光纤熔接技术课件

计算机网络专业顶岗实习资料国培代码17112310光纤光缆项目黄冈职业技术学院武汉唯康众成科技有限公司 光纤的发展史 1966年 英籍华人高锟预见 利用玻璃可以制成衰减为20dB km的光导纤维 可以引导光波转弯 实现通信 1970年 美国康宁玻璃公司首先制成衰减为20dB km的光导纤维 1974年 光纤衰减降低到2dB km 1976年 打开了1 31和1 55um两个低衰减长波长窗口 1980年 1 55um波长衰减减低为0 2dB km 远距离的光纤通信成为可能 进入80年代后 采用注入油膏于光纤套管中 使光纤与外界的水和潮气隔绝 完善的光缆付诸工程应用 光导玻璃纤维通信 光纤传输基本原理 光波光是一种电磁波 按照波长 频率 应用的不同 电磁波分类概况如下图所示 光纤通信用的光波 其波长在800 1600nm的近红外区内 使用四个低损耗窗口 850nm 1300nm 1310nm 1550nm 光纤基本知识 光纤的标准 光纤的主要标准 国际电信联盟 ITU InternationalTelecommunicationsUnion 国际电工技术委员会 IEC InternationalElectrotechnicalCommission 中国国家标准 GB 光纤的应用 人类社会现在已发展到了信息社会 声音 图象和数据等信息的交流量非常大 以前的通讯手段已经不能满足现在的要求 而光纤通讯以其信息容量大 保密性好 重量轻体积小 无中继段距离长等优点得到广泛应用 其应用领域遍及通讯 交通 工业 医疗 教育 航空航天和计算机等行业 并正在向更广更深的层次发展 光及光纤的应用正给人类的生活带来深刻的影响与变革 光纤是由纤芯和包层两部分组成 纤芯折射率n1 包层纤芯折射率n2 且n1 n2 光纤周围是空气 当光线以某一角度 0射到光纤端面时 在端面发生折射进入光纤后又射到纤芯和包层界面 只要在界面的入射角大于全反射临界角 就能发生全反射 由于入射角等于反射角 当光纤是均匀圆柱体时 光就在光纤的纤芯和包层的界面处发生全反射 从而沿光纤全长传输 光纤中的光传输 光纤通信技术 70年代前 主要发展GaAlAs 镓铝砷 注入式半导体激光器 工作波长为0 85um的近红外区 其寿命短 不能在常温下工作 1970年 研制出了室温连续运行的GaAlAs双异质结注入式激光器 1971年 研制出了GaAlAs发光二极管 寿命长 价格廉 但谱线宽 速率低 功率小 属非相干光源 80年代 研制出了波长为1 31和1 55um的InGaAsP 铟镓砷磷 长波长激光器和发光管 90年代 研制出了分布反馈激光器 DFB 和更优良的量子阱激光器 使高速 远距离的通信成为可能 光通信器件的研究过程 光纤通信技术 同轴器件 碟形器件 1 9光收发一体模块 SFP光收发一体模块 1 9单纤双向光收发一体模块 GBIC光收发一体模块 光通信有源器件 光纤基本知识 光纤结构 光纤结构 光纤裸纤一般分为三层 中心高折射率玻璃芯 芯径一般50 m 62 5 m 9 m 中间为低折射率硅玻璃包层 直径一般为125 m 最外是加强用的树脂涂层 按照传输模式分 光纤中传输的模式就是光纤中存在的电磁场模式 或者说是光场模式 各种模式都是光波导中经过多次的反射和干涉的结果 各种模式是不连续的离散的 由于驻波才能在光纤中稳定的存在 它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的光场 即各种光斑 若是一个光斑 我们称这种光纤为单模光纤 若是两个以上光斑 我们称之为多模光纤 光纤的分类 光纤基本知识 按纤芯直径分 50 125 m 62 5 125 m 9 125 m其中50 62 5 9 m为光纤的芯径尺寸 125为光纤的包层尺寸多模光纤 50 125 m 62 5 125 m两种 带宽窄 衰耗大 传输距离近 多用于短途或低速数据 趋于淘汰 单模光纤 9 125 m 容量大 损耗低 传输距离远 多用于长途或高速数据 得到广泛和大量应用 光纤基本知识 光纤的分类 通信频带宽 容量大 1310nm窗口大于10GHz1550nm窗口大于30THz同轴电缆带宽1GHz损耗小传输距离远 1310nm窗口小于0 45dB km 无中继传输距离大于30km1550nm窗口小于0 25dB km 无中继传输距离大于80km 光纤通信的优点 光纤通信技术 光纤通信技术 模拟光纤通信系统介绍 基带广播 电视图象的远程传输 专用远程图象监控系统 有线电视系统 应用范围 调幅AM调频FM脉冲调频PFM 调制技术 光纤基本知识 光纤的衰减 衰减是光纤的一个重要的传输参数 它表明了光纤对光能的传输损耗 其对光纤质量评定和光纤通信系统的传输距离的确定起着十分重要的作用光在光纤中传播时 平均光功率沿光纤长度按照指数规律减少 即 P z P 0 10 az 10 式中 P 0 是在z 0处注入进光纤的光功率 P z 是经过传输在轴向距离z处的光功率 是以dB km为单位的衰减系数 通常情况下 在设计中按每盘单模G 652光缆在1310nm波长的衰耗为0 4dB km 在1550nm波长的衰耗为0 25dB km取值 多模光缆在850nm波长的衰耗为3 0dB km左右 在1300nm波长的衰耗为1 0dB km左右 以上数据不含融接损耗 光纤无源器件及配件 光纤跳线和尾纤 光跳线是指光缆两端都装上连接器插头 实现光路的跳接式连接 一端装有插头的俗称尾纤 按端面形状分类 PC型 平面 UPC型 超平面 APC型 8 斜面 按结构形状分类 FC型 螺旋卡口 SC型 矩形插拔式 LC型 光纤无源器件及配件 光纤连接器 光纤连接器 称法兰盘或耦合器 按结构形状分类 FC型 螺旋卡口 SC型 矩形插拔式 ST型 卡口旋紧式 LC型 小矩形插拔式 LC 光纤无源器件及配件 1 光纤配线架 12口和24口 2 光纤盒 8口或12口 3 光纤ODF配线架 24口以上 48口 72口及以上 室内接续设备 光纤配线柜 光纤无源器件及配件 1 光纤面板 光纤到桌面配件 2 快速连接器 冷接子 光纤无源器件及配件 1 室外熔接箱 室外接续设备 2 室外接续盒 与同轴电缆传输系统一样 光网络系统也需要将光信号进行耦合 分支 分配 这就需要光分路器来实现 光分路器又称分光器 是光纤链路中重要的无源器件之一 是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件 常用M N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端 在光纤CATV系统中使用的光分路器一般都是1 2 1 3以及由它们组成的1 N光分路器 在FTTx系统中 M可为1或2 N可为2 4 8 16 32 64 128等 本标准统一用M N表示 光分路器 光纤无源器件及配件 光纤无源器件及配件 指在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息 称为光波分复用技术 简称WDM 光波分复用包括频分复用和波分复用 光频分复用FDM技术和光波分复用 WDM 技术无明显区别 因为光波是电磁波的一部分 光的频率与波长具有单一对应关系 通常也可以这样理解 光频分复用指光频率的细分 光信道非常密集 光波分复用指光频率的粗分 光倍道相隔较远 甚至处于光纤不同窗口 光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器 也称合波 分波器 分别置于光纤两端 实现不同光波的耦合与分离 光波分复用器 WDM CWDM 光纤无源器件及配件 光缆的制造过程一般分以下几个过程 1 光纤的筛选 选择传输特性优良和张力合格的光纤 2 光纤的染色 应用标准的全色谱来标识 要求高温不退色不迁移 3 二次挤塑 选用高弹性模量 低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子 将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶 最后存放几天 不少于两天 4 光缆绞合 将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起 5 挤光缆外护套 在绞合的光缆外加一层护套 光缆基本知识 光缆的制造 光缆基本知识 光缆的分类 A按光缆的结构可以分为 1 中心束管式光缆GYXTW2 松套管层绞式钢带铠装光缆GYTS3 松套管层绞式铝带铠装光缆GYTA4 松层绞式重铠装光缆GYSTY535 8 字形自套管承式光缆6 非金属松套管层绞式光缆GYFIY外 光缆短途室外光缆建筑物室内用光缆7 碟型入户皮线光缆B按用途可以分为 长途通讯用室C按用途可以分为 自承重架空光缆 管道光缆 铠装地埋光缆和海底光缆 中心束管式光缆GYXTW 中心束管式光缆分为 1 中心束管式轻铠室外单 多 模光缆 适用场所 管道 架空 优点 重量轻 易铺设 缺点 只适用于12芯 含12芯 以下的光缆制造 光缆基本知识 光缆的结构 光缆基本知识 松套管层绞式光缆 松套管层绞式光缆分为 1 松套管层绞式钢带轻铠室外单 多 模光缆GYTS2 松套管层绞式铝带轻铠室外单 多 模光缆GYTA适用场所 管道 架空 优点 重量轻 易铺设 适用于多芯光缆制造 光缆的结构 光缆基本知识 松套管层绞式重铠光缆 松套管层绞式重铠光缆分为 1 松套管层绞式重铠装室外单 多 模光缆 GYTA53适用场所 管道 架空 直埋 光缆的结构 光缆基本知识 8 字形自承式光缆 8 字形自承式光缆分为 1 8 字形自承式光缆室外单模光缆2 适用范围 适用于长途通信和局间通信3 敷设方式 自承式架空 光缆的结构 光缆基本知识 非金属松套管层绞式光缆 非金属松套管层绞式光缆GYFIY分为 1 非金属松套管层绞式光缆室外单 多 模光缆GYFIY适用场所 管道 架空 特点 缆芯的中心是一根非金属加强芯 FRP 光缆的结构 光缆基本知识 室内光缆 室内光缆分为 1 单芯室内单 多 模光缆 2 双芯扁形室内单 多 模光缆 3 室内单 多 模软光缆适用场所 光纤跳线生产 尾纤制作和楼宇综合布线使用 室内软光缆的结构 双芯室内软光缆的结构 单芯室内软光缆的结构 光缆基本知识 室内蝶形引入光缆 皮线光缆 皮线光缆多为单芯 双芯结构 也可做成四芯结构 横截面呈8字型 加强件位于两端中心 可采用金属或非金属结构 光纤位于8字型的几何中心 我公司皮线光缆内光纤采用G 657a小弯曲半径光纤 可以以20mm的弯曲半径敷设 适合在楼内以管道方式或布明线方式入户 产品概述 楼宇内管道或明线入户布线 无弱电管道或无剩余空间 平层无吊顶 配线箱至楼层终端盒 楼层配线箱至各用户室内成端点 旧区改造 住宅区 主要特点 光缆外径小 重量轻 施工成本低 采用冷接技术 速度快 灵活快捷 光缆有很高的抗压扁力和抗涨力 光缆柔软 弯曲性能好 确保光缆弯曲半径符合要求 采用低烟无卤阻燃材料 达到光缆在室内使用对阻燃性能的要求 光缆的结构 光缆基本知识 室外自承式皮线光缆引入光缆 皮线光缆 本产品各项指标符合皮线光缆YD T1997 2009国家标准 自承式皮线光缆适合架空铺设 结构紧凑 外径小 重量轻 金属或非金属加强件 适合FTTH 结构紧凑 外径小 重量轻 金属或非金属加强件 适合FTTH敷设 光缆结构特点 皮线光缆多为单芯 双芯结构 也可做成四芯结构 横截面呈8字型 加强件位于两圆中心 可采用金属或非金属结构 光纤位于8字型的几何中心 皮线光缆内光纤采用G 657小弯曲半径光纤 可以以20mm的弯曲半径敷设 适合在楼内以管道方式或布明线方式入户普通MDPE护套料 也可以是阻燃护套料 光缆的结构 光缆敷设方式 光缆基本知识 光缆市场分析 1 应用广泛 传输声音 图象和数据等信息 其应用领域遍及通讯 交通 工业 医疗 教育 航空航天和计算机等行业 所以市场很大 光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外 还要根据光缆的使用环境来选择光缆的外护套 1 户外用光缆直埋时 宜选用铠装光缆 架空时 可选用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆 2 建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃 毒和烟的特性 一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型 Plenum 暴露的环境中应选用阻燃 无毒和无烟的类型 Riser 3 楼内垂直布缆时 可选用层绞式光缆 DistributionCables 水平布线时 可选用可分支光缆 BreakoutCables 4 传输距离在2km以内的 可选择多模光缆 超过2km可用中继或选用单模光缆 光缆基本知识 光缆的选用 光缆基本知识 光缆的连接 方法主要有永久性连接 应急连接 活动连接 1 永久性光纤连接 又叫热熔 这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起 一般用在长途接续 永久或半永久固定连接 其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低 典型值为0 01 0 03dB 点 但连接时 需要专用设备 熔接机 和专业人员进行操作 而且连接点也需要专用容器保护起来 2 应急连接 又叫 冷熔 应急连接主要是用机械和化学的方法 将两根光纤固定并粘接在一起 这种方法的主要特点是连接迅速可靠 连接典型衰减为0 1 0 3dB 点 但连接点长期使用会不稳定 衰减也会大幅度增加 所以只能短时间内应急用 3 活动连接 活动连接是利用各种光纤连接器件 插头和插座 将站点与站点或站点与光缆连接起来的一种方法 这种方法灵活 简单 方便 可靠 多用在建筑物内的计算机网络布线中 其典型衰减为1dB 接头 光纤网络的系统设计 光纤系统的设计 光纤系统的设计一般遵循以下步骤 1 首先弄清所要设计的是什么样的网络 其现状如何 为什么要用光纤 2 根据实际情况选择合适是光纤网络设备 光缆 跳线及连接用的其它物品 选用时应以可用为基础 然后再依据性能 价格 服务 产地和品牌来确定 3 按客户的要求和网络类型确定线路的路由 并绘制布线图 4 路线较长时则需要核算系统的衰减余量 核算可按下面公式进行 衰减余量 发射光功率 接受灵敏度 线路衰减 连接衰减 dB 其中线路衰减 光缆长度 单位衰减 单位衰减与光纤质量有很大关系 一般单模为0 4 0 5dB km 多模为2 4dB km 连接衰减包括熔接衰减接头衰减 熔接衰减与熔接手段和人员的素质有关 一般热熔为0 01 0 03dB 点 冷熔0 1 0 3dB 点 接头衰减与接头的质量有很大关系 一般为1dB 点 系统衰减余量一般不少于4dB 5 核算不合格时 应视情况修改设计 然后再核算 这种情况有时可能会反复几次 光纤系统在安防监控中的应用 光纤网络的系统设计 光纤检测 光纤检测 光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量 减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点 检测方法很多 主要分为人工简易测量和精密仪器测量 1 人工简易测量 这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤 它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光 从另一端观察哪一根发光来实现 这种方法虽然简便 但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点 2 精密仪器测量 使用光功率计或光时域反射图示仪 OTDR 对光纤进行定量测量 可测出光纤的衰减和接头的衰减 甚至可测出光纤的断点位置 这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价 常用设备 常用光纤通信设备 光纤收发器 协议转换器光纤收发器是一种将以太网电信号转换成光信号或光信号转换成以太网电信号的光电转换设备 通过将电信号转换为光信号在多模或单模光纤上传输 突破了电缆传输距离短的限 制 使得以太网在保证高带宽传输的前提下 利用光纤介质实现0 120公里的远距离传输 使用光纤收发器构造网络能够节省网络投资 使用光纤收发器是现在在网络设备价格昂贵的情况下 一种符合网络现状的良好的远距离传输解决方案 常用设备 常用光纤通信设备 光纤收发器产品应用图 视 音频 数据 以太网 电话 开关量光端机 常用设备 光纤图像传输的典型应用 交通控制应用 信息诱导屏 解码器 云台 对讲系统 RS 232 RS 485 RS 422 视频 大屏显示 电子警察管理系统 对讲系统 信号机管理系统 信息诱导系统 信号机 电子警察 控制键盘 只要一芯光纤搞定 双向音频 交换机 常用设备 SDH PDH设备 常用设备 数字光纤干线通信系统的数字系列等级准同步数字系列 PDH设备 一次群2048kbit s 2M 二次群8448kbit s 8M 三次群34368kbit S 34M 四次群139264kbit s 140M 光纤通信技术 同步数字系列 SDH设备 STM 1 155520kbit s 155M STM 4 622080kbit s 622M STM 16 2488320kbit s 2 5G 工程中选用设备需要从以下几个方面考虑 光缆种类传输距离 光纤芯数光纤活动连接器种类需传送的图像 音频数量需传送的控制数据接口类型 数率设备安装方式 掺铒光纤放大器EDFA光波分复用 CWDM 和密集光波分复用 DWDM 光电集成 光纤通信的新技术 CWDM粗波分复用Coarsewavedivisionmux 系统简图 设备1 设备2 设备3 设备4 CWDM复用器 CWDM分波器 设备1 设备2 设备3 设备4 一芯光纤 1 2 3 4 1 2 3 4 光纤通信技术 光纤通信的网络结构 星型结构 光纤通信技术 光纤通信的网络结构 树型结构 相关基础知识 低速异步数据接口 RS232RS485RS422 光纤通信技术 EIARS 232C是异步串行通信中应用最广的标准总线 适用于数据终端设备 DTE 和数据通信设备 DCE 之间的接口 完整的RS 232C接口有22根线 一般只用其中的Tx Rx和GND即可 采取不平衡传输方式 即所谓单端通讯 其通信速率为2 4kb s到115 2kb s 逻辑0电平规定为 5V 15V之间 逻辑1电平规定为 5V 15V之间 传输距离15m 低速异步数据接口 RS232 为改进RS 232通信距离短 速率低的缺点 RS 422定义了一种平衡通信接口 将传输速率提高到10Mb s 传输距离延长到4000英尺 速率低于100kb s时 并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器 RS 422是一种单机发送 多机接收的单向 平衡传输规范 被命名为TIA EIA 422 A标准 为扩展应用范围 EIA又于1983年在RS 422基础上制定了RS 485标准 增加了多点 双向通信能力 即允许多个发送器连接到同一条总线上 同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性 扩展了总线共模范围 后命名为TIA EIA 485 A标准 低速异步数据接口 RS422 485 光纤通信技术 1 热熔 1 光纤熔接原理 光纤熔接技术 2 准备工具 材料 光纤熔接机 光纤工具箱 光纤熔接技术 3 开缆 拨开外皮 拉出钢丝 拉出两根钢丝 拨开保护套 抽出保护套 完成开缆 光纤熔接技术 4 剥光纤与清洁 拨开尾纤外皮 抽出外皮 拨开光纤保护套 刮下树脂保护膜 酒精棉球 清洁裸纤 光纤熔接技术 5 切割光纤与清洁 安装热缩保护管 放入切割刀导槽 放下大小压板 光纤切割 放入V型载纤槽 盖上防尘盖 检查安装位置 6 安放光纤 光纤熔接技术 2 机械式光纤连接 冷接子 光纤熔接技术 光纤到户 FTTH 部署在用户驻地和户内所针对的光纤接续点具有用户数量大而地点分散的特点 由于不同用户报装时间不同 同一小区或建筑需多次派工安装 类似ADSL服务开通 当用户规模到一定程度后 现有的施工人员和熔接机不可能满足用户开通服务的时间要求 机械式光纤接续方式由于操作简单 人员培训周期短 工具投资小等特点 为光纤大规模部署提供了