、小失真地將光從一端傳送到另一端。

光纖的基本結(jié)構(gòu)一般是雙層或多層的圓柱體，如圖2-1所示。中心部分是纖芯,纖芯以外的部分稱(chēng)為包層。纖芯的作用是傳導(dǎo)光,包層的作用是將光波封閉在光纖中傳播。為了達(dá)到傳導(dǎo)光波的目的，需要使纖芯材料的折射率n1大于包層的折射率n2。為了實(shí)現(xiàn)纖芯與包層的折射率差，需要使纖芯與包層的材料有所不同。目前實(shí)際纖芯的主要成分是石英。如果在石英中摻入一定的摻雜劑,就可作為包層材料。經(jīng)這樣的摻雜后,上述目的就可實(shí)現(xiàn)了。目前廣泛應(yīng)用的摻雜劑主要是二氧化鍺(GeO2)、五氧化二磷(P2O5)、三氧化二硼(B2O3)、氟(F)。前兩種用于提高石英材料的折射率,后兩種用于降低石英材料的折射率。圖2–1光纖的基本結(jié)構(gòu)

實(shí)用的光纖并不是裸露的玻璃絲,而是要在它的外面附加幾層塑料涂層,以保護(hù)光纖,增加光纖的強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)涂覆以后的光纖稱(chēng)為光纖芯線。涂覆有一次涂覆和二次涂覆。光纖可分為緊套光纖和松套光纖,如圖2-2所示。圖2–2光纖芯線結(jié)構(gòu)

緊套光纖是二次涂覆光纖,其目的是減小外應(yīng)力對(duì)光纖的作用。緊套光纖的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,無(wú)論是測(cè)量還是使用都比較方便。松套光纖是光纖可以在套塑層中自由活動(dòng),其優(yōu)點(diǎn)主要是機(jī)械性能好,具有較好的耐側(cè)壓力,溫度特性好,防水性能好,管中充有油膏,可防止水分進(jìn)入,有利于提高光纖的穩(wěn)定可靠性,便于成纜,一般不會(huì)引入附加損耗。松套光纖一般都制成一管多芯的結(jié)構(gòu)?！咎崾尽?/p>

套塑后,光纖的溫度特性下降,這是因?yàn)樘姿懿牧系呐蛎浵禂?shù)比石英高,在低溫情況下,壓迫光纖發(fā)生微彎曲,增加了光纖的損耗。

2.光纖分類(lèi)

1)按材料劃分按制作材料的不同,光纖可分為以二氧化硅為主要成分的石英光纖,以多種成分玻璃組成的玻璃光纖，在某種細(xì)管內(nèi)充以一種傳光的液體材料組成的液芯光纖，以塑料為材料的塑料光纖，以石英為纖芯和包層,外涂炭素材料的高強(qiáng)度光纖等。

2)按折射率分布劃分按光纖橫截面上折射率的分布,光纖可被劃分為階躍型光纖、漸變型光纖和w型光纖,如圖2-3所示,圖中a為纖芯半徑,b為包層半徑。從圖2-3可以發(fā)現(xiàn),階躍型光纖在纖芯或包層區(qū)域內(nèi),其折射率是均勻分布的,值分別為n1和n2,且n1>n2,而在纖芯與包層的分界面處,折射率是階躍變化的;漸變型光纖在光纖軸心處的折射率最大(達(dá)到n1),而沿截面徑向折射率逐漸變小,至纖芯與包層的分界面,折射率降為n2,包層區(qū)域內(nèi),折射率為n2,且均勻分布。圖2-3光纖的纖芯折射率剖面分布光在階躍型光纖和漸變型光纖中傳播的軌跡如圖2-4所示。圖2–4光纖中的光傳播

3)按傳輸波長(zhǎng)劃分按傳輸波長(zhǎng)劃分,光纖可分為短波長(zhǎng)光纖和長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。短波長(zhǎng)光纖的波長(zhǎng)為0.85μm(0.8μm～0.9μm),長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖的波長(zhǎng)為1.3μm～1.6μm,主要有1.31μm和1.55μm兩種。長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖具有衰耗低、帶寬大等優(yōu)點(diǎn),適用于遠(yuǎn)距離、大容量的光纖通信。

【提示】光纖的傳輸波長(zhǎng)0.85μm、1.31μm和1.55μm也被稱(chēng)為光纖傳輸?shù)娜齻€(gè)窗口。

4)按傳輸模的數(shù)量劃分按傳輸模的數(shù)量劃分,光纖可劃分為多模光纖和單模光纖。當(dāng)光在光纖中傳播時(shí),如果光纖纖芯的幾何尺寸(芯徑d1)遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng),光在光纖中會(huì)以幾十種乃至幾百種傳播模式進(jìn)行傳播,如圖2-5所示,這些不同的光束稱(chēng)為模式,此時(shí)光纖被稱(chēng)為多模光纖。多模傳輸會(huì)產(chǎn)生模式色散現(xiàn)象,導(dǎo)致多模光纖的帶寬變窄,降低光纖的傳輸容量。因此多模光纖適用于小容量或短距離的光纖通信。多模光纖的折射率分布一般為漸變型,纖芯直徑一般為50μm。圖2–5多模傳播

【提示】不同的傳輸模式會(huì)具有不同的傳播速度和相位,經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸后,會(huì)產(chǎn)生時(shí)延及光脈沖展寬的現(xiàn)象,該現(xiàn)象被稱(chēng)為模式色散。單模光纖是指當(dāng)光纖的幾何尺寸(芯徑d1)較小,與光波長(zhǎng)在同一數(shù)量級(jí),如芯徑d1在4μm～10μm范圍時(shí),光纖只允許一種模式(基模)在其中傳播,其余的高次模全部截止,這樣的光纖稱(chēng)為單模光纖。單模傳播如圖2-6所示。圖2–6單模傳播

單模光纖避免了模式色散,適用于遠(yuǎn)距離的光纖通信,但其纖芯要求很纖細(xì),因此對(duì)制作工藝提出了苛刻的要求。單模光纖和多模光纖的比較見(jiàn)表2-1所示。表2–1單模光纖和多模光纖的比較

3.光纖制造過(guò)程簡(jiǎn)介光纖是用高純度的玻璃材料制成的。下面簡(jiǎn)單介紹一下石英光纖的制作工藝。

1)光纖制造過(guò)程①制作光纖預(yù)制棒。制作光纖的第一步就是利用熔融的、透明狀態(tài)的二氧化硅(SiO2,石英玻璃),熔制出一條玻璃棒——光纖預(yù)制棒。石英玻璃的折射率為1.458,則熔制纖芯和包層時(shí),為了滿(mǎn)足n1>n2的條件,在制備纖芯時(shí),需要均勻地?fù)饺霕O少量的、能提高石英折射率的材料,使其折射率為n1,在制備包層時(shí),則相反。

②拉絲。將光纖預(yù)制棒放入高溫拉絲爐中加溫,使其軟化,然后以相似比例的尺寸,拉制成又長(zhǎng)又細(xì)的玻璃絲。最后得到的玻璃絲就是光纖。

2)制造方法制備光纖預(yù)制棒的方法很多,主要有管內(nèi)化學(xué)汽相沉積法、管外化學(xué)汽相沉積法、軸向汽相沉積法、微波腔體的等離子體法、多元素組分玻璃法等。下面簡(jiǎn)要介紹管內(nèi)化學(xué)汽相沉積法。該方法是制作高質(zhì)量石英光纖中比較穩(wěn)定可靠的方法,稱(chēng)為MCVD法。

MCVD法是在石英反應(yīng)管(也稱(chēng)襯底管、外包管)內(nèi)沉積內(nèi)包層和芯層的玻璃,整個(gè)系統(tǒng)是處于封閉的超提純狀態(tài)下,所以用這種方法制得的預(yù)制棒可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的單模和多模光纖。MCVD法制備光纖預(yù)制棒的示意圖如圖2-7所示。圖2–7

MCVD法制備光纖預(yù)制棒

其基本制作步驟是：①熔制光纖的內(nèi)包層玻璃。熔制的主材料選擇液態(tài)的四氯化硅(SiCl4),摻雜劑選擇氟利昂(CF2Cl2)等低折射率材料。在制作過(guò)程中載運(yùn)氣體——氧氣帶著四氯化硅等物質(zhì)一起進(jìn)入石英反應(yīng)管。隨著玻璃車(chē)床的旋轉(zhuǎn),高達(dá)1400℃～1600℃的氫氧火焰為反應(yīng)管加熱,這時(shí)管內(nèi)的四氯化硅等物質(zhì)在高溫下起氧化反應(yīng),形成粉塵狀氧化物(SiO2-SiF4等),并逐漸沉積在高溫區(qū)氣流下游的管內(nèi)壁上,當(dāng)氫氧火焰的高溫區(qū)經(jīng)過(guò)這里時(shí),就在石英反應(yīng)管的內(nèi)壁上形成均勻透明的摻雜玻璃SiO2-SiF4。氯氣和未反應(yīng)完的材料均從石英反應(yīng)管的尾端排出。這樣不斷地重復(fù)沉積,就在管子的內(nèi)壁上形成一定厚度的玻璃層,作為纖維的內(nèi)包層。

②熔制芯層玻璃。芯層的折射率比內(nèi)包層的折射率稍高,可選擇折射率高的材料如三氯氧磷、四氯化鍺等作為摻雜劑。用超純氧氣把摻雜劑等送進(jìn)反應(yīng)管中進(jìn)行高溫氧化反應(yīng),形成粉塵狀氧化物等,沉積在氣流下游的內(nèi)壁上,氫氧火焰燒到這里時(shí),就在內(nèi)壁上形成透明的玻璃層,沉積在內(nèi)包層玻璃上。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的沉積后,就在石英管的內(nèi)壁上形成一定厚度的摻鍺玻璃,這層玻璃就稱(chēng)為芯層玻璃。

經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)的沉積,石英反應(yīng)管內(nèi)壁上已沉積了相當(dāng)厚度的玻璃層,初步形成了玻璃棒體。持續(xù)加大火焰，或者降低火焰左右移動(dòng)的速度,并保持石英反應(yīng)管的旋轉(zhuǎn)狀態(tài),石英反應(yīng)管在高溫下軟化收縮,最后形成一個(gè)實(shí)心棒,即光纖原始的預(yù)制棒。原石英反應(yīng)管已經(jīng)和沉積的石英玻璃熔縮成一個(gè)整體,成為光纖的外包層(或稱(chēng)為保護(hù)層)。

2.2光纖的導(dǎo)光原理

光具有兩重性,既可以被看成光波,也可以被看成是由光子組成的粒子流。因此,光纖的導(dǎo)光原理可以使用兩種理論來(lái)解釋?zhuān)荷渚€理論和波動(dòng)理論。射線理論把光作為光線處理,比較直觀、易懂,但它是一種近似方法,只能作定性分析。波動(dòng)理論要解麥克斯韋方程,它很?chē)?yán)密,有定量結(jié)果,但較復(fù)雜。

1.從射線理論分析光纖的導(dǎo)光原理

1)光纖的導(dǎo)光原理光纖是怎樣把光波傳向遠(yuǎn)方的呢？簡(jiǎn)單直觀的解釋是從光線的觀點(diǎn)來(lái)看光的傳播,即光是通過(guò)全反射來(lái)進(jìn)行傳播的。光進(jìn)入光纖后的射線傳播,通過(guò)3種介質(zhì)和2種界面進(jìn)行。這3種介質(zhì)是空氣、纖芯和包層。空氣的折射率為n0(n0≈1),纖芯的折射率為n1,包層的折射率為n2。空氣和纖芯端面之間形成界面1,纖芯與包層之間形成界面2。在界面1,其入射角記為θ0,折射角記為θ。在界面2,其入射角記為

1,折射角記為2。當(dāng)2=90°時(shí)稱(chēng)為臨界情況,此時(shí)的入射角1記為c。

(1)臨界狀態(tài)時(shí)光線的傳播情況。臨界狀態(tài)時(shí)光線的傳播情況如圖2-8(a)所示。因?yàn)樵诮缑?上折射角2=90°入射角1=

c

所以在界面1上有折射角θ=90°-c現(xiàn)在來(lái)求界面1上的入射角。根據(jù)折射定理有n0sinθ0=n1sinθ=n1sin(90°—c)=n1cosc

(2-1)n0=1,所以有

sinθ0=n1cosc(2-2)

(2-3)(2-4)

可見(jiàn),界面1的入射角為θ0時(shí),界面2的入射角為c,這是臨界情況。

(2)在包層與纖芯界面上產(chǎn)生全反射的情況。當(dāng)光線在界面1上入射角小于θ0時(shí),在界面2上的入射角大于c,則出現(xiàn)如圖2-8(b)所示的情況,光將全部反射回纖芯中。根據(jù)全反射定律,反射回纖芯的光線,在向另一側(cè)纖芯與包層界面入射時(shí),入射角保持不變,也就是說(shuō),這種光線可以在纖芯中不斷反射,不產(chǎn)生折射。這種入射光全部反射回纖芯中的反射現(xiàn)象稱(chēng)為全反射。

當(dāng)折射角時(shí),臨界角的正弦為

(2-5)可見(jiàn),的大小由纖芯的包層與纖芯材料的折射率之比來(lái)決定。

(3)部分光進(jìn)入包層的情況。當(dāng)光線在界面1上入射角大于時(shí),在界面2上的入射角則小于,折射角小于90°,如圖2-8(c)所示。部分光線在纖芯中傳送,部分光線折射入包層。圖2–8光線的反射和傳播

根據(jù)上面的分析可知：光線以θ0的角度入射到光纖纖芯,在界面2的入射角為,折射角為,此時(shí)有一微弱的光線沿界面?zhèn)鞑?當(dāng)光線在界面1上入射角小于θ0時(shí),在界面2上的入射角則大于,在包層與界面發(fā)生全反射,光線以之字形曲線向前傳播,光被封在纖芯中;當(dāng)光線在界面1上入射角大于θ0時(shí),在界面2上的入射角則小于,折射角小于90°,不會(huì)產(chǎn)生全反射,一部分光進(jìn)入包層,進(jìn)入包層的光將要損耗掉。

結(jié)論：因?yàn)閚1>n2,利用纖芯與包層的折射率差,當(dāng)在界面1的入射角小于θ0時(shí),就會(huì)在界面2發(fā)生全反射,光被封閉在纖芯中,以之字形曲線向前傳播。在纖芯與包層界面滿(mǎn)足全反射條件時(shí),所對(duì)應(yīng)的光線從空氣進(jìn)入纖芯的入射角θ0稱(chēng)為接收角。

2)傳導(dǎo)模和數(shù)值孔徑根據(jù)前面的分析,當(dāng)纖芯與包層界面滿(mǎn)足全反射條件時(shí),光線只在纖芯內(nèi)傳輸,這樣形成的模稱(chēng)為傳導(dǎo)模。當(dāng)纖芯與包層界面不滿(mǎn)足全反射條件時(shí),部分光線在纖芯內(nèi)傳輸,部分光線折射入包層,這種從纖芯向外部輻射的模式,叫輻射模。

這樣的結(jié)論只是一種近似,當(dāng)進(jìn)一步研究光的波動(dòng)性和光波的相位一致條件時(shí),應(yīng)加以修正。只有既滿(mǎn)足全反射條件又滿(mǎn)足相位一致條件的光線束才稱(chēng)為傳導(dǎo)模。接收角最大值θ0的正弦與n0的乘積,稱(chēng)為光纖的數(shù)值孔徑。

NA=n0sinθ0=sinθ0(2-6)

(2-7)即

(2-8)

(2-9)

Δ為纖芯與包層的相對(duì)折射率差。NA表示光纖接收光能力的大小。相對(duì)折射率差Δ增大,數(shù)值孔徑NA也隨之增大。對(duì)單模光纖,Δ為0.1％~0.3％,對(duì)躍變型多模光纖,Δ為0.3％~3％。

【提示】對(duì)無(wú)損耗光纖,在θ0內(nèi)的入射光都能在光纖中傳輸。NA越大,纖芯對(duì)光能量的束縛越強(qiáng),光纖抗彎曲性能越好。但NA越大,經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的輸出信號(hào)展寬越大,因而限制了信息傳輸容量,所以要選擇適當(dāng)?shù)腘A。

2.從波動(dòng)理論分析光纖中的問(wèn)題用波動(dòng)理論求解光纖中的問(wèn)題,可以得到嚴(yán)格的結(jié)果。下面用傳統(tǒng)的解法,即矢量解法,求解均勻光纖中的問(wèn)題。由于用這樣的方法要進(jìn)行許多數(shù)學(xué)推導(dǎo),因此不作詳細(xì)推演,僅列出結(jié)果,也不作為教學(xué)要求,有興趣的讀者請(qǐng)參考有關(guān)文獻(xiàn)。

1)求矢量解的場(chǎng)方程在極坐標(biāo)系中,滿(mǎn)足邊界條件的電場(chǎng)z方向和磁場(chǎng)z方向場(chǎng)方程如下。電場(chǎng)z向分量場(chǎng)方程為磁場(chǎng)z向分量場(chǎng)方程為有了Ez、Hz的表示式,其他場(chǎng)分量可以根據(jù)麥?zhǔn)戏匠糖蠼狻?/p>

2)解特征方程特征方程為

此方程有兩組解,當(dāng)方程右端取正、負(fù)號(hào)時(shí)各有一組解。式中,

(u為導(dǎo)波的徑向歸一化相位常數(shù),W為導(dǎo)波的徑向歸一化衰減常數(shù),β為相位常數(shù))。

又有。V叫做光纖的歸一化頻率,它概括了光纖的結(jié)構(gòu)α、Δ、n1和波長(zhǎng),是一個(gè)重要的綜合性參數(shù),光纖的許多特性都與光纖的歸一化頻率V有關(guān)。

3)矢量模的分類(lèi)在光纖中存在四種類(lèi)型的模:TE模、TM模、EH模和HE模。

(1)TE模、TM模只在m=0時(shí)存在,特征方程為

(2)EH模和HE模只在m>0時(shí)存在,EH模的特征方程為

HE模的特征方程為

4)矢量模的特性矢量模的特性用三個(gè)特征參數(shù)u、W、β來(lái)描述。u、W、β三者之間有確定的關(guān)系,知道其中一個(gè),便可以求出另外兩個(gè),下面給出的是u參數(shù)。

(1)導(dǎo)波的截止條件為

Vc=uc

即導(dǎo)波在截止?fàn)顟B(tài)下的徑向歸一化相位常數(shù)uc與光纖歸一化頻率Vc相等。

(2)TE模和TM模在截止?fàn)顟B(tài)下的特征方程為

J0(uc)=0

uc是零階貝賽爾函數(shù)的根,有一系列的值,如用μ0n代表零階貝賽爾函數(shù)的第n個(gè)根,則有

uc=μ0n

(3)通過(guò)求零階貝賽爾函數(shù)的根來(lái)求解TE模和TM模的截止頻率。①求uc

。由表可以查得零階貝賽爾函數(shù)的根為μ0n=2.40483,5.52008,8.65373…所以,當(dāng)m=0時(shí),求出一系列零階貝賽爾函數(shù)的根uc值,每個(gè)uc對(duì)應(yīng)于一定的場(chǎng)分布及相位常數(shù),且決定了一個(gè)TE模和一個(gè)TM模。當(dāng)uc=2.40483時(shí),得TE01和TM01

模;當(dāng)uc=5.52008時(shí),得TE02和TM02模;當(dāng)uc=8.65373時(shí),得TE03和TM03模；以此類(lèi)推?？芍?m=0時(shí),對(duì)應(yīng)于一族TE模和TM模,記為T(mén)E0n和TM0n,下標(biāo)“0”是貝賽爾函數(shù)的階數(shù),“n”表示特征方程中零階貝賽爾函數(shù)根的序號(hào)。

②求各模的截止條件。有了截止時(shí)的uc,根據(jù)前面Vc=uc=μ0n,可以求得光纖歸一化截止頻率Vc。對(duì)于TE01、TM01模,Vc=2.40483;對(duì)于TE02、TM02模,Vc=5.52008;對(duì)于TE03、TM03

模,Vc=8.65373。每一模式有它自己的歸一化截止頻率,以實(shí)際的光纖歸一化頻率V與各模式的歸一化截止頻率Vc相比,若

Vc<V導(dǎo)行條件

Vc>V截止條件

Vc=V臨界條件

(4)通過(guò)求[WTBX]m階貝賽爾函數(shù)的根來(lái)求解TE模和TM模的截止頻率。用類(lèi)似的方法可以求得uc=μmn,μmn是m階貝賽爾函數(shù)的第n個(gè)根。當(dāng)m＝1, EH11模Vc=uc=μ11=3.83171 EH12模Vc=uc=μ12=7.01559 EH13模Vc=uc=μ13=10.17347當(dāng)m＝2, EH21模Vc=uc=μ21=5.13562 EH22模Vc=uc=μ22=8.41724 EH23模Vc=uc=μ23=11.61984

(5)LPmn模。對(duì)于一對(duì)確定m、n值有一個(gè)確定的u值,每一個(gè)u值對(duì)應(yīng)著一個(gè)模式,它有自己的傳輸特性和傳播特性。這種模式稱(chēng)為標(biāo)量模或LPmn模,LPmn是線極化波的意思,它表示弱導(dǎo)波光纖中的電磁場(chǎng)基本上是一個(gè)線極化波,下標(biāo)m、n是波形的編號(hào)。

(6)單模光纖。單模光纖是在給定的波長(zhǎng)上,只傳輸單一基模的光纖,例如在均勻光纖中,只傳輸LP01(或HE11)模。光纖的歸一化頻率越高,傳輸?shù)哪Ｊ皆蕉?為此,必須使V值小于與基模最靠近的那一模式(稱(chēng)第一高次模)的歸一化截止頻率,才能實(shí)現(xiàn)單模傳輸。2.3光纖的傳輸特性

光纖特性包括傳輸特性、光學(xué)特性、幾何特性、機(jī)械特性和溫度特性等,這里僅介紹傳輸特性。傳輸特性包括損耗特性和帶寬特性,主要參數(shù)有衰減、帶寬和色散。

1.光纖的損耗光纖傳播的光能有一部分在光纖內(nèi)部被吸收,有一部分可能輻射到光纖外部,使光能減少,產(chǎn)生損耗。光纖每公里的損耗稱(chēng)為衰減系數(shù),單位為dB/km。衰減系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線稱(chēng)為衰減譜,如圖2-9所示。圖2–9光纖的衰減譜

在衰減譜上,衰減系數(shù)出現(xiàn)的高峰稱(chēng)為吸收峰;衰減系數(shù)較低所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),稱(chēng)為窗口,說(shuō)的工作窗口是指下列波長(zhǎng)：λ0=0.85μm、λ0=1.31μm、λ0=1.55μm。光纖衰減分為吸收衰減和散射衰減兩種。吸收衰減包括固有吸收衰減和雜質(zhì)吸收衰減,散射衰減包括固有散射衰減和結(jié)構(gòu)不完善衰減。

衰減產(chǎn)生的原因如下：

(1)光纖的電子躍遷和分子振動(dòng)都要吸收一部分光能,造成光的損耗,產(chǎn)生衰減。

(2)光纖原料總有一些雜質(zhì),存在過(guò)渡金屬離子(如Cu2+、Fe2+、Cr3+等),這些離子在光照下產(chǎn)生振動(dòng),也會(huì)產(chǎn)生電子躍遷,產(chǎn)生衰減。

(3)在光纖中存在氫氧根,產(chǎn)生衰減。

(4)由于瑞利散射、布里淵散射、受激拉曼散射等原因,使一部分光能射出光纖之外,產(chǎn)生衰減。瑞利散射是指光波遇到與波長(zhǎng)大小可以比擬的帶有隨機(jī)起伏的不均勻質(zhì)點(diǎn)時(shí),所產(chǎn)生的散射。光時(shí)域反射儀(OTDR)就是通過(guò)被測(cè)光纖中產(chǎn)生的瑞利散射來(lái)工作的。布里淵散射、受激拉曼散射是強(qiáng)光在光纖中引起的非線性散射,這種散射也產(chǎn)生損耗。

(5)光纖接頭和彎曲也會(huì)產(chǎn)生損耗。

總之,光纖衰減包含紫外吸收衰減、紅外吸收衰減、過(guò)渡金屬離子吸收衰減、氫氧根吸收衰減、瑞利散射衰減和結(jié)構(gòu)不完善衰減。光纖損耗是光纖的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo),由于光纖損耗的存在,光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)(模擬信號(hào)或數(shù)字脈沖)都會(huì)衰減,造成幅度的衰減。光纖損耗在很大程度上決定了系統(tǒng)的傳輸距離。

P(Z)=P(0)10-(αZ/10)

(2-10)

式中，P(0)為入射光功率,P(Z)為當(dāng)光傳輸距離Z(km)后的功率,Z為傳輸距離,α為光纖的損耗系數(shù)。則光纖的損耗系數(shù)為

(2-11)式中:L為光纖的長(zhǎng)度,P1和P2分別為輸入光功率和輸出光功率,單位是mW或W;損耗系數(shù)α表示單位長(zhǎng)度光纖引起的光功率的損耗,單位是dB/km。

式(2-10)應(yīng)用時(shí)要特別注意兩點(diǎn)：①假定光纖沿軸向是均勻的,即與軸向位置無(wú)關(guān);②對(duì)多模光纖而言,必須達(dá)到穩(wěn)態(tài)(平衡)模分布。只有在滿(mǎn)足上面的條件時(shí),測(cè)量到的損耗系數(shù)才能線性相加。

【提示】

如果在制造工藝上進(jìn)一步采取措施,降低OH-含量,將改善光纖的波長(zhǎng)損耗特性,有可能實(shí)現(xiàn)按波長(zhǎng)劃分多群復(fù)用,進(jìn)一步增大光纖的傳輸容量。

2.光纖的色散當(dāng)光纖的輸入端入射光脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸以后，在光纖輸出端，光脈沖波形發(fā)生了時(shí)間上的展寬，這種現(xiàn)象即為色散。以單模光纖中的色散現(xiàn)象為例，如圖2-10所示。圖2–10光纖中的色散現(xiàn)象

色散將導(dǎo)致碼間干擾，在接收端將影響光脈沖信號(hào)的正確判決，誤碼率性能惡化，嚴(yán)重影響信息傳送。單模光纖中的色散主要由光信號(hào)中不同頻率成分的傳輸速度不同引起，這種色散稱(chēng)為色度色散。在色度色散可以忽略的區(qū)域，偏振模色散也成為單模光纖色散的主要部分。

以下主要介紹色度色散和偏振模色散的現(xiàn)象、原因以及對(duì)[WTBZ]DWDM系統(tǒng)的影響。

1)色度色散

(1)色度色散簡(jiǎn)介。色度色散包括材料色散和波導(dǎo)色散。①材料色散：由于光纖材料石英玻璃對(duì)不同光波長(zhǎng)的折射率不同，而光源具有一定的光譜寬度，不同的光波長(zhǎng)引起的群速度也不同，從而造成了光脈沖的展寬。

②波導(dǎo)色散：對(duì)于光纖的某一傳輸模式，在不同的光波長(zhǎng)下的群速度不同引起的脈沖展寬。它與光纖結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)效應(yīng)有關(guān)，因此也稱(chēng)為結(jié)構(gòu)色散。材料色散大于波導(dǎo)色散。根據(jù)色散的計(jì)算公式，在某一特定波長(zhǎng)位置上，材料色散有可能為零，這一波長(zhǎng)稱(chēng)為材料的零色散波長(zhǎng)。幸運(yùn)的是，該波長(zhǎng)恰好位于1310nm附近的低損耗窗口，如G.652就是零色散光纖。

盡管光器件受色散的影響很大，但存在一個(gè)可以容忍的最大色散值(即色散容納值)。只要產(chǎn)生的色散在容限之內(nèi)，仍可保證正常的傳輸。

(2)色度色散的影響。色度色散主要會(huì)造成脈沖展寬和啁啾效應(yīng)。①脈沖展寬。脈沖展寬是光纖色散對(duì)系統(tǒng)性能影響最主要的表現(xiàn)。當(dāng)傳輸距離超過(guò)光纖的色散長(zhǎng)度時(shí)，脈沖展寬過(guò)大，這時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生嚴(yán)重的碼間干擾和誤碼。

②啁啾效應(yīng)。色散不僅使脈沖展寬，還使脈沖產(chǎn)生了相位調(diào)制。這種相位調(diào)制使脈沖的不同部位對(duì)中心頻率產(chǎn)生了不同的偏離量，具有不同的頻率，即脈沖的啁啾效應(yīng)(Chirp)。啁啾效應(yīng)將使光纖劃分為正常色散光纖和反常色散光纖。正常色散光纖中，脈沖的高頻成分位于脈沖后沿，低頻成分位于脈沖前沿；反常色散光纖中，脈沖的低頻成分位于脈沖后沿，高頻成分位于脈沖前沿。在傳輸線路中，合理使用兩種光纖可以抵消啁啾效應(yīng)，消除脈沖的色散展寬。

(3)如何消除色度色散對(duì)DWDM系統(tǒng)的影響。對(duì)于DWDM系統(tǒng)，由于系統(tǒng)主要應(yīng)用于1550nm窗口，如果使用G.652光纖，需要利用具有負(fù)波長(zhǎng)色散的色散補(bǔ)償光纖(DCF)對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償，降低整個(gè)傳輸線路的總色散。

2)偏振模色散偏振模色散(PMD)是存在于光纖和光器件領(lǐng)域的一種物理現(xiàn)象。單模光纖中的基模存在兩個(gè)相互正交的偏振模式，理想狀態(tài)下，兩種偏振模式應(yīng)當(dāng)具有相同的特性曲線和傳輸性質(zhì)，但是由于幾何和壓力的不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致了兩種偏振模式具有不同的傳輸速度，產(chǎn)生時(shí)延，形成PMD，如圖2-11所示。PMD的單位通常為圖2–11單模光纖中的PMD現(xiàn)象

在數(shù)字傳輸系統(tǒng)，PMD將導(dǎo)致脈沖分離和脈沖展寬，對(duì)傳輸信號(hào)造成降級(jí)，并限制載波的傳輸速率。

PMD與其他色散相比，幾乎可以忽略，但是無(wú)法完全消除，只能從光器件上使之最小化。脈沖寬度越窄的超高速系統(tǒng)中，PMD的影響越大。

3)光纖的非線性效應(yīng)在常規(guī)光纖通信系統(tǒng)中，發(fā)送光功率低，光纖呈線性傳輸特性。但是，對(duì)于DWDM系統(tǒng)而言，當(dāng)采用摻鉺光纖放大器(EDFA)后，光纖呈現(xiàn)非線性效應(yīng)。光纖非線性效應(yīng)使DWDM系統(tǒng)多波通道之間產(chǎn)生嚴(yán)重的串?dāng)_，引起光纖通信系統(tǒng)的附加衰減，限制發(fā)光功率、EDFA的放大性能和無(wú)電再生中繼距離。

非線性效應(yīng)主要包括自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)、四波混頻(FWM)受激拉曼散射(SRS)和受激布里淵散射(SBS)。

(1)自相位調(diào)制(SPM)。由于折射率與光強(qiáng)存在依賴(lài)關(guān)系，在光脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)折射率發(fā)生變化，脈沖峰值的相位對(duì)于前、后沿來(lái)說(shuō)均產(chǎn)生延遲。隨著傳輸距離的增大，相移不斷積累，達(dá)到一定距離后顯示出相當(dāng)大的相位調(diào)制，從而使光譜展寬導(dǎo)致脈沖展寬，這就稱(chēng)為自相位調(diào)制(SPM)，如圖2-12所示。圖2–12

SPM現(xiàn)象

當(dāng)系統(tǒng)使用色散系數(shù)為負(fù)的光纖工作區(qū)時(shí)(例如G.653光纖的短波長(zhǎng)區(qū)，或工作區(qū)色散為負(fù)的G.655光纖)，SPM將導(dǎo)致色散受限距離變短；當(dāng)使用色散系數(shù)為正的光纖工作區(qū)時(shí)(例如G.652、G.653光纖的長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)，或工作區(qū)色散為正的G.655光纖)，SPM將延長(zhǎng)色散受限距離。

SPM影響主要發(fā)生在靠近發(fā)送機(jī)側(cè)的一定距離內(nèi)，同時(shí)，低色散光纖也可減少SPM對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

(2)交叉相位調(diào)制(XPM)。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)不同頻率的光波在非線性介質(zhì)中同時(shí)傳輸時(shí)，每個(gè)頻率光波的幅度調(diào)制都將引起光纖折射率的相應(yīng)變化，從而使其他頻率的光波產(chǎn)生非線性相位調(diào)制，即交叉相位調(diào)制(XPM)。

XPM通常伴隨SPM產(chǎn)生。XPM將引起一系列非線性效應(yīng)，如DWDM系統(tǒng)通道之間的信號(hào)干擾、光纖非線性雙折射等現(xiàn)象，造成光纖傳輸?shù)钠癫环€(wěn)定性。同時(shí)，XPM對(duì)脈沖的波形和頻譜也會(huì)產(chǎn)生影響。適當(dāng)?shù)卦龃笊⒖上魅鮔PM的影響。

(3)四波混頻(FWM)。

FWM是指當(dāng)多個(gè)頻率的光載波以較強(qiáng)功率在光纖中同時(shí)傳輸時(shí)，由于光纖的非線性效應(yīng)引發(fā)多個(gè)光載波之間出現(xiàn)能量交換的一種物理過(guò)程。

FWM導(dǎo)致復(fù)用信道光信號(hào)能量的衰減以及信道串?dāng)_。如圖2-13所示，由于FWM的影響，導(dǎo)致在其他波長(zhǎng)產(chǎn)生了一個(gè)新光波。圖2–13

FWM現(xiàn)象

FWM對(duì)DWDM系統(tǒng)的影響主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：①產(chǎn)生新的波長(zhǎng)，使原有信號(hào)的光能量受到損失，影響系統(tǒng)的信噪比等性能。②如果產(chǎn)生的新波長(zhǎng)與原有某波長(zhǎng)相同或交疊，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的串?dāng)_。

FWM的產(chǎn)生與光纖色散有關(guān)，零色散時(shí)混頻效率最高，隨著色散的增加，混頻效率迅速降低。DWDM系統(tǒng)通過(guò)采用G.655光纖，回避了1550nm零色散波長(zhǎng)區(qū)出現(xiàn)的FWM效應(yīng)。

(4)受激拉曼散射(SRS)。

SRS屬于由非線性效應(yīng)引起的受激非彈性散射過(guò)程，起源于光子與光學(xué)聲子(分子振動(dòng)態(tài))之間的相互作用和能量交換。

SRS效應(yīng)將使短波長(zhǎng)信號(hào)被衰減，長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)被增強(qiáng)，如圖2-14所示。圖2–14

SRS現(xiàn)象

SRS效應(yīng)在光纖通信中有很多方面的應(yīng)用，如利用拉曼增益可以制作分布式拉曼放大器，對(duì)光信號(hào)提供分布式寬帶放大，如中興通訊DWDM設(shè)備的DRA板即利用SRS效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光放大功能;另一方面，SRS對(duì)通信系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，在DWDM系統(tǒng)中，短波長(zhǎng)信道的光會(huì)作為泵浦光將能量轉(zhuǎn)移至長(zhǎng)波長(zhǎng)信道中，形成通道間的拉曼串?dāng)_。

(5)受激布里淵散射(SBS)。

SBS是光纖中泵浦光與聲子間相互作用的結(jié)果，在使用窄譜線寬度光源的強(qiáng)度調(diào)制系統(tǒng)中，一旦信號(hào)光功率超過(guò)受激布里淵散射SBS的門(mén)限(SBS的[JP3]門(mén)限較低，對(duì)于1550nm的激光器，一般為7dBm~8dBm)，將有很強(qiáng)的前向傳輸信號(hào)光轉(zhuǎn)化為后向傳輸，隨著前向傳輸功率的逐漸飽和，后向散射功率急劇增加。WDM+ED-FA系統(tǒng)中，注入到光纖中的功率大于SBS的門(mén)限值，會(huì)產(chǎn)生SBS散射,如圖2-15所示。圖2–15

SBS效應(yīng)

SBS效應(yīng)可以制成光纖布里淵激光器和放大器。另一方面，SBS將引起信號(hào)光源的不穩(wěn)定性，以及反向傳輸通道間的串話(huà)。但是，隨著系統(tǒng)傳輸速率的提高，SBS的峰值增益顯著降低，因此，SBS對(duì)高速光纖傳輸系統(tǒng)不會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重影響。2.4光纜的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

經(jīng)過(guò)一次涂覆或二次涂覆(套塑)以后的光纖,雖然具有一定抗拉強(qiáng)度,但還是經(jīng)不起工程應(yīng)用中的彎折、扭曲和側(cè)壓力的作用。欲使光纖達(dá)到工程應(yīng)用的要求,必須通過(guò)絞合、套塑、金屬鎧裝等措施,把若干根光纖組合在一起,這就構(gòu)成了光纜。光纜具有實(shí)用條件下的抗拉、抗沖擊、抗彎、抗扭曲等機(jī)械性能,能夠保證光纖原有的傳輸特性,并且使光纖在各種環(huán)境條件下可靠工作。

1.光纜的結(jié)構(gòu)

光纜和電纜一樣由纜芯、加強(qiáng)件、填充物和護(hù)層等共同構(gòu)成。目前常用的光纜結(jié)構(gòu)有層絞式、束管式和骨架式等,將在本節(jié)中詳細(xì)介紹。

(1)纜芯。為進(jìn)一步提高光纖的強(qiáng)度,一般將帶有涂覆層的單根或多根光纖合在一起再套上一層塑料管,通常稱(chēng)為套塑,套塑后光纖稱(chēng)為光纖芯線。將套塑后并滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度要求的單根或多根光纖芯線,與不同形式的加強(qiáng)件和填充物組合在一起稱(chēng)為纜芯。

(2)加強(qiáng)件。加強(qiáng)件用于提高光纜施工的抗拉能力。光纜中的加強(qiáng)件一般采用鍍鋅鋼絲、多股鋼繩、帶有緊套聚乙烯墊層的鍍鋅鋼絲、芳綸絲和玻璃增強(qiáng)塑料。加強(qiáng)件在光纜中的位置有中心式、分布式和鎧裝式3種。位于光纜中心的,稱(chēng)為中心加強(qiáng);處于纜芯外面并繞包一層塑料以保證與光纖的接觸表面光滑的,稱(chēng)為分布式加強(qiáng);位于纜芯繞包一周的,稱(chēng)為鎧裝式加強(qiáng)。

(3)護(hù)層。護(hù)層用于保護(hù)纜芯,使纜芯有效抵御一切外來(lái)的機(jī)械、物理、化學(xué)的作用,并能適應(yīng)各種敷設(shè)方式和應(yīng)用環(huán)境,保證光纜有足夠的使用壽命。光纜護(hù)層分為外護(hù)層和護(hù)套。外護(hù)層從結(jié)構(gòu)上看是一層由塑料或金屬構(gòu)成的外殼,位于光纜的最外面,故稱(chēng)之為外護(hù)層,起加強(qiáng)光纜保護(hù)的作用。護(hù)套用來(lái)防止金屬加強(qiáng)件與纜芯直接接觸而造成損傷。

(4)填充物。在光纜纜芯的空隙中注滿(mǎn)填充物(如石油膏),其作用是保護(hù)光纖免受潮氣和減少光纜的相互摩擦。用于填充的復(fù)合物應(yīng)在60°C下不從光纜中流出,在光纜允許的低溫下不使光纜彎曲特性惡化。光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要是根據(jù)傳輸系統(tǒng)的容量、使用環(huán)境、敷設(shè)方式、制造工藝等,通過(guò)合理選用各種材料來(lái)使光纖具有抵抗外界機(jī)械作業(yè)、溫度變化和水作用等的功能。

2.光纜分類(lèi)

光纜的分類(lèi)方法很多,下面作簡(jiǎn)要介紹。

(1)按傳輸性能、距離和用途劃分,光纜可分為市話(huà)光纜、長(zhǎng)途光纜、海底光纜和用戶(hù)光纜等。

(2)按光纖的種類(lèi)劃分,光纜可分為多模光纜、單模光纜。

(3)按光纖套塑方法劃分,光纜可分為緊套光纜、松套光纜、束管式光纜和帶狀多芯單元光纜等。

(4)按纜芯結(jié)構(gòu)劃分,光纜可分為層絞式光纜、中心管式光纜和骨架式光纜等。

(5)按光纖芯數(shù)劃分,光纜可分為單芯光纜、雙芯光纜、四芯光纜、六芯光纜、八芯光纜、十二芯光纜和二十四芯光纜等。

(6)按加強(qiáng)件配置方法劃分,光纜可分為中心加強(qiáng)構(gòu)件光纜(如層絞式光纜、骨架式光纜)、分散加強(qiáng)構(gòu)件光纜(如束管兩側(cè)加強(qiáng)光纜、扁平光纜)、護(hù)層加強(qiáng)構(gòu)件光纜(如束管鋼絲鎧裝光纜)等。

(7)按線路敷設(shè)方式劃分,光纜可分為架空光纜、管道光纜、直埋光纜、隧道光纜和水底光纜等。

(8)按使用環(huán)境與場(chǎng)合劃分,光纜可分為室外光纜、室內(nèi)光纜及特種光纜三大類(lèi)。

(9)按護(hù)層材料性質(zhì)劃分,光纜可分為聚乙烯護(hù)層普通光纜、聚氯乙烯護(hù)層阻燃光纜和尼龍防蟻防鼠光纜等。

(10)按網(wǎng)絡(luò)層次劃分,光纜可分為長(zhǎng)途光纜、長(zhǎng)途端局之間的線路(包括省際一級(jí)干線、省內(nèi)二級(jí)干線)、市內(nèi)光纜(長(zhǎng)途端局與市話(huà)端局以及市話(huà)端局之間的中繼線路)、接入網(wǎng)光纜(市話(huà)端局到用戶(hù)之間的線路)等。

(11)按傳輸導(dǎo)體、介質(zhì)狀況劃分,光纜可分為無(wú)金屬光纜、普通光纜(包括有銅導(dǎo)線作遠(yuǎn)供或聯(lián)絡(luò)用的金屬加強(qiáng)構(gòu)件、金屬護(hù)層光纜)和綜合光纜(指用于長(zhǎng)距離通信的光纜和用于區(qū)間通信的對(duì)稱(chēng)四芯組綜合光纜,主要用于鐵路專(zhuān)用網(wǎng)通信線路)。

【提示】

金屬加強(qiáng)構(gòu)件:金屬加強(qiáng)構(gòu)件是用高強(qiáng)度單圓鋼絲或高強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成的鋼絲繩(1×7單股)。在光纜制造長(zhǎng)度內(nèi)金屬加強(qiáng)構(gòu)件不允許整體接頭。

3.典型光纜介紹

1)層絞式光纜層絞式光纜屬于室外光纜,其結(jié)構(gòu)如圖2-16所示。它是由多根二次被覆光纖松套管(或部分填充繩)繞中心金屬加強(qiáng)件絞合成纜芯,纜芯外先縱包復(fù)合鋁帶并擠上聚乙烯內(nèi)護(hù)套,再縱包阻水帶和雙面覆膜皺紋鋼(鋁)帶加上一層聚乙烯外護(hù)層這三部分構(gòu)成。圖2–16層絞式光纜

層絞式光纜的特點(diǎn)：可容納較多數(shù)量的光纖,光纖余長(zhǎng)比較容易控制,光纜的機(jī)械和環(huán)境性能好,可用于直埋、管道敷設(shè),也可用于架空敷設(shè)。層絞式光纜的不足之處是光纜結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、生產(chǎn)工藝較繁瑣、材料消耗多等。

【提示】

填充繩。填充繩的作用是在松套光纖絞層中填補(bǔ)空位,以使纜芯圓整。它是圓形實(shí)心塑料繩,其外徑應(yīng)與松套管的選定外徑相同,它的表面應(yīng)圓整光滑。

2)束管式結(jié)構(gòu)光纜把一次涂覆光纖或光纖束放入大套管中,加強(qiáng)芯配置在套管周?chē)鴺?gòu)成,如圖2-17所示。圖2–17束管式結(jié)構(gòu)光纜

束管式結(jié)構(gòu)光纜的特點(diǎn)：由于束管式結(jié)構(gòu)的光纖與加強(qiáng)芯分開(kāi),因而提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠性;束管式結(jié)構(gòu)由于直接將一次光固化層光纖放置于束管中,所以光纜的光纖數(shù)量靈活;束管式結(jié)構(gòu)光纜對(duì)光纖的保護(hù)效果最好;束管式結(jié)構(gòu)光纜強(qiáng)度好、耐側(cè)壓,能防止惡劣環(huán)境和可能出現(xiàn)的野蠻作業(yè)的影響。

3)骨架式結(jié)構(gòu)光纜骨架式結(jié)構(gòu)光纜是將緊套光纖或一次涂覆光纖放入加強(qiáng)芯周?chē)穆菪嗡芰瞎羌馨疾蹆?nèi)而構(gòu)成的,如圖2-18所示。圖2–18骨架式結(jié)構(gòu)光纜

骨架式結(jié)構(gòu)光纜的特點(diǎn)：骨架式結(jié)構(gòu)光纜可以將一次涂覆光纖直接放置于骨架槽內(nèi),省去松套管二次被覆過(guò)程;骨架形式有中心增強(qiáng)螺旋形、正反螺旋形、分散增強(qiáng)基本單元型等;骨架式結(jié)構(gòu)對(duì)光纖具有良好的保護(hù)性能,側(cè)壓強(qiáng)度好,對(duì)施工尤其是管道布放有利。目前我國(guó)采用的骨架結(jié)構(gòu)式光纜均為螺旋形結(jié)構(gòu)。

4)帶狀結(jié)構(gòu)光纜帶狀結(jié)構(gòu)光纜是將帶狀光纖單元放入大套管中,形成中心束管式結(jié)構(gòu)或放入凹槽內(nèi)或松套管內(nèi),形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu),如圖2-19所示。圖2–19帶狀結(jié)構(gòu)光纜

帶狀結(jié)構(gòu)光纜的特點(diǎn)：可容納大量的光纖(與束管式、層絞式等結(jié)構(gòu)配合,其容納光纖數(shù)量可達(dá)100芯以上);帶狀光纜還可以以單元光纖為單位進(jìn)行一次熔接,以適應(yīng)大量光纖接續(xù)、安裝的需要。

5)單芯結(jié)構(gòu)光纜單芯結(jié)構(gòu)光纜簡(jiǎn)稱(chēng)單芯軟光纜。單芯光纜一般采用緊套光纖來(lái)制作,其外護(hù)層多采用具有阻燃性能的聚氯乙烯塑料,如圖2-20所示。圖2–20單芯結(jié)構(gòu)光纜

目前,趨于采用松套光纖或?qū)⒁淮喂夤袒繉庸饫w直接置于骨架來(lái)制造光纜。單芯結(jié)構(gòu)光纜的特點(diǎn)：幾何、光學(xué)參數(shù)一致性好;使用中,主要用于局內(nèi)(或站內(nèi))，用來(lái)制作儀表測(cè)試軟線和特殊通信場(chǎng)所用特種光纜。

6)特殊結(jié)構(gòu)光纜特殊結(jié)構(gòu)光纜是指電力光纜、阻燃光纜和水底光纜等,由于其應(yīng)用的特殊性,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)也與其他光纜有明顯不同,如圖2-21所示。圖2–21全介質(zhì)自承式結(jié)構(gòu)電力光纜

特殊結(jié)構(gòu)光纜的特點(diǎn)：水底光纜的結(jié)構(gòu)和光纖(機(jī)械)性能非常高(纜芯外邊均為抗張零件和鋼管或鋁管等耐壓層);電力電纜屬于無(wú)金屬光纜,其加強(qiáng)構(gòu)件、護(hù)層均為全塑結(jié)構(gòu),適用于電站、電氣化鐵路及有強(qiáng)電磁干擾的場(chǎng)合,具有防強(qiáng)電磁干擾等特點(diǎn)。

4.光纜制造過(guò)程簡(jiǎn)介光纜的制造過(guò)程分為以下幾個(gè)步驟。

1)光纖的篩選篩選的目的是選擇出傳輸特性?xún)?yōu)良和張力合格的光纖。在篩選過(guò)程中,首先,按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行400g～600g的張力試驗(yàn),通過(guò)了張力篩選的光纖才能作為成纜的合格光纖。其次,對(duì)成纜用的各種塑料、加強(qiáng)元件材料、金屬包扎帶(涂覆的鋁帶或涂覆的鋼帶)、填充膠等進(jìn)行抽樣試驗(yàn),檢查外形和備用長(zhǎng)度是否合格。

2)光纖的染色染色的目的是方便對(duì)光纖的識(shí)別,有利于施工和維護(hù)時(shí)的光纖接續(xù)操作。光纜中的光纖單元、單元內(nèi)的光纖、導(dǎo)電線組(對(duì))及組(對(duì))內(nèi)的絕緣芯線都使用全色譜來(lái)識(shí)別,也可用領(lǐng)示色譜來(lái)識(shí)別。用于識(shí)別的色標(biāo)應(yīng)該鮮明,遇到高溫時(shí)不褪色,也不遷移到相鄰的其他光纜元件上。染色時(shí)可以是全染的單色,也可印成色帶。

纖排列以12芯為一束,每束光纖按圖2-22所列色帶順序區(qū)分,其排列順序?yàn)樗{(lán)、桔、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、玫瑰、天藍(lán)。如20芯光纜,即由藍(lán)組12芯全色標(biāo)光纖和桔組8芯全色光纖組成。圖2–22

12芯光纖帶色譜標(biāo)識(shí)

多芯光纜把不同顏色的光纖放在同一束管中成為一組,這樣一根多芯光纜里就可能有好幾個(gè)束管,如圖2-23(a)所示。圖2–23多芯光纜束管順序光纜端別一般的識(shí)別方法是：面對(duì)光纜截面，由領(lǐng)示光纖(或?qū)щ娋€或填充線)起，以紅頭綠尾(或藍(lán)頭黃尾)的順序，順時(shí)針為A端,逆時(shí)針為B端。光纖纖序排列主要有下列幾種方式(如圖2-23(b)所示，以A端截面為例)：

①以紅、綠領(lǐng)示電導(dǎo)線或填充線中間的光纖為1#管，順時(shí)針排列依次為2#、3#、……(若紅綠兩管只作標(biāo)識(shí)或填充繩時(shí)，不參與編號(hào))；②以紅、綠領(lǐng)示色緊套、松套(單芯)、骨架(單芯)，其紅色為1#管，順時(shí)針數(shù)為2#、3#、……綠色為最后1#管。領(lǐng)示色管中如有光纖則參與編號(hào)；

③以紅、綠(或藍(lán)、黃)領(lǐng)示色松套(雙芯)，紅(或藍(lán))為1#管，綠(或黃)為6#管，以紅(或藍(lán))——綠(或黃)順時(shí)針計(jì)數(shù)，纖序如表2-2所示；④以藍(lán)、黃領(lǐng)示單元松套(6芯)，藍(lán)色為第一單元(組)，黃色為最后一單元(組)，單元管內(nèi)6芯光纖纖序?yàn)樗{(lán)、橙、綠、棕、灰、白的全色譜。表2-2纖序(雙芯)

3)二次擠塑二次擠塑的目的是為光纖制作套管(緊套管和松套管)。一般選用低膨脹系數(shù)的塑料擠塑成一定尺寸的管子,將光纖納入,并填入防潮、防水的凝膠。二次擠塑的要點(diǎn)：要選用高彈性模量、低膨脹系數(shù)的塑料;單纖入管的,其張力和余長(zhǎng)設(shè)計(jì)必須得到良好控制,以保證套塑后的光纖在低溫時(shí)有優(yōu)良的溫度特性;要填入凝膠;二次被覆擠塑后的松套的光纖,要儲(chǔ)存數(shù)天(不少于兩天),使外套的塑料管產(chǎn)生一個(gè)微小的收縮,并緩慢固化定形下來(lái)。

4)光纜絞合光纜絞合的目的是將擠塑好的光纖與加強(qiáng)件絞合,構(gòu)成纜芯。絞合時(shí),在絞合機(jī)上,用松套的光纖管(或一次涂覆UV丙烯酸酯和染色后的光纖)環(huán)繞著中心強(qiáng)度元件進(jìn)行絞合。盤(pán)絞過(guò)程中,應(yīng)使用拉力控制的全退扭的放線設(shè)備。對(duì)于層絞式光纜,在絞合定型之前要使用熱熔膠,將管子固定在中心加強(qiáng)元件上,用包扎帶進(jìn)行特別的固定;對(duì)于骨架式光纜,絞合時(shí)也要包扎好,并用黑色PE塑料套上第一層護(hù)套,以固定光纖進(jìn)入V形槽道內(nèi),防止光纖位移到骨架的脊背上,引起光纖受應(yīng)力而加大附加損耗。

5)擠光纜外護(hù)套擠光纜外護(hù)套的目的就是為光纜加上外層護(hù)套,以滿(mǎn)足工程應(yīng)用的需要。在擠外護(hù)套的過(guò)程中要加填凝膠(在加強(qiáng)芯和二次擠塑后的套管之間),以防水流入纜心。在擠塑中使用縱向涂覆鋼帶(或涂覆鋁帶)進(jìn)行壓波紋搭接,金屬搭接層的寬度一般為6mm。在擠塑線上,收線之前還要記“米”長(zhǎng)的打印,連續(xù)打印記錄光纜的段長(zhǎng)。

6)光纜測(cè)試光纜測(cè)試是光纜生產(chǎn)過(guò)程中的最后一道工序,其目的是測(cè)試光纜是否符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo),如測(cè)試損耗、是否有斷纖、彎曲度如何。通過(guò)測(cè)試后,就可向用戶(hù)提供成品光纜了。

5.光纜型號(hào)光纜型號(hào)由它的形式代號(hào)和規(guī)格代號(hào)構(gòu)成,中間用“-”分開(kāi),即光纜的型號(hào)=形式代號(hào)-規(guī)格代號(hào)。

1)光纜形式代號(hào)的命名光纜的形式代號(hào)構(gòu)成如圖2-24所示,依次是分類(lèi)代號(hào)、加強(qiáng)件代號(hào)、派生代號(hào)、護(hù)層代號(hào)、外護(hù)層代號(hào)。圖2–24光纜形式代號(hào)構(gòu)成①分類(lèi)代號(hào)說(shuō)明。GH：通信用海底光纜;GJ：通信用室(局)內(nèi)光纜;GR：通信用軟光纜;GS：通信用設(shè)備內(nèi)光纜;GT：通信用特殊光纜;GY：通信用室(野)外光纜。②加強(qiáng)件代號(hào)說(shuō)明。無(wú)代號(hào)：金屬加強(qiáng)構(gòu)件;F：非金屬加強(qiáng)構(gòu)件;G：金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件;H：非金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件。

【提示】

非金屬加強(qiáng)構(gòu)件選用玻纖增強(qiáng)塑料(FRP)圓桿制成,在光纜制造長(zhǎng)度內(nèi),FRP不允許接頭。③派生代號(hào)(結(jié)構(gòu)特征代號(hào))說(shuō)明。B：扁平式結(jié)構(gòu);D：光纖帶狀結(jié)構(gòu);G：骨架槽結(jié)構(gòu);J:光纖緊套被覆結(jié)構(gòu);T：填充式結(jié)構(gòu);X:纜中心管(被覆)結(jié)構(gòu);Z：自承式結(jié)構(gòu)。④護(hù)層代號(hào)說(shuō)明。A：鋁-聚乙烯粘結(jié)護(hù)層(A護(hù)套);G：鋼護(hù)套;L：鋁護(hù)套;Q：鉛護(hù)套;S：鋼-鋁-聚乙烯綜合護(hù)套(S護(hù)套);U：聚氨酯護(hù)層;V：聚氯乙烯護(hù)層;Y：聚乙烯護(hù)層;W:夾帶平行鋼絲的鋼-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套(W護(hù)套)。

⑤外護(hù)層代號(hào)說(shuō)明。外護(hù)層是指鎧裝層及其鎧裝外邊的外護(hù)層。代號(hào)及其含義見(jiàn)表2-3所示。表2–3外護(hù)層代號(hào)及其含義

2)光纜規(guī)格代號(hào)的命名光纜的規(guī)格由光纖數(shù)和光纖類(lèi)別組成,如果同一根光纜中含有兩種或兩種以上規(guī)格(光纖數(shù)和類(lèi)別)的光纖,中間應(yīng)用“＋”號(hào)連接。規(guī)格代號(hào)構(gòu)成形式如圖2-25所示。圖2–25規(guī)格代號(hào)構(gòu)成①光纖數(shù)(目)代號(hào)說(shuō)明。使用數(shù)碼1,2,…,描述光纖數(shù)目。②光纖類(lèi)別代號(hào)說(shuō)明。D：二氧化硅系單模光纖;J：二氧化硅系多模漸變型光纖;S：塑料光纖;T：二氧化硅系多模突變型光纖;X：二氧化硅纖芯塑料包層光纖;Z：二氧化硅系多模準(zhǔn)突變型光纖。

③光纖主要尺寸參數(shù)說(shuō)明。光纖主要尺寸參數(shù)是以μm為單位的。描述如多模光纖的芯徑、包層直徑，單模光纖的模場(chǎng)直徑及包層直徑等主要參數(shù)。④波長(zhǎng)、損耗、帶寬說(shuō)明。在該處,其代號(hào)是由a、bb及cc三組數(shù)字代號(hào)構(gòu)成的,它描述了諸如帶寬、損耗、波長(zhǎng)等光纖傳輸特性參數(shù)。

·a符號(hào)說(shuō)明。

1：波長(zhǎng)在0.85μm區(qū)域;

2：波長(zhǎng)在1.31μm區(qū)域;

3：波長(zhǎng)在1.55μm區(qū)域。

【提示】

在同一光纜中,如果可以使用兩種或兩種以上的波長(zhǎng),并具有不同傳輸特性時(shí),應(yīng)同時(shí)列出各波長(zhǎng)的規(guī)格,并用“/”劃開(kāi)。

·bb符號(hào)說(shuō)明。bb符號(hào)使用兩位數(shù)字表示損耗系數(shù)。這兩位數(shù)字依次為光纜中光纖損耗系數(shù)(dB/km)的個(gè)位和十位。

·cc符號(hào)說(shuō)明。

cc符號(hào)使用兩位數(shù)字表示模式帶寬。這兩位數(shù)字依次為光纜中光纖模式帶寬分類(lèi)數(shù)值(MHz·km)的千位和百位數(shù)字?！咎崾尽?/p>

單模光纖無(wú)cc項(xiàng)。⑤適用溫度說(shuō)明。A：適用于-40℃～+40℃B：適用于-30℃～+50℃C：適用于-20℃～+60℃ D：適用于-5℃～+60℃

3)光纜附加金屬導(dǎo)線的說(shuō)明如果光纜中附加金屬導(dǎo)線,則在光纜型號(hào)后以“＋”連接其說(shuō)明符號(hào)。金屬導(dǎo)線的說(shuō)明符號(hào)是：導(dǎo)線對(duì)(組)數(shù)目×導(dǎo)線對(duì)(組)內(nèi)導(dǎo)線個(gè)數(shù)×導(dǎo)線的線徑。如果在該說(shuō)明符號(hào)后出現(xiàn)字母“L”,則表示導(dǎo)線是鋁線,否則為銅線。綜合以上介紹,光纜的型號(hào)規(guī)格的描述形式是：光纜形式代號(hào)-光纜規(guī)格代號(hào)＋附加金屬導(dǎo)線說(shuō)明符。

6.光纜型號(hào)示例分析例1

GYTA53-12B1

此光纜為松套層絞結(jié)構(gòu)，金屬加強(qiáng)件，鋁-塑粘接護(hù)層，皺紋鋼帶鎧裝，聚乙烯外護(hù)層，室外用通信光纜，內(nèi)裝12根單模光纖。

例2

GYDXTW-144B1

此光纜為中心管式結(jié)構(gòu)，帶狀光纖，金屬加強(qiáng)件，全填充型，夾帶增強(qiáng)聚乙烯護(hù)套，室外用通信光纜，內(nèi)裝144根常規(guī)單模光纖(G.652)。例3設(shè)有金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件、自承式、鋁護(hù)套和聚乙烯護(hù)層的通信用室外光纜，包括12根芯徑/包層直徑為50/125μm的二氧化硅系列多模突變型光纖和5根用于遠(yuǎn)供及監(jiān)測(cè)的銅線徑為0.9mm的四線組，且在1.31μm波長(zhǎng)上，光纖的損耗常數(shù)不大于1.0dB/km，模式帶寬不小于800MHz·km；光纜的適用溫度范圍為-20℃+60℃。該光纜的型號(hào)應(yīng)表示為GYGZL03-12T50/125(21008)C+5×4×0.9

2.5光纜的敷設(shè)與接續(xù)

2.5.1光纜的敷設(shè)

光纜線路按建筑形式分為直埋、架空、管道和水下等幾種敷設(shè)方法。光纜線路是光纖通信系統(tǒng)的重要組成部分。因此,光纜敷設(shè)要努力做到精心施工,確保工程質(zhì)量。

1.直埋光纜敷設(shè)

1)布放光纜前的準(zhǔn)備工作布放光纜前應(yīng)作如下準(zhǔn)備。

(1)布放光纜所用工具、器材的準(zhǔn)備。

(2)領(lǐng)取光纜配盤(pán)表,指定專(zhuān)人負(fù)責(zé)檢查盤(pán)號(hào),按照表列順序?qū)⒐饫|運(yùn)送到預(yù)定地點(diǎn)。

(3)整修抬放光纜的道路,在急轉(zhuǎn)彎、陡坡等危險(xiǎn)地段采取安全措施。

(4)清理光纜溝,在石質(zhì)溝底墊10cm以上的細(xì)土或沙,陡坡地段溝內(nèi)按規(guī)定鋪設(shè)固定橫木。

(5)檢查光纜,發(fā)現(xiàn)損傷要及時(shí)修復(fù)。

(6)組織布放人員,并規(guī)定布放光纜的統(tǒng)一行動(dòng)信號(hào)。

2)光纜敷設(shè)的要求和方法光纜的直埋敷設(shè)方法有人工和機(jī)動(dòng)車(chē)牽引兩種。人工敷設(shè)時(shí),首先將光纜盤(pán)架在千斤頂上,然后每隔一定距離用人力將光纜放開(kāi)并放入溝內(nèi)。機(jī)動(dòng)車(chē)牽引敷設(shè)法則是用機(jī)動(dòng)車(chē)拖引光纜盤(pán),將光纜布放在光纜溝中。

(1)光纜布放要求。光纜布放時(shí),嚴(yán)禁直接在地上拖拉光纜,布放速度要均勻,避免光纜過(guò)緊成急劇彎曲。光纜的彎曲半徑不得小于光纜外徑的15倍。光纜端別的確定：一般光纜A端朝向東、北方向,光纜B端朝向西、南方向。分支光纜線路的端別應(yīng)服從主干光纜線路端別。相鄰兩盤(pán)光纜重疊1.5m～2m。在30°以上斜坡地段光纜應(yīng)作S形敷設(shè),使光纜留有足夠長(zhǎng)度,在地形變動(dòng)時(shí)可進(jìn)行移位。

在一些特殊地段,光纜應(yīng)采取以下加固措施:①光纜溝的坡度較大時(shí),應(yīng)將光纜用卡子固定在預(yù)先鋪設(shè)好的橫木上。坡度大于20°時(shí),每隔20m左右設(shè)一固定卡子;坡度大于30°時(shí),除固定卡子外,還應(yīng)將光纜溝挖成S形,而且每隔20m設(shè)一擋土墻;坡度大于45°時(shí),除采用以上措施外,還應(yīng)選用金屬鎧裝光纜。②光纜穿越鐵路或高等級(jí)公路時(shí),可用穿孔機(jī)從路面下穿入鋼管,再將光纜從鋼管中穿入。路面允許破開(kāi)時(shí),可交替破開(kāi)路面的一半,敷設(shè)水泥管道、硬塑料管或光纜管道。穿越簡(jiǎn)易公路或鄉(xiāng)村大道時(shí),可蓋磚保護(hù)。③光纜通過(guò)地下管線及建筑物較多的工廠、村莊、城鎮(zhèn)地段,光纜上面約30cm處應(yīng)放一層紅磚、用于日后維護(hù)時(shí)識(shí)別,以保證光纜不被挖壞。

(2)布放光纜的方法。①機(jī)械牽引敷設(shè)法。采用端頭牽引機(jī)、中間輔助牽引機(jī)牽引光纜。2km盤(pán)長(zhǎng)的光纜主要采用人工、中間輔助牽引機(jī)或端頭牽引機(jī)等方法,由中間向兩側(cè)牽引。②人工抬放法。將一盤(pán)光纜分成二至三段布放,由幾十至上百人完成,每隔10m～15m一人將光纜放于肩上抬放,由專(zhuān)人統(tǒng)一指揮。抬放過(guò)程中注意速度均勻,避免“浪涌”和光纜拖地,嚴(yán)禁光纜打“背扣”,防止損傷光纜。③“∞”抬放法。將光纜分若干個(gè)組堆盤(pán)成“∞”狀,并用竹竿或木棒等作抬架。布放時(shí)以四至五人為一組將“∞”狀光纜抬放于肩上慢慢向前行走,光纜由后邊將一個(gè)個(gè)“∞”字不斷退下放入溝中,直到放完。

3)回填與標(biāo)志

(1)覆土填溝。光纜布放后,經(jīng)測(cè)量檢查,光、電特性良好,即可進(jìn)行覆蓋回填?；靥顣r(shí),應(yīng)先填細(xì)土。石質(zhì)地段或有易腐蝕物質(zhì)的地段應(yīng)先鋪蓋30cm左右的沙子或細(xì)土,再回填原土。當(dāng)回填原土厚50cm～60cm時(shí),進(jìn)行第一次夯實(shí)，然后每回填30cm夯實(shí)一次。通過(guò)梯田時(shí),還要把掘開(kāi)的棱坎壘砌好,恢復(fù)原狀。石質(zhì)地帶不準(zhǔn)回填大石頭,一般土路、人行道回填應(yīng)高出路面5cm～10cm。郊區(qū)農(nóng)田的回填應(yīng)高出地面15cm～20cm。光纜敷設(shè)于市區(qū)或有可能開(kāi)挖的地段時(shí),覆土填溝后,應(yīng)在光纜上面30cm處鋪以紅磚作為標(biāo)志,用來(lái)保護(hù)光纜線路。

(2)光纜標(biāo)石埋設(shè)。為方便維護(hù)和搶修時(shí)尋找光纜路由,直埋光纜均應(yīng)設(shè)置標(biāo)石。標(biāo)石是表明光纜走向和特殊位置的鋼筋水泥或石質(zhì)標(biāo)志。光纜標(biāo)石主要分為接頭標(biāo)石、轉(zhuǎn)角標(biāo)石、路由標(biāo)石和監(jiān)測(cè)標(biāo)石四類(lèi)。①接頭標(biāo)石：表明光纜接頭位置。②轉(zhuǎn)角標(biāo)石：標(biāo)定光纜轉(zhuǎn)彎的位置。③監(jiān)測(cè)標(biāo)石：是指監(jiān)視、測(cè)試光纜電氣特性的監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)石。通過(guò)監(jiān)測(cè)標(biāo)石受腐蝕及光纜電氣特性變化等情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做出相應(yīng)的處理。④路由標(biāo)石：表示光纜及其附屬裝置所在確切位置的標(biāo)志。光纜路由直線段每隔100m左右設(shè)一個(gè)標(biāo)石,光纜通過(guò)公路、鐵路、河流時(shí),要設(shè)計(jì)標(biāo)石。在接頭處、地線坑、轉(zhuǎn)彎處及山坡頂部,也要設(shè)立路由標(biāo)石。標(biāo)石必須在回填時(shí)埋設(shè)于光纜左側(cè)1m處(由A端向B端方向),也可埋于光纜溝正中央。地線坑的標(biāo)石應(yīng)埋設(shè)在接地體與引線焊接處。標(biāo)石埋深不小于60cm,外露30cm。

(3)標(biāo)石編號(hào)與表示方法。光纜線路的標(biāo)石編號(hào)方法：以一個(gè)中繼段為單元,由A端向B端依次用羅馬數(shù)字標(biāo)出中繼站序號(hào),用阿拉伯?dāng)?shù)字表示標(biāo)石序號(hào),再用各種記號(hào)標(biāo)畫(huà)在標(biāo)石上,一般采用三位數(shù)碼,從小到大依次排列,中間不要空號(hào)或重號(hào)。同溝敷設(shè)兩條以上光纜時(shí),接頭標(biāo)石兩側(cè)應(yīng)標(biāo)明光纜條別。

2.架空光纜敷設(shè)

將光纜架設(shè)在桿上的敷設(shè)方法稱(chēng)為架空敷設(shè)。其主要應(yīng)用于容量較小、地質(zhì)條件不穩(wěn)定、市區(qū)無(wú)法直埋且無(wú)電信管道、山區(qū)和水網(wǎng)等特殊地形及有桿路可利用的地段。

1)光纜吊線承式選擇架空光纜的支承方式有吊線托掛式和吊線纏繞式兩種。因光纜具有一定重量,且機(jī)械強(qiáng)度較差,所以在桿路上必須另設(shè)吊線,用掛鉤或掛帶把光纜托掛在吊線上。光纜吊線承式的選擇,要根據(jù)所掛光纜的形式、重量、標(biāo)準(zhǔn)桿距和線路所在地區(qū)的氣象負(fù)荷來(lái)確定。

2)光纜吊線的裝設(shè)

(1)光纜吊線裝設(shè)的基本要求。①為了保證光纜線路的安全,一條光纜線路上吊線一般不得超過(guò)4條。②電桿上的吊線位置,應(yīng)保證架掛光纜后,在最高溫度或最大負(fù)載時(shí),光纜到地面的距離符合要求。③同一桿路上架設(shè)兩條以上吊線時(shí),吊線間的距離應(yīng)符合要求。④新設(shè)的光纜吊線,一擋內(nèi)只允許一個(gè)接頭。

(2)光纜吊線的裝設(shè)方法。①中間桿的裝設(shè)。光纜吊線在中間桿的裝設(shè),不同電桿有不同的方法。木桿一般在電桿上打穿釘洞,用穿釘和夾板固定吊線;混凝土電桿采用穿釘法(電桿上釘預(yù)留孔)、鋼箍法和光纜吊線鋼扣法。光纜吊線距桿頂?shù)木嚯x不得小于50cm。光纜吊線的坡度變更一般不得超過(guò)桿距的5％,若大于5％,電桿上應(yīng)設(shè)置輔助線。

②角桿的裝設(shè)。角桿上裝設(shè)夾板時(shí),夾板的線槽應(yīng)在上方,夾板的槽口由光纜吊線的合力方向而定。電桿為內(nèi)角桿時(shí),槽口應(yīng)背向電桿;電桿為外角桿時(shí),槽口應(yīng)面向電桿。③終端桿、轉(zhuǎn)角桿的裝設(shè)。終端桿和角深大于15m的轉(zhuǎn)角桿上的光纜吊線應(yīng)做終結(jié),如終端桿和轉(zhuǎn)角桿因地形限制無(wú)法終結(jié)時(shí),應(yīng)將光纜吊線向前延伸一擋或數(shù)擋,再做吊線終結(jié)。光纜吊線終結(jié)的方法一般有U形鋼絞線卡子法、雙槽夾板法和鐵線另纏法。

3)光纜吊線的原始垂度在不同負(fù)荷區(qū),對(duì)各種形式的光纜吊線,吊掛光纜前的原始垂度應(yīng)符合規(guī)定。在20℃以下時(shí),允許偏差不大于標(biāo)準(zhǔn)垂度的10％;在20℃以上時(shí),允許偏差應(yīng)不大于標(biāo)準(zhǔn)垂度的5％。

4)光纜架掛

(1)架掛光纜的基本要求。①每條光纜吊線一般只允許架掛一條光纜。②光纜在電桿上的位置應(yīng)始終一致,不得上、下、左、右移位。③光纜在電桿上分上、下兩層掛設(shè)時(shí),光纜間距不應(yīng)小于450mm。

④光纜一般不與供電線路合桿架設(shè)。⑤光纜架掛前應(yīng)測(cè)試光、電特性,合格后才能架設(shè)。⑥光纜與其他建筑間的最小凈距離應(yīng)符合要求,否則應(yīng)采取保護(hù)措施。⑦光纜掛鉤的托掛間距為50cm,偏差不大于±3cm,電桿兩側(cè)的第一個(gè)掛鉤距吊線夾板25cm,偏差不大于±2cm。

(2)光纜架掛的基本方法。架空光纜的敷設(shè)方法較多,我國(guó)目前較多地采用托掛式。托掛式施工方法一般有機(jī)動(dòng)車(chē)牽引動(dòng)滑輪托掛法、動(dòng)滑輪邊放邊掛法、定滑輪托掛法、預(yù)掛掛鉤托掛法等。托掛過(guò)程如圖2-26所示。圖2–26托掛過(guò)程

【提示】①托掛過(guò)程中,纜盤(pán)附近的光纜呈松弛狀態(tài),但不能拖地。②每個(gè)桿距間一般掛5～10個(gè)滑輪。2.5.2光纜的接續(xù)光纜接續(xù)分為光纖接續(xù)和光纜護(hù)套接續(xù)兩部分。光纖接續(xù)一般可分為固定連接和連接器連接兩種形式。光纜護(hù)套接續(xù)一般可分為熱接法和冷接法兩大類(lèi)。此處主要介紹光纖接續(xù)。光纜接續(xù)一般按以下步驟進(jìn)行:①剝開(kāi)光纜,除去光纜護(hù)套；②清洗、去除光纜內(nèi)的石油填充膏；③捆扎好光纖,采用套管保護(hù)時(shí),應(yīng)預(yù)先套上熱縮套管；④檢查光纖芯數(shù),進(jìn)行光纖對(duì)號(hào),核對(duì)光纖色標(biāo)是否有誤；⑤加強(qiáng)芯接續(xù)；⑥各種輔助線對(duì)(包括公務(wù)線對(duì)、控制線對(duì)、屏蔽地線等)接續(xù)；

⑦光纖的接續(xù)；⑧光纖接頭的保護(hù)處理；⑨光纖余纖的盤(pán)留處理；⑩完成光纜護(hù)套的接續(xù)；光纜接頭的保護(hù)?，F(xiàn)對(duì)光纜接續(xù)中常用的方法進(jìn)行介紹。

1.光纖固定接續(xù)的操作方法光纖固定接續(xù)是光纜線路施工中最常用的一種接續(xù)方法,大都采用熔接法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是光纖的連接損耗低,安全可靠,受外界因素的影響小。光纖熔接操作一般分為光纖端面的處理、光纖的接續(xù)安裝、光纖的熔接(或冷接)、光纖接頭的保護(hù)、余纖的收容等幾個(gè)步驟。現(xiàn)以AV6491型光纖熔接機(jī)為例,介紹光纖接續(xù)的