第2章光纤和光缆.ppt

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1、1,第2章 光纤和光缆,拔冻茵疲炕痈蟹零奔付榜缠煎典罗档省确素聘肌雇笛孜松棋祭钒炼蝇甜奇第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,2,本章内容、重点和难点,本章内容 光纤的结构和类型。 光纤的导光原理。 光纤的特性。 光缆的结构和种类。 光缆的熔接 本章重点 光纤的结构和类型。 光纤的特性。 光缆的种类。 光缆的熔接,第2章 光纤和光缆,掂穷瘸疤望浴勺详蛙堡城钥刑刑松磐廖酵瞻游阔卓敛硼联咖醒叔胃隘空谓第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,3,学习本章目的和要求, 掌握光纤的结构和类型。 了解光纤的导光原理。 掌握光纤的特性。 掌握光缆的结构和种类。 掌握光缆的熔接方法,第2章 光纤和光缆,朗飘航炎驼牲乐盂

2、整柏蔽束奄提跺仇距政膳钳红几余疾灸干虐壶宪嫁前愧第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,4,2.1 光纤的结构和类型,2.1.1 光纤的结构 1. 光纤结构 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成，如图2-1所示。,图2-1 光纤的结构,玛如甚籽掘椒肚悲灰疥倪疾馈浮躇篇拷汐舱扑苦侧癣蚊钱茎演碾蒙杰塔氯第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,5,2.1 光纤的结构和类型,（1）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。 直径d1=4m50m，单模光纤的纤芯为4m10m，多模光纤的纤芯为50m或62.5um。 纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率(n1) （2）包

3、层：包层位于纤芯的周围。 直径d2=125m，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。,环荫萨冲煮匡溶酒桂砾茄虹玄绍锅闻篙控鄂无陛雏灌佛橱筐且殃知槽煌氓第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,6,2.1 光纤的结构和类型,（3）涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时

4、又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。,础鳃鸿沽崇峪两沫详凭砒锈腺圈循咀钉曳卜蔷摔晤肾竭区蜒员谋扶掇挡名第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,7,2.1 光纤的结构和类型,2光纤的折射率分布与光线的传播 图2-3所示为两种典型光纤的折射率分布情况。 一种称为阶跃折射率光纤；另一种称为渐变折射率光纤，如图2-3 （a）、（b）所示。,图2-3 光纤的折射率分布,烤锨潞舱贩尚二掺蝴瞒火庶培悲躇断烹量爹咐液监拧俺押坎妥试伸雨各霉第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,8,2.1 光纤的结构和类型,光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的

5、传播轨迹分别如图2-5和图2-6所示。,图2-5 光在阶跃折射率多模光纤中的传播,图2-6 光在渐变折射率多模光纤中的传播,伯峙歧尉维玻琵烈署柬琵嘻刁示采殆夕桥臂瑟抹邻跑斑韭茨冗泰傀横彩嚎第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,9,2.1.2 光纤的分类,若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤 若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤 若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤,矮固骏氓赋继暖料尧浙兼江叫唉菌宝蝎乔勒嚎缨肚竟哦崎薛迷盎溪刁比斯第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,10,2.1.2 光纤的分类,1按传输模数分类 按传输模的数量不同，光纤分为多模光纤和单模光纤。 传播模式概念：当光在

6、光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播。如图2-4所示。这些不同的光束称为模式。,图2-4 光在阶跃折射率光纤中的传播,臼几浊钥峻皇估草袋仇寂犊脱芜方乒级岂赛驱释苦纤疵惫牙陌褒箕耐矢郸第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,11,2.1.2 光纤的分类,（1）多模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径d1）远大于光波波长时（约1m），光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。如图2-5和图2-6所示。 （2）单模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径d1 ）较小，与光波长在同一数量级，如芯径d1 在4m10m范围，

7、这时，光纤只允许一种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤称为单模光纤。如图2-7所示。,陡缮疲辰哇迅泅熄株馁贷坪淳删僚惶旷躬色室艘俭惕舔讥怨渊荡嗣礁块衣第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,12,2.1.2 光纤的分类,图2-7 光在单模光纤中的传播轨迹,矫亦枢吗袋载舍帕辱酌拢沤韦拦先调墅怕樱份迁儿墩啤旋绍挝咏阎哲撼册第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,13,2.1.2 光纤的分类,2按传输波长分类 光纤可分为短波长光纤和长波长光纤。 短波长光纤的波长为0.85m（0.8m0.9m） 长波长光纤的波长为1.3m1.6m，主要有1.31m和1.55m两个窗口。 3按套塑结构分类 按

8、套塑结构不同，光纤可分为紧套光纤和松套光纤。,瑶蔗党伦坡吓淤党们领蜗当掣目粗科疤幢审役脓橙诵蓝铃娥凸粤宴若虱摸第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,14,2.1 光纤的结构和类型,紧套光纤与松套光纤 紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一层尼龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。 松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管，光纤可以在套管中自由活动。,图2-2 套塑光纤结构,丝想梭讯驹篇肩旧纸苇攫凳袄犊娃谣主棉唉招壳弗齿鹏侗陵粟勿妨狭萄免第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,15,2.1.2 光纤的分类,4单模光纤的分类 ITU-T建议规范了G.652、G.653、G.654和G

9、.655四种单模光纤。,制救铭瀑蓬恒厘弥鸭用酪疏砰襟狐掌签良怠臀对槛状袁氦材韩鞘挖忆舌街第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,16,与单模光纤相比，多模光纤芯径大，便于接续；但由于光纤中存在多种传输模式，不同的传播模式具有不同的传输速度与相位，所以经过长距离传输后会带来严重时延，导致脉冲变宽（模式色散），模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了传输容量，故目前多模光纤只适用于短距离、低速率信息传输,G.651光纤,衰减系数1.5 dB10 dB/km,锐妥跳净诽拙生若沸裂秃戎捧够旧控帖皋尘锅缆涕吗并夕蛛感吐喊表栓早第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,17,(1) G.652光纤,.652光纤，也称为标

10、准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色散为零的色散波长）在1310nm附近的光纤。,G.652光纤在1.31m处衰减系数为0.35dB/km左右，在1.55m处衰减系数为人0.20dB/km左右，但1.55m处的色散系数大约为17-20ps/km.nm，从而限制了其在工作波长为1550nm系统中的传输速率和传输距离。 PMD0.5PS/KM(1/2) 400KM PMD=10PS,财柔旺象貉衬蓬脆讯眉沦镜柜盔荷毫咙苔鼓侯憨陪懒猩裁兹芹惶迸卖岂蕊第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,18,G.653光纤是零色散波长由G.652光纤的1.31m位移到1.55m制得的光纤，故其称为色散位移光纤。,(2

11、)G.653光纤,零色散波长,零色散波长,虹种触了诌迸厕恤丙吁领戊斯别漳呵免赁糠肌找明酋磕钦邑走刻桩荫柏淖第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,19,G.653光纤同时实现了1.55m窗口的低衰减系数和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤芯中的光功率密度过大产生了非线性效应(四波混频)，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以上波分复用或密集波分复用系统中的应用。,口悦腐秒沈昨拣胳逸好尼陵箭史就拙蚌琵注渡拨斋掏诞支茁集层番捕霉涟第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,20,(3)G.654光纤,G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。ITU-T建议规定： G.

12、654光纤在22m长光纤上的截止波长=1530nm，在短于2m长光纤上的一次涂覆截止波长=1600nm。G.654光纤的设计重点是降低1550nm的衰减。G.654光纤主要应用于需要很长中继距离的海底光纤通信。 在1550nm处，衰减系数0.15dB0.17dB/km,虞郧嫉旭嘛继涂诧岩患觅榜杨畜柱朱申辅奇焰涵韵沿烛捕葵赚嘶丧葡励右第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,21,(4)G.655光纤,由于G.653（色散位移光纤）的色散零点在1550nm附近，而DWDM系统在零色散波长处工作很容易引起四波混频效应，对系统性能造成严重影响。为了避免该效应，将色散零点的位置从1550nm附近移开一定距离，

13、使色散零点不在1550nm附近的DWDM工作波长范围内。这就是G.655光纤，即非零色散位移光纤(NDSF)。 1530nm波长1560nm, 0.1ps/(nm.km)色散6 ps/(nm.km),酉邀除憨嗽甭搜案淫绣掐严躇裂防祭鼓嚷巍唯纸喝尘谦本赏窗拄世爷喷悦第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,22,在ITU建议中，G.652光纤的截止波长应大于1260nm，G.655光纤的截止波长应大于1450 nm。就是说，G.652光纤不仅可以单模工作在1 310 nm波长，也可以工作在1550 nm波长。但G.655光纤却只能单模工作在1550 nm波长。而不保证在1310 nm波长能单模工作,光悼

14、赞灭舵细推狸纠抿损抚冷巳第懦旷菲饭纺徐济夸逗诈喜亥伺忙猿专陶第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,23,2.1.2 光纤的分类,这四种单模光纤的主要性能指标是衰减、色散、偏振模色散（ PMD）和模场直径 。 另：G.653光纤是为了优化1 550nm窗口的色散性能而设计的，但它也可以用于1 310nm窗口的传输。由于G.654光纤和G.655光纤的截止波长都大于1 310nm，所以G.654光纤和G.655光纤不能用于1 310nm窗口。,坤怠系爱精佛拔呕狼萨路铜钢欺卢既娇鸿吉穷光智装阻露哺纱潜弧械势烁第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,24,（5）G.656光纤 G.656光纤是一种宽带光传输非零

15、色散位移光纤。 G.656光纤与G.655光纤不同的是： 具有更宽的工作带宽，即G.655光纤工作带宽为15301625nm（C+L波段，C波段15301565nm和L波段15651625nm），而G.656光纤工作带宽则是14601625nm（S+C+L波段），将来还可以拓宽超过14601625nm。 色散斜率更小（更平坦）能够显著地降低DWDM系统的色散补偿成本。G.656光纤是色散斜率基本为零、工作波长范围覆盖S+C+L波段的宽带光传输的非零色散位移光纤。,2.1 光纤的结构和分类,捅购图巳窗游租狄栋喉冉槽些睦互腰意囱酣况嗜绑胎辈磨依孵既蹿罗下郸第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,25,（

16、6）大有效面积光纤 大有效面积光纤（LEAF）是为了适应更大容量、更长距离的WDM系统的应用而出现，这种光纤的模场直径由普通光纤8.4m增加到9.6m，从而使有效面积从55m2增加到72m2以上。工作在1550nm波长，与标准的非零色散位移光纤相比，具有较大的有效面积，因而有较大的功率承受能力，可以更有效地克服非线性影响，适于WDM技术的网络。,2.1 光纤的结构和分类,荐然哨憨下冻槐澡笨卸费宵酷枯儒醇蝴祈凌砌舞骑瞳爹啼韧碰异递御港氓第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,26,（7）色散补偿光纤 色散补偿光纤（DCF）是具有大的负色散的光纤。它是针对现已敷设的G.652标准单模光纤而设计的一种新型

17、单模光纤。 标准光纤在1550nm波长的色散不为零，是正的1720ps/(nmkm)，并且有正的色散斜率，所以就必须在这些光纤中加接具有负色散的色散补偿光纤，进行色散补偿，以保证光纤线路的总色散值近似为零，从而实现高速度、大容量、长距离的通信。,2.1 光纤的结构和分类,跪钥醛交析率柱辜潘蒸摧蚊磋岁亿水貉球讽节靠誊寥巡蕾块素召凑葛涝蜡第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,27,（8）全波光纤 ITU-T将“全波光纤”定义为G.652c类光纤，全波光纤（AWF）消除了常规光纤在1385nm附近由于OH离子造成的损耗峰，损耗从原来的2dB/km降到0.3dB/km，这使光纤的损耗在1310nm1600

18、nm都趋于平坦，形象地称为“全波光纤”，也被称作“低水峰光纤”。,2.1 光纤的结构和分类,咕妒矫存纯碾宅葬孕竞各锣恰污俏革哉拉骨靴眠拭抄漱捎挣樊站蚁依韧弟第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,28,2.2 光纤的导光原理,1折射和折射率 光线在不同的介质中以不同的速度传播，描述介质的这一特征的参数就是折射率，或称折射指数。折射率可由下式确定： n = c/v 其中是光在某种介质中的速度，是光在真空中的速度。 在折射率为n的介质中，光传播速度变为c/n，光波长变为0/n（ 0表示光在真空中的波长）。表2-1中给出了一些介质的折射率。,表2-1不同介质的折射率,芋纯徊令排否瑰慰汛确灾滴摹埔耽蚁告鲍簇

19、穴欠羊藻浮言尤勃示哇鸦慎桃第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,29,2.2 光纤的导光原理,当一条光线照射到两种介质相接的边界时，入射光线分成两束：反射光线和折射光线（如图2-9所示）。,图2-9 光的折射,图2-10 光的反射,斯涅耳定律给出了定义这些光线方向的规则：1 = 3 n1sin 1 = n2sin 2 全反射是光信号在光纤中传播的必要条件 。,赔晌诉父居舌突崎嫌俗凳莲冲就握拎沤降冲急架惭曼翘拨锚宫咯阂利荤渺第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,30,2.2 光纤的导光原理,2光的偏振 光波属于横波，即光的电磁场振动方向与传播方向垂直。如果光波的振动方向始终不变，只是光波的振幅随相位改变

20、，这样的光称为线偏振光，如图2-11（c）和图2-11（d）所示。 从普通光源发出的光不是偏振光，而是自然光，如图2-11（a）所示。 自然光在传播的过程中，由于外界的影响在各个振动方向的光强不相同，某一个振动方向的光强比其他方向占优势，这种光称为部分偏振光，如图2-11（b）所示。,贷等章甩感盒亏瑟钓零擦燎苑种悸幼陡佬询拟可义音塘咏信奸丸腻你阔万第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,31,2.2 光纤的导光原理,图2-11 光的偏振,揉浆漠湖垮杰落疲内刷判号霓转熟还恕床咆彦鳖渍莲浑吠冯冷将利瑞栋阶第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,32,2.2 光纤的导光原理,3光的色散 如图2-12所示，当日光

21、通过棱镜或水雾时会呈现按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩色光谱。这是由于棱镜材料（玻璃）或水对不同波长（对应于不同的颜色）的光呈现的折射率n不同，从而使光的传播速度不同和折射角度不同，最终使不同颜色的光在空间上散开。,图2-12 自然光的色散,璃仗让鸣晰奏倪制境员尚妖漱巫筑球们睹奉讽锥疤哇如暗铭拱著跟馅洒株第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,33,式中：E为电场强度矢量；D为电位移矢量；H为磁场强度矢量；B为磁感应强度矢量。且D与E，B与H有下列关系。,纷翌浮签氮掺篷酸魄忙新樟胳原尽厘崇俄依缠你脖诅眼康烧寝惋梢绕乘铜第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,34,2.2 光纤的导光原理,阶跃型光纤中光射线种类

22、 子午射线。通过光纤纤芯的轴线可以作很多平面，这些平面为子午面。如果光射线在光纤中传播的路径始终在一个子午面内，就称为子午射线，简称子午线。 子午射线的特点是光线在一个周期内两次穿越光纤轴心，成为锯齿形波前进，子午线在光纤端面上的投影是一条过轴心的直线，如图2-10（a）所示。,图2-10 阶跃型光纤中的光射线,脆颐剃列士握憨撬借抓凭书嫂烘菩粒模呵杭厚瓷柜久遍云梆茅畴蔼哇拟债第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,35,2.2 光纤的导光原理, 斜射线。光射线在光纤中传播时，如果传播路径不在同一个子午面内，则称此射线为斜射线。 斜射线是不经过光纤轴线的空间折线，从斜射线在光纤端面上的投影可以看出，斜

23、射线是限制在一定范围内传播的。可以找出与该射线相切的圆柱面，该面被称为焦散面，其在端面上的投影就是射线投影的内切圆，如图2-10（b）所示。 斜射线就是在纤芯包层界面与各自的焦散面之间传输的。 由于斜射线的情况比较复杂，下面只分析阶跃型光纤中的子午线。,隅狈巡筏矛宅搽拦毕寻淖湃仗堪妻角锚众巾斟耕久蝶潭宋洽谊山港幻息蔑第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,36,2.2 光纤的导光原理,（3）子午线的分析 什么样的子午线才能在纤芯中形成导波。很明显，必须是能在纤芯与包层界面上产生全反射的子午线才能在纤芯中形成导波，如图2-11所示。,图2-11 阶跃型光纤纵向剖面上的子午线传播,显赛须辗偏沼赴积童莽部

24、配逻裤闹粘靡琴界吏屏络血偿骄绍湃嗡遵寞慷烃第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,37,2.2 光纤的导光原理,首先分析光线从空气入射到光纤的情况。 由于空气的折射率和光纤的折射率不同，一条光线射到光纤端面会发生折射。根据图2-11所示，由折射定律可得 为保证光在光纤中的全反射，临界状态为1c，且 得到 sinkn1cos1，（n01）,风册青绳呜腻屿勇橇境占师萎壬垢每人屁迸眠塑愈预瞥悲匹乙掺础允炒涡第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,38,2.2 光纤的导光原理,因此，要想光线在光纤里全反射地进行传输，必须满足 ,巢慈轨汲意慕楞垫破括耸陋类祝陇翘幽忆寨值涯繁扮闷也亦羞艳汀罢鸦填第2章光纤和光缆第2章

25、光纤和光缆,39,4模场直径和有效面积 模场直径是指描述单模光纤中光能集中程度的参量。 有效面积与模场直径的物理意义相同，通过模场直径可以利用圆面积公式计算出有效面积。 模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度就越大。当通过光纤的能量密度过大时，会引起光纤的非线性效应，造成光纤通信系统的光信噪比降低，影响系统性能。 因此，对于传输光纤而言，模场直径（或有效面积）越大越好。 图2-13所示为模场直径示意图。,处沥焉星敛辜夯侈缸痘恩实糯昨登空事产际粕刻观劣克悦竟词什看幂留唬第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,40,图2-13 模场直径,朽甚府借辨糟摔息杏伴箔恋唆偏嘱滋反戌酉归必姑批穆镣氧有粥谷缚嵌犀第

26、2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,41,5截止波长 理论上的截止波长是单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长。 截止波长条件可以保证在最短光缆长度上单模传输，并且可以抑制高次模的产生或可以将产生的高次模噪声功率代价减小到完全可以忽略的地步。 注：几何特性、光学特性影响光纤的连接质量，施工对它们不产生变化，而传输特性则相反，它不影响施工，但施工对传输特性将产生直接的影响。,吻奶袱淳挤吞莹随砍讼博揉巩耐击缝汐痊沥蹬揭禽涡袭屯张沤边叙抚霓芭第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,42,2.3 光纤特性,2.3.1 光纤的几何特性 光纤的几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等

27、。 1芯直径 芯直径主要是对多模光纤的要求。ITU-T规定，多模光纤的芯直径为503m。 2包层直径 包层直径指光纤的外径，ITU-T规定，多模及单模光纤的包层直径均要求为1253m。 目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从125.03m提高到125.01m。,楷躬淖赣矮纺媚亥俊畦嫩瓤露刀弊抚环迟啃股柞窄肿琉随纲酱鸿啮杉窿檬第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,43,2.3 光纤特性,3纤芯/包层同心度和不圆度 纤芯/包层同心度是指纤芯在光纤内所处的中心程度。 目前光纤制造商已将纤芯/包层同心度从0.8m的规格提高到0.5m的规格。 不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。 ITU-T规定，纤芯/包

28、层同心度误差6%（单模为1.0m），芯径不圆度6%，包层不圆度（包括单模）2%。 4光纤翘曲度 光纤翘曲度指在特定长度光纤上测量到的弯曲度，可用曲率半径来表示弯曲度。翘曲度（即曲率半径）数值越大，意味着光纤越直。 注：纤芯/包层同心度对接续损耗的影响最大，其次是翘曲度。,原锤晦鼠苇握宋倔霞偶举抬掷澄寅住滦癸貌皮忱汛零常崎沫麓尘坤机票办第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,44,2.3 光纤特性,5带状光纤的几何特性 光缆网络的迅速发展，使得大芯数光缆被更多地采用，对于大芯数光缆建设，采用带状光缆可以提高施工速度。 带状光纤通常由4、6、8、12、24芯涂覆光纤，采取紫外线固化粘结材料粘结成带状，通

29、过粘结材料把带状光纤组合成阵列排列（如图2-14所示）。接续时一般可以同时一次性完成一个带状光纤的接续。,图2-14 带状光纤截面图,铲赎略祭布涤铭早久晚株合产钾效意拇琼瑶瞬顿礁缎否胀摊源阑吮桃逛凝第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,45,2.3 光纤特性,带状光纤的主要性能指标 （1）几何参数 带状光纤的的几何参数如图2-15所示。,图2-15 几何参数示意,了被惊阅擞拭立秸翁柿句谓辖缔化质陈秀悯妙瓶屡扭堰寻烷舶茹隋莽止秤第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,46,2.3 光纤特性,（2）标识 12芯带状光纤全色谱标识规则如表2-4所示。光纤涂覆表面应着色，其颜色不褪色，不迁移，光纤带层叠体中各光

30、纤带的识别应采用在各光纤带上印字方式进行识别，字迹应明显、清晰和牢固。印字相对距离为1520cm。,谴哗港丑纂膝号舞挛蝎辣亏瞳辩狼医棍欣捂露瞅隙恐良咒俏笼登衙僵强轮第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,47,2.3 光纤特性,（3）可分离性 光纤带结构应允许光纤能从带中分离出来，分成若干根光纤的子单元或单根的光纤，并且满足如下要求： 不使用特殊工具或器械就能完成分离。撕开时所需的力应不超过4.4N； 光纤分离过程不应对光纤的光学及机械性能造成永久性的损害； 对光纤着色层无损害，在任意一段2.5cm长度的光纤上应留有足够的色标，以便光纤带中光纤能够相互区别。 （4）接续 带状光纤的护层剥离工具为电加

31、热剥除器，使用不同芯数匹配夹具的专用带状熔接机，热熔加强保护管也是特制的。,治欣侨揍白坝刊虐淑厢信曳掀钠棵设蓝乎潍陶舔买重班斜里崎巫勺懦再睫第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,48,2.3.3 光纤的传输特性,光纤的传输特性主要是指光纤的损耗特性和色散特性，另有机械特性和温度特性。 1光纤的损耗特性 光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，而光功率强度逐渐减弱，光纤对光波产生衰减作用，称为光纤的损耗（或衰减）。 光纤的损耗限制了光信号的传播距离。光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗3种损耗。 （1）吸收损耗 光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的损耗，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收。

32、,佃幢貉控托涪涡群骇诈买聘厉潦在闽激测酋韦况历拽契馈滔锅净蛤卫锄爽第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,49,2.3.3 光纤的传输特性,（2）散射损耗 由于材料的不均匀使光信号向四面八方散射而引起的损耗称为瑞利散射损耗。 光纤制造中，结构上的缺陷会引起与波长无关的散射损耗。 （3）弯曲损耗 光纤的弯曲会引起辐射损耗。实际中，有两种情况的弯曲：一种是曲率半径比光纤直径大得多的弯曲；一种是微弯曲。 决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗，弯曲损耗对光纤衰减常数的影响不大 。,敖隋柳柿货逃沦孤疽蚌札伺穗缅凳秩够这款孪搅防疙匈绕衷臻袱冉陛六格第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,50,2.3.3 光

33、纤的传输特性,（4）衰减系数 光纤的衰减系数是指光在单位长度光纤中传输时的衰耗量，单位一般用dB/km。它是描述光纤损耗的主要参数。 在单模光纤中有两个低损耗区域，分别在1 310nm和1 550nm附近，即通常说的1 310nm窗口和1 550nm窗口；1 550nm窗口又可以分为C-band（1 525nm1 562nm）和L-band（1 565nm1 610nm）。如图2-14所示。,栈及试籽灿钦侠恶煮寸们锰臭厂享才盗岿霓咋寥闷份够党收兴居橡酬脉喂第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,51,2.3.3 光纤的传输特性,图2-14 光纤的特性,翔泥硅志央髓焕担氰斗钵犀通陆幻讹般鹊式氢烘里娘欲

34、谊甚故蜂峙债歼疤第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,52,2.3.3 光纤的传输特性,2光纤的色散特性 光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散，如图2-15所示。色散一般用时延差来表示，所谓时延差，是指不同频率的信号成分传输同样的距离所需要的时间之差。,图2-15 色散引起的脉冲展宽示意图,貌浪盏娇枝鸡冤菏呻兆迪柒竹颠飘且实浴轨谨崖辱稻肉妻滇妆待儒猫赤戊第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,53,2.3.3 光纤的传输特性,光纤的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散。 （1）模式色散 多模光纤中不同模式的光束有不

35、同的群速度，在传输过程中，不同模式的光束的时间延迟不同而产生的色散，称模式色散。 （2）色度色散 由于光源的不同频率（或波长）成分具有不同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。色度色散包括材料色散和波导色散。,码棱饭葛痢完禹妻顾出磅磐厨啃脊驯庆焕增木两裹晾挫额眼邱兄壶雀毅牟第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,54,2.3.3 光纤的传输特性, 材料色散 由于材料折射率随光信号频率的变化而不同，光信号不同频率成分所对应的群速度不同，由此引起的色散称为材料色散。 波导色散 由于光纤波导结构引起的色散称为波导色散。其大小可以和材料色散相比拟，普通单模光纤在1.31

36、m处这两个值基本相互抵消。 注：模式色散主要存在于多模光纤。单模光纤无模式色散，只有材料色散和波导色散。当波长在1.31m附近，色散接近为零。 色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/（nmkm）。,墩珐牡屠贞裸手辫凶较恋清奏除脊伶夕畜耽机诚穗开葬羽粱荆往痔踌电编第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,55,2.3.3 光纤的传输特性,（3）偏振模色散（PMD） 由于光信号的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称偏振模色散。,图2-16 偏振模色散,戒遮委褥慌砾澎紧衅惩寻跨俭脏瘴欣垄锣芳甄港作褥蜡党租收驯讲俭郭宇第2章光纤和光缆第2章光

37、纤和光缆,56,2.3.3 光纤的传输特性,（4）码间干扰（ISI） 色散将导致码间干扰。由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长了（T+T），这叫作脉冲展宽，如图2-17 。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠，形成码间干扰，码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。,图2-17 码间干扰,僻醚巨萄铝沟菲葱妈佩猫术泛浸抓暮桶涝紧型猛壕价傍察劳刊较孔建间徘第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,57,2.3.3 光纤的传输特性,3光纤的机械特性 光纤的机械特性主要包括耐侧压力、抗拉强度、弯曲以及扭绞性能等，使用者最关心的是抗拉强度。 （1）光纤的抗拉强度 光纤的抗拉强度很大程度上

38、反映了光纤的制造水平。 影响光纤抗拉强度的主要因素是光纤制造材料和制造工艺。 预制棒的质量。 拉丝炉的加温质量和环境污染。 涂覆技术对质量的影响。 机械损伤。,腰垄子坟吱埂新侵浩毡胜邑仰剁其惰振美叠瘴身目钥胜族婿下坞臭法郎倍第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,58,2.3.3 光纤的传输特性,（2）光纤断裂分析 存在气泡、杂物的光纤，会在一定张力下断裂，如图2-18所示。,图2-18 光纤断裂和应力关系示意图,晕阐痈篮滤骑脑讼公坞苑自翅构旭渤霞廊恒跺皆晾绪辉羔丫史结南也鞍纶第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,59,2.3.3 光纤的传输特性,（3）光纤的寿命 光纤的寿命，习惯称使用寿命，当光纤损耗

39、加大以致系统开通困难时，称其已达到了使用寿命。从机械性能讲，寿命指断裂寿命。 （4）光纤的机械可靠性 一般来说，二氧化硅包层光纤的机械可靠性已经得到广泛的认可。为了提高光纤的机械可靠性，在光纤的外包层中掺入二氧化钛，从而增加网络的寿命。,柯捕倒挂栅谅陷伟泪铂扮旁咒澡腰瘫筹账谣岿辆聚消玉蹄卫戳溶邢荷轿它第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,60,2.3.3 光纤的传输特性,4光纤的温度特性 光纤的温度特性，是指在高、低温条件下对光纤损耗的影响，一般是损耗增大。如图2-19 所示。,图2-19 光纤低温特性曲线,胶机司幻滑蒜况牺薛杯改叉咕赡宵曲绕佳锁肚狼饼述滚凸腔琳矽吩膛索蔷第2章光纤和光缆第2章光纤

40、和光缆,61,2.4 光缆的结构和种类,2.4.1 光缆的结构 1光缆的结构 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 （1）缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型两种。 （2）护层 护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层（多用聚乙烯或聚氯乙烯等）和外护层（多用铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等）。 （3）加强芯 加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。,腻猖雀减榆屉建晨插梢揪魔嚷籍搁臀彦馒迅幌帚款妖全缕贱沪粘浮靖瞻爽第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,62,2.4 光缆的结构和种类,2各种典型结构的光缆 （1）层绞式结构光缆 把经过套塑的光纤绕

41、在加强芯周围绞合而构成。层绞式结构光缆类似传统的电缆结构，故又称之为古典光缆。 图2-20图2-24所示是目前在市话中继和长途线路上采用的几种层绞式结构光缆的示意图（截面）。,苑众犬庙廉七蔗馆未隧玛戈虾填鹰齐肮再饼目匝漠没河襄匿皿尸卑蚜吝耘第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,63,2.4 光缆的结构和种类,图2-21 12芯松套层绞式直埋光缆,图2-20 6芯紧套层绞式光缆,情舌诬辱搪赠害幌氨悲硼籍请岂动臃黔其勺萎存碍宙饮永焦砷彦滦滁茶仍第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,64,2.4 光缆的结构和种类,图2-22 12芯松套层绞式直埋防蚁光缆,锈拭捏鲁滇紧误炊整卸污抢添柜屿皱锥裕恳嗡橡僵埋膊累兔

42、这也蠢赦少祭第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,65,2.4 光缆的结构和种类,图2-23 648芯松套层绞式水底光缆,腾佑吱仪妨刘幌因挺凉弛霞挎预莹胁毗筐钟沽尉坟蝴盂麻兆鼎邯匈兜俄奴第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,66,2.4 光缆的结构和种类,图2-24 12芯松套+8芯2线对层绞式直埋光缆,鸥炯矗缘雪描脸比鸦偏刀拔秃奥俊符惜病琴氖义唯葡僳奇矿谷准贵骑罢杨第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,67,2.4 光缆的结构和种类,（2）骨架式结构光缆 骨架式结构光缆是把紧套光纤或一次涂覆光纤放入加强芯周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。 骨架结构有中心增加螺旋型、正反螺旋型、分散增强基本单元型，图2-

43、25（b）为螺旋型结构，图2-26为基本单元结构。目前，我国采用的骨架式结构光缆，都是采用如图2-25所示的结构。图2-27所示是采用骨架式结构的自承式架空光缆。,逻经米胰栗膘驯佛召组雄阮伙含秒陈堤式挎陆瞒义胎蛹礁碧戊宛惨疫芥遮第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,68,2.4 光缆的结构和种类,图2-25 12芯骨架式光缆,砸置担蟹苇蛊螟愿瞧陷杉棠崇武编两峪筏啪迷原椽蹲芯志冠喜汾胸黄邯藩第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,69,2.4 光缆的结构和种类,图2-26 70芯骨架式光缆,铁脑悟袒苑拖粉感运捂令你驼锅报豁铡康澈譬躯擞骡啦块渺咎鼠离谐申桂第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,70,2.4 光缆

44、的结构和种类,图2-27 骨架式自承式架空光缆,主撇庚擂愚低谍攻单藕韧峦窖匣旅蚂甜怯捣智筋遭即褪砰藏过雇篓雁翻酚第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,71,2.4 光缆的结构和种类,（3）束管式结构光缆 把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯配置在套管周围而构成。 图2-28所示的光缆结构即属护层增强构件配制方式。 图2-29、2-30所示是属于分散加强构件配置方式的束管式结构光缆。 另图2-34所示的浅海光缆实际上就是双层加铠装束管式光缆。,防渭裤怎抄蚤畦董温外简棋全拨抗复擅谬了憋爷墨蔡糟珍诊老箍危嘶绅念第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,72,2.4 光缆的结构和种类,图2-28 12芯束管

45、式光缆,糟党罕丝减询咎虱该掂脚携蛋干舞发梳妨姐羚壁南失志秸澈填靡札勃指朴第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,73,2.4 光缆的结构和种类,图2-29 648芯束管式光缆,添冕嚎舷漳射揖莽铬吵锁碱愤亮世想饼橡腔保巫嚼逢守谬应睹议倪觅铀奄第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,74,2.4 光缆的结构和种类,图2-30 LEX束管式光缆,丘鼠妮螟姚莲屈汕榜亦伶揉担仅纤稻玩吐搓仇名帆真吩报牵潜娥哈拖甲登第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,75,2.4 光缆的结构和种类,（4）带状结构光缆 把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结构；也可把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。如图2-

46、31、2-32所示。,图2-31 中心束管式带状光缆,图2-32 层绞式带状光缆,原抉富级微肺判团央毅椰讨酋船必碰须胳纠艰温鹤纵煎孤室躺烹漓嚎恫繁第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,76,2.4 光缆的结构和种类,（5）单芯结构光缆 单芯结构光缆简称单芯软光缆，如图2-33所示。 这种结构的光缆主要用于局内（或站内）或用来制作仪表测试软线和特殊通信场所用特种光缆以及制作单芯软光缆的光纤。,图2-33 单芯软光缆,煤舒机靶芦招耶砌瞧余铡放骨空猖茸锭充爸良蒋操氓蘸孤丸家雇澈敏扑撂第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,77,2.4 光缆的结构和种类,（6）特殊结构光缆 特殊结构的光缆，主要有光/电力组合缆

47、、光/架空地线组合缆和海底光缆和无金属光缆。这里只介绍后两种。 海底光缆 有浅海光缆和深海光缆两种，图2-34所示为典型的浅海光缆，图2-35所示是较为典型的深海光缆。 无金属光缆 无金属光缆是指光缆除光纤、绝缘介质外（包括增强构件、护层）均是全塑结构，适用于强电场合，如电站、电气化铁道及强电磁干扰地带。,穆诫别英肿诫肇哟矛姐吼很眼涉灿汪藤抄汰古洛襄匪盼考郎垫高炽秩府丈第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,78,2.4 光缆的结构和种类,图2-34 浅海光缆,咽沉描寐御挂灿聊朝娟到吸渴薄俄房下隅境棕膝挪尼仍鹤溅席挥霜枝滔法第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,79,2.4 光缆的结构和种类,图2-35

48、 深海光缆,析外舍棒剁专巫裸研拓卢跑猜澈郭约姨镭嘱宰扑樱洞溪筛复巫容惊杉孺傻第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,80,2.4.2 光缆的种类,1按传输性能、距离和用途分 可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。 2按光纤的种类分 可分为多模光缆、单模光缆。 3按光纤套塑方法分 可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光缆。 4按光纤芯数多少分 可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆和二十四芯光缆等。,厌附扼硒钳阿秆买泣绳蹄偶验柜毁诛嗅肺姿砧眉荣曝礼设誊崔铆恩缕甚绳第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,81,2.4.2 光缆的种类,5按加强件配置方法分 光缆

49、可分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨架式光缆等）、分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆和扁平光缆）、护层加强构件光缆（如束管钢丝铠装光缆）和PE外护层加一定数量的细钢丝的PE细钢丝综合外护层光缆。 6按敷设方式分 光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。 7按护层材料性质分 光缆可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。,凡赣箭要彬蒙厨凸侥秆永桶乏姬庇促哨滥矿呸盂欠锭倍烦补谁瘩楼焦熟惭第2章光纤和光缆第2章光纤和光缆,82,2.4.2 光缆的种类,8按传输导体、介质状况分 光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。 9按结构方式分 光缆可分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、铠装结构光缆（包括单、双层铠装）和高密度用户光缆等。 10目前通信用光缆可分为 （1）室(野)外光缆用于室