光纤光缆基础知识.doc

项目1-2 光缆识别 任务1 光缆工程施工项目1-2 光缆识别 教学活动场所：光缆工程技能实训室 教学方式：引导 学习活动：小组讨论学习、训练目标描述学时： 4了解光纤的结构和类型、特性。掌握光纤的导光原理。掌握光缆的结构、种类、型号、端别。根据需要确定缆内光纤纤芯序号。同时训练学生的表达能力。一、资询、准备阶段首先，老师就光缆工程实训室器材展示柜中的各种类型的光缆分配给各个小组，让各小组同学直观感受一下光缆。 项目及要求说明：各小组经过学习讨论后，详细说明所取到的光缆的结构特征、类型、应用场合、光缆型号及其含义；纤芯数量、光纤结构、特性等。 图1 光缆实物图p 学生小组讨论学习要点：首先，光缆是怎么制作出来的？ 知识连接1、光缆的结构分那几部分？典型的光缆结构有哪几种？ 知识连接2、光缆可以分为哪几类？ 知识连接3、如何识别光缆上的型号？ 知识连接4、如何识别光缆的端别及纤序？ 知识连接6. 典型光纤由几部分组成？各部分的作用是什么? 知识连接 7. 光纤中光是如何传输的？为什么包层的折射率必须小于纤芯的折射率？ 知识连接 8.光纤损耗主要有几种原因？其对光纤通信系统有何影响？ 知识连接9.光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？ 知识连接教师职责： 负责准备相关资料，同时，列出本项任务需要同学们掌握的重要专业知识点。可以提问的方式引导小组讨论学习。二、计划阶段学生根据老师布置的任务，准备相关知识的查找、学习，拟定学习和归纳总结的重点。上交学习计划书。教师根据学生拟定的学习计划评定学生的学习、总结能力。三、项目实施小组根据布置的任务和拿到的光缆进行学习讨论。各小组经过自主学习讨论后形成一个对光缆指标参数的一个成文的报告。 教师职责： 小组讨论过程中，教师随时准备解答学生一切可能的问题。同时，教师注意观察各小组的讨论情况，注意收集问题。 四、展示或汇报阶段小组成员陈述光缆识别的结果。陈述过程中，其他组成员可提问，教师及时对问题进行补充说明或引申。 五、评分表附表：小组展示评价指标 项目指标成员展示总体印象 20%陈述内容完整性、条理性 30%内容表述正确性占 40%对老师、其他各组的提问答复的正确程度 10%评分结果评选今日之星 _。六、今天值日值日小组_，成员任务_。七、课后习题链接光缆的制造工艺 首先，老师可以让同学们对光缆的制作工艺作一个了解。材料制备与提纯制棒拉丝预涂覆套塑成缆成品检验材料提纯读分析质量检验特性测量筛选图2 光缆制作工艺流程1.材料制备与提纯生产石英光纤所需的原材料有：（1）液态卤化物四氯化硅(SiCl4 )、四氯化锗（GeCl4）、三氯氧磷（POCl3）、三溴化硼（Bbr3）以上物质，常温下是无色透明液体，有刺鼻气味，易水解，在潮湿的空气中强烈发烟，有一定的毒性、腐蚀性。（2）氧化反应和载运气体有:氧（O2）、氩（Ar）等等。除上所述材料外，还有石英管或石英棒、石墨棒以及一系列涂料。 2.制棒国际上生产石英光纤预制棒的方法有十多种，其中普遍使用，并能制作出优质光纤的制棒方法主要有以下四种： -改进的化学汽相沉积法(MCVD-Modified Chemical Vapour Deposition)-棒外化学汽相沉积法(OVD-Outside Chemical Vapour Deposition)-轴向汽相沉积法(VAD-Vapour phase Axial Deposition)-微波等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD- Plasma activated Chemical Vapour Deposition )（1）外部汽相沉积法OVD这种方法如图3所示。基棒由石墨石英或氧化铅做成，从喷管出来的SiO2粉尘在旋转并移动的基棒上形成一层沉积层，沉积层较为松散，沉积过程完成后抽走基棒，将粉尘预制棒置于固化炉中,在高温(大约14000C)环境下将其脱水固化，制成洁净的玻璃基棒，这种管状芯棒的中心空洞在拉丝过程中会消失。图3OVD法沉积过程（2）改进的化学汽相沉积法MCVDMCVD广泛用于低损耗渐变折射率光纤的生产，图4示出了其过程，反应气体(O2、SiCl4、CeCl4等)由基管(合成石英管)的左侧流进基管，基管是旋转的，下面有来回移动的喷灯，这样SiO2、GeO2和其它掺杂物将形成粉尘并沉积在基管内的表面，经过喷灯烧结成一层纯净的玻璃薄层，其工作温度大约有16000C。当管子内壁的玻璃沉积层达到一定厚度时，停止反应气体的供给，将基管加热至20000C，使之成为实心棒。图4MCVD工艺示意图（3）汽相轴向沉积法VAD这种方法是在反应室里放置一根基棒石英玻璃棒，基棒可以旋转并向反应室外移动，如图5所示。当反应气体送入反应室后，就在基棒上沉积，基棒的旋转运动保证了芯棒的轴对称性，疏松的预制棒在向上移动的过程中经过一环形加热器，从而生成玻璃预制棒。玻璃预制棒沉积预制棒环形加热器反应气体入孔反应室。图5VAD工艺示意图（4）等离子体化学汽相沉积法PCVD该方法与MCVD有些相似，它用微波加热腔代替喷灯，在合成石英管内形成离子化气体-等离子体。等离子体激发的化学反应可直接将一层纯净玻璃直接沉积在管壁上，而不形成粉尘，当达到所需的厚度的玻璃以后，再将管子制成实心预制棒。目前微波加热腔的移动速度在8m/min，这允许管内沉积数千个薄层，从而使每层的沉积厚度减小，因此折射率分布的控制更为精确，可以获得更高的带宽。PCVD生产工艺动画演示。熔缩过程动画演示。3拉丝与涂覆 下面的动画中演示拉丝的设备，预制棒被放在拉丝加热炉，其底部受热熔化，受热熔化的部分开始下降，置于底部的拉线塔上卷绕轴的转速决定光纤的拉制速度，而拉制速度又决定了光纤的粗细，所以卷绕轴的转速必须精确控制并保持不变。光纤直径监测仪通过反馈实现对于拉丝速度的调整，光纤拉成以后，将被立即涂覆上一层有弹性的覆盖物。夹具预制棒拉丝加热炉直径监测仪涂覆设备硬化设备（紫外灯或热源）卷线轴。 光纤拉制工艺动画演示。 拉丝用的加热炉有高纯石墨炉（应用最广）、氧化锆炉、CO2 激光器和高频炉几种。预涂覆材料主要有硅树脂、聚氨基甲酸乙脂、环氧树脂和丙稀酸树脂等几种。缓冲层为一层低密度的硅树脂，其厚度为100-150uM。拉丝速度的快慢主要由涂料特性和固化速度决定，一般为20-50米/分钟，最高可达每分钟600米。拉出的光纤整齐地绕在收丝轮上。 4套塑与成缆拉丝机控制的光纤已带有预涂覆层和缓冲层，为了增大光纤直径和机械强度，再在光纤上套上一层塑料层（如尼龙12），这一工艺叫做套塑。套塑后的光纤称为光纤心线，套塑后要进行筛选，选出机械强度满足要求的心线进行成缆。成缆方式与电缆基本相似。 返回光缆的结构分哪几部分？光缆的结构包括缆芯、护层和加强芯组成。缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型两种。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）。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。典型结构的光缆如下：1、层绞式结构光缆把经过套塑的光纤绕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。图示为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）。图7 6芯紧套层绞式光缆图8 12芯松套层绞式直埋光缆图9 12芯松套层绞式直埋防蚁光缆图10 648芯松套层绞式水底光缆图11 12芯松套+8芯2线对层绞式直埋光缆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12（b）为螺旋型结构，图13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12所示的结构。图14所示是采用骨架式结构的自承式架空光缆。图12 12芯骨架式光缆图13 70芯骨架式光缆图14 骨架式自承式架空光缆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15所示的光缆结构即属护层增强构件配制方式。图15 12芯束管式光缆 图16、17所示是属于分散加强构件配置方式的束管式结构光缆。图16 648芯束管式光缆图17 LEX束管式光缆 另图18所示的浅海光缆实际上就是双层加铠装束管式光缆。图18 浅海光缆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19、20所示。图19 中心束管式带状光缆图20 层绞式带状光缆5、单芯结构光缆 单芯结构光缆简称单芯软光缆，如图21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21 单芯软光缆6、特殊结构光缆 特殊结构的光缆，主要有光/电力组合缆、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22所示为典型的浅海光缆，图23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。图22 浅海光缆图23 深海光缆 返回光缆可分为那几类？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。5按加强件配置方法分 光缆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。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)外光缆用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷设的光缆。（2）软光缆具有优良的曲挠性能的可移动光缆。（3）室（局）内光缆适用于室内布放的光缆。（4）设备内光缆用于设备内布放的光缆。（5）海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。（6）特种光缆除上述几类之外，作特殊用途的光缆。 返回如何识别光缆型号？光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短横线分开。 1、光缆型式由五个部分组成，如图24所示。图24 光缆型式的组成部分图中： ：分类代号及其意义为： GY通信用室（野）外光缆； GR通信用软光缆； GJ通信用室（局）内光缆； GS通信用设备内光缆； GH通信用海底光缆； GT通信用特殊光缆。 ：加强构件代号及其意义为： 无符号金属加强构件； F非金属加强构件； G金属重型加强构件； H非金属重型加强构件。：派生特征代号及其意义为：D光纤带状结构； G骨架槽结构； B扁平式结构； Z自承式结构。 T填充式结构。： 护层代号及其意义为；Y聚乙烯护层； V聚氯乙烯护层；U聚氨酯护层； A铝-聚乙烯粘结护层；L铝护套； G钢护套；Q铅护套； S钢-铝-聚乙烯综合护套。：外护层的代号及其意义为： 外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号及其意义如表1所示。 表1 外护层代号及其意义代 号铠装层（方式）代 号外护层（材料）0无0无11纤维层2双钢带2聚氯乙烯套3细圆钢丝3聚乙烯套4粗圆钢丝5单钢带皱纹纵包2、光缆规格由五部分七项内容组成，如图25所示。图25 光缆的规格组成部分图中： 光纤数目用1、2、，表示光缆内光纤的实际数目。： 光纤类别的代号及其意义。 J二氧化硅系多模渐变型光纤； T二氧化硅系多模突变型光纤； Z二氧化硅系多模准突变型光纤； D二氧化硅系单模光纤； X二氧化硅纤芯塑料包层光纤； S塑料光纤。 ： 光纤主要尺寸参数 用阿拉伯数（含小数点数）及以m为单位表示多模光纤的芯径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。：带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由a、bb及cc三组数字代号构成。 a表示使用波长的代号，其数字代号规定如下： 1波长在0.85m区域； 2波长在1.31m区域； 3波长在1.55m区域。 注意，同一光缆适用于两种及以上波长，并具有不同传输特性时，应同时列出各波长上的规格代号，并用“/”划开。 bb表示损耗常数的代号。两位数字依次为光缆中光纤损耗常数值（dB/km）的个位和十位数字。 cc表示模式带宽的代号。两位数字依次为光缆中光纤模式带宽分类数值（MHzkm）的千位和百位数字。单模光纤无此项。：适用温度代号及其意义。 A适用于40+40 B适用于30+50 C适用于20+60 D适用于5+60光缆中还附加金属导线（对、组）编号，如图2-38所示。其符合有关电缆标准中导电线芯规格构成的规定。图2-38 光缆中附加金属导线编号示意图例如，2个线径为0.5mm的铜导线单线可写成210.5；4个线径为0.9mm的铝导线四线组可写成440.9L；4个内导体直径为2.6mm，外径为9.5mm的同轴对，可写成42.6/9.5。3、光缆型号例题 设有金属重型加强构件、自承式、铝护套和聚乙烯护层的通信用室外光缆，包括12根芯径/包层直径为50/125m的二氧化硅系列多模突变型光纤和5根用于远供及监测的铜线径为0.9mm的四线组，且在1.31m波长上，光纤的损耗常数不大于1.0dB/km，模式带宽不小于800MHzkm；光缆的适用温度范围为20+60。 该光缆的型号应表示为：GYGZL03-12T50/125（21008）C+540.9。 返回光缆选型参考公用通信网所用光缆的选型如表2。 表2 公用通信用的光缆光缆种类 结构 光纤芯数 需 要 条 件 中继光缆 层绞式 骨架式 大束管式 单元式 带式 1010010010200200低损耗、宽频带、长盘长 海底光缆 层绞式、骨架式、大束管式、单元式 4100低损耗、耐水压、耐张力 用户光缆 单元式 带式 200高密度、多芯、低（中）损耗 局内光缆 软线、带式、单元式 220质量轻、芯径细、柔软 返回如何识别光缆的端别及纤序？光纤纤序排列主要有下列几种方式（以下以A端截面为例）。 （1）以红、绿领示电导线或填充线中间的光纤为1纤，顺时针数为2#，3#，。 （2）以红、绿领示色紧套、松套（单芯）、骨架（单芯），其红色为1纤，绿色为2#纤、顺时针数为3#，4#，。（3）以红、绿（或蓝、黄）领示色松套（双芯），红（或蓝）为1管，绿（或黄）为6管，红（或蓝）绿（或黄）顺时针计数，纤序为： 管序123456管色红（或蓝） 白（本色） 白 白 白 绿（或黄） 纤序123456789101112纤色红（或黑） 白 红（或黑） 白 红（或黑） 白 红（或黑） 白 红（或黑） 白 红（黑） 白 （4）以蓝、黄领示单元松套（6芯），蓝色为一单元（组），黄色为二单元组，单元管内6芯光纤全色谱，纤序为： 单 元 一（蓝） 二（黄） 纤 序123456789101112颜 色蓝 黄 绿 棕 灰 白 蓝 黄 绿 棕 灰 白 举例： 图26北京康宁LXE系列AccRibbon缆芯结构光缆全色谱排列表 返回光纤在结构上分那几部分？光导纤维视频演示1. 光纤结构光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成，如图27所示。图27 光纤的结构光纤的结构动画演示。（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。 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），以传输光信号。 （2）包层：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。（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。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28 套塑光纤结构2光纤的折射率分布与光线的传播 图29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29（a）、（b）所示。图29 光纤的折射率分布光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹分别如图30和图31所示。图30 光在阶跃折射率多模光纤中的传播光在光纤中的全反射动画演示。光纤中光的传输原理动画演示。图31 光在渐变折射率多模光纤中的传播 返回光纤可以分哪几类？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32所示。这些不同的光束称为模式。图32 光在阶跃折射率光纤中的传播（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30和图31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，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32所示。图32 光在单模光纤中的传播轨迹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 按套塑结构不同，光纤可分为紧套光纤和松套光纤。4单模光纤的分类 ITU-T建议规范了G.652、G.653、G.654和G.655四种单模光纤。 （1）G.652光纤 G.652光纤，也称标准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色散为零的波长）在1 310nm附近的光纤。 它的折射率分布如图33所示。图（a）表示的阶跃折射率设计称为匹配包层型，图（b）表示的阶跃折射率设计被称为凹陷包层型。 （2）G.653光纤 G.653光纤也称色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1 550nm附近的光纤，它相对于G.652光纤，色散零点发生了移动，所以叫色散位移光纤。图33 G.652光纤的折射率 （3）G.654光纤 G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是降低1 550nm的衰减，其零色散点仍然在1 310nm附近，因而1 550nm窗口的色散较高。G.654光纤主要应用于海底光纤通信。 （4）G.655光纤 由于G.653光纤的色散零点在1 550nm附近，DWDM系统在零色散波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该效应，将色散零点的位置从1 550nm附近移开一定波长数，使色散零点不在1 550nm附近的DWDM工作波长范围内。这种光纤就是非零色散位移光纤（NDSF）。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。 返回光纤中光是如何传输的？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l0/n（ l0表示光在真空中的波长）。表3中给出了一些介质的折射率。表3不同介质的折射率材料空气水玻璃石英钻石折射率1.0031.331.521.891.432.42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34）。 图34 光的折射斯涅耳定律给出了定义这些光线方向的规则：q1 = q3 n1sin q1 = n2sin q2全反射是光信号在光纤中传播的必要条件 。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，这样的光称为线偏振光，如图35（c）和图35（d）所示。 从普通光源发出的光不是偏振光，而是自然光，如图35（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35（b）所示。图35 光的偏振3光的色散 如图36所示，当日光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36 自然光的色散 返回光纤有哪些特性参数？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。 (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。(3) 纤芯/包层同心度和不圆度l 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。l 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，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。 2、光纤的光学特性光纤的光学特性有折射率分布、最大理论数值孔径、模场直径及截至波长等。 (1) 折射率分布 光纤折射率分布，可用下式表示：其中，n1为纤芯折射率，n2为包层折射率，a为芯半径，r为离开纤芯中心的径向距离，为相对折射率差，=(n1 n2 )/ n1 。 多模光纤的折射率分布，决定光纤带宽和连接损耗，单模光纤的折射率分布，决定工作波长的选择。(2) 最大理论数值孔径（NAmax） 最大理论数值孔径的定义为：其中，n1为阶跃光纤均匀纤芯的折射率（梯度光纤为纤芯中心的最大折射率），n2为均匀包层的折射率。 光纤的数值孔径（NA）对光源耦合效率、光纤损耗、弯曲的敏感性以及带宽有着密切的关系，数值孔径大，容易耦合，微弯敏感小，带宽较窄。子午光线在阶跃光纤中的传输动画演示。(3) 模场直径和有效面积l 模场直径是指描述单模光纤中光能集中程度的参量。l 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37所示为模场直径示意图。图37 模场直径(4) 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。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。光纤的损耗动画演示。 （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。A.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。B.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。 C.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。D.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38所示。图38 光纤的特性(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39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39 色散引起的脉冲展宽示意图光纤色散动画演示。光纤的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散。 A.模式色散 多模光纤中不同模式的光束有不同的群速度，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。 B.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。 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1.31m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）。C.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40 偏振模色散D.码间干扰（ISI） 色散