光纤光缆技术及相关仪器仪表使用培训

1、12目目 录录一、概述二、光纤通信的基本概念三、光纤通信原理四、光在光纤中的传输五、光纤六、光缆七、光纤的熔接、测试八、常用仪器仪表3 通信线路是通信网络中的重要组成部分，是通通信线路是通信网络中的重要组成部分，是通信网络的骨架，可见其在通信网络中的地位。按传信网络的骨架，可见其在通信网络中的地位。按传输介质，通信可分为有线通信（电缆、铜线和光纤）输介质，通信可分为有线通信（电缆、铜线和光纤）和无线通信（红外、微波和卫星）；光纤通信与电和无线通信（红外、微波和卫星）；光纤通信与电缆通信、微波通信对比具有传输频带宽、传输衰减缆通信、微波通信对比具有传输频带宽、传输衰减小、信号串扰弱和抗电磁干扰等

2、优点，故目前的国小、信号串扰弱和抗电磁干扰等优点，故目前的国内国际通信网已经构成一个以光纤通信为主，微波内国际通信网已经构成一个以光纤通信为主，微波和卫星通信为辅的格局。和卫星通信为辅的格局。一、概述一、概述4二、光纤通信的基本概念二、光纤通信的基本概念5光纤通信的原理入下面方框图：光纤通信的原理入下面方框图： 电端机：信号处理，模电端机：信号处理，模/数变换，多路复用处理等。数变换，多路复用处理等。光端机：完成光电光端机：完成光电/电光转换，起放大、整形、再生功能。电光转换，起放大、整形、再生功能。中继器：完成光电光转换，把光纤线路上来的光信号转中继器：完成光电光转换，把光纤线路上来的光信号

3、转换为电信号，经放大、整形、再生后调制光源，再把电信换为电信号，经放大、整形、再生后调制光源，再把电信号变换为光信号变换为光信 号送到光路上传输。号送到光路上传输。光端机电端机光端机电端机中级器6光在光纤中的传输是以全反射的形式进行的，最大入射角光在光纤中的传输是以全反射的形式进行的，最大入射角a 称为孔径角：称为孔径角：sin an12 N.A （ ）n2n1a n1n2n17N.A称为数值孔径，它表征光纤端面接受光能量的一个称为数值孔径，它表征光纤端面接受光能量的一个重要参数，从个光源和光纤耦合方便的角度考虑，是重要参数，从个光源和光纤耦合方便的角度考虑，是希望大的数值孔径，但大的数值孔径

4、会使光在纤维中希望大的数值孔径，但大的数值孔径会使光在纤维中传输时激起高次模式，使光纤的传输带宽变窄，所以传输时激起高次模式，使光纤的传输带宽变窄，所以要选择合适的要选择合适的N.A。81.光纤结构光纤结构 纤芯纤芯 包层包层 一层涂覆树脂一层涂覆树脂(软软) 二层涂覆树脂二层涂覆树脂(硬硬) 光纤第一层涂覆树脂选用较软的树脂材料，以使光光纤第一层涂覆树脂选用较软的树脂材料，以使光纤具有良好的弯曲性能和耐侧压性能。纤具有良好的弯曲性能和耐侧压性能。2光纤的分类光纤的分类 9 根据根据IEC（国际电工委员会）标准，按光纤所用材料、（国际电工委员会）标准，按光纤所用材料、折射率分布形状，零射散等因

5、素光纤被分为两大类：单模折射率分布形状，零射散等因素光纤被分为两大类：单模光纤和多模光纤。光纤和多模光纤。多模光纤多模光纤 多模光纤是指可以传输多个光传导模的光纤。多模光纤是指可以传输多个光传导模的光纤。主要应用在接入网和局域网等短距离场合。主要应用在接入网和局域网等短距离场合。芯径较大，纤芯直径为芯径较大，纤芯直径为50+3um，包层，包层125+2um器件便宜，操作简单可靠；器件便宜，操作简单可靠；预涂层包层芯10单模光纤是指只传输一个光传导模（基模）的光纤，具有较单模光纤是指只传输一个光传导模（基模）的光纤，具有较小的芯径，包层直径要比芯径大十几倍，以避免光损耗，小的芯径，包层直径要比芯

6、径大十几倍，以避免光损耗，主要应用在长途骨干网、城域网、接入网等场合。主要应用在长途骨干网、城域网、接入网等场合。因为他具有衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等因为他具有衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点而得到广泛应用。优点而得到广泛应用。模场直径约为（模场直径约为（8.0-11）+ 0.7um，包层直径为，包层直径为125+1um预涂层包层芯11单模光纤按照零射散波长和截止波长位移与否可将单模光纤分单模光纤按照零射散波长和截止波长位移与否可将单模光纤分为五种：为五种：非色散位移单模光纤（非色散位移单模光纤（G.652:A/B/C/D）色散位移单模光纤色散位移单模光纤(G.6

7、53)截止波长位移单模光纤截止波长位移单模光纤(G.654)非零色散位移单模光纤非零色散位移单模光纤(G.655:A/B)色散补偿单模光纤色散补偿单模光纤12G.652单模光纤是目前最常用的光纤，它的特点是：单模光纤是目前最常用的光纤，它的特点是：1）、在）、在1310nm波长处的色散为零，衰减约为波长处的色散为零，衰减约为0.35dB/KM。2)、在、在1550nm波长处的衰减系数最小，约为波长处的衰减系数最小，约为0.22dB/KM，但色散最大。，但色散最大。3)、工作波长可以选在、工作波长可以选在1310nm和和1550nm，但，但1310nm区域为最佳。区域为最佳。13G.655G.6

8、55光纤的特点：光纤的特点： 非零色散光纤是使非零色散光纤是使1550nm1550nm波长区域具有合理的低波长区域具有合理的低色散，足以支持色散，足以支持10Gbit/s10Gbit/s的长距离传输而无需色散补充的长距离传输而无需色散补充，同时其色散值又必须保持非零特性来抑制四波混频和交，同时其色散值又必须保持非零特性来抑制四波混频和交叉相位调制等非线性效应的影响。主要是为时分复用和密叉相位调制等非线性效应的影响。主要是为时分复用和密集波分复用系统的需要。集波分复用系统的需要。 141）、衰减（）、衰减（Attenuation）2）、色散（）、色散（Dispersion）3）、偏振模色散（）、

9、偏振模色散（Polarization Mode Dispersion）衰减（衰减（Attenuation）反映光信号损失的特性反映光信号损失的特性限制了传输的距离限制了传输的距离原因：原因： 吸收吸收 散射散射15色散（色散（Dispersion）反映脉冲展宽的特性反映脉冲展宽的特性限制了传输容量的大小和传输距离的距离限制了传输容量的大小和传输距离的距离原因：原因： 不同的波长具有不同的速度不同的波长具有不同的速度偏振模色散（偏振模色散（D）反映脉冲展宽的特性，统计量反映脉冲展宽的特性，统计量限制了传输容量的大小和传输距离的距离限制了传输容量的大小和传输距离的距离原因：原因： 极化模的轴向传输

10、速度不同极化模的轴向传输速度不同16光缆是以光纤、高分子材料、金属光缆是以光纤、高分子材料、金属-塑料复合带及金属加强塑料复合带及金属加强件等共同构成的光信息传输介质。件等共同构成的光信息传输介质。光缆的分类：光缆的分类：按缆芯的结构可分为中心束管式、层绞式和骨架式光缆；按缆芯的结构可分为中心束管式、层绞式和骨架式光缆；按敷设方式可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆、隧道按敷设方式可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆、隧道光缆和水底光缆。光缆和水底光缆。按使用环境可分为室内光缆和室外光缆；按使用环境可分为室内光缆和室外光缆；特种光缆有：阻燃光缆、防蚁防鼠光缆等。特种光缆有：阻燃光缆、防蚁防鼠光缆等

11、。17护套加强钢丝皱纹钢带光纤纤膏中心束管阻水带中心束管式光缆结构图18192021222324251、光纤熔接机的原理、光纤熔接机的原理 利用激光校正调整两根光纤对齐，在高压放电的利用激光校正调整两根光纤对齐，在高压放电的情况下，使两边光纤熔融，对接。情况下，使两边光纤熔融，对接。ALIGNING01:AUTO01:60mmX26 光缆线路的测试包括施工前的单盘测试、竣工测试光缆线路的测试包括施工前的单盘测试、竣工测试和线路定期的测算。和线路定期的测算。 测量项目：长度、衰减、线路总损耗（是否有故测量项目：长度、衰减、线路总损耗（是否有故障）、偏振模色散（障）、偏振模色散（PMD）（针对长距

12、离、高速）（针对长距离、高速率的密集波分复用率的密集波分复用DWDM系统）系统） 测量工具：光时域反射仪（测量工具：光时域反射仪（OTDR）、光源、光功）、光源、光功率计、光纤偏振分析仪率计、光纤偏振分析仪271、光衰减器、光衰减器2、常用光源、常用光源3、光功率计、光功率计4、光纤识别器、光纤识别器5、光时域反射仪、光时域反射仪6、光熔接机、光熔接机28n光衰减器是对光信号进行衰减的器件，当被测光纤输光衰减器是对光信号进行衰减的器件，当被测光纤输出光功率太强而影响到测试结果时，应在光纤测试链出光功率太强而影响到测试结果时，应在光纤测试链路中加入光衰减器。路中加入光衰减器。n两种类型：可变光衰

13、减器和固定衰减器。两种类型：可变光衰减器和固定衰减器。29n反射一部分光反射一部分光n吸收一部分光吸收一部分光n在空间遮挡一部分光在空间遮挡一部分光n用偏振片选择光的偏振面等。用偏振片选择光的偏振面等。n（常用：反射衰减法）（常用：反射衰减法）30n稳定光源：测量光纤衰减、光纤接续损耗以及光器件稳定光源：测量光纤衰减、光纤接续损耗以及光器件的插入损耗等。的插入损耗等。n白色光源：测量光纤、光器件等损耗波长特性的最佳白色光源：测量光纤、光器件等损耗波长特性的最佳光源。光源。n可见光源：用于简单的光纤断线障碍测试、光器件的可见光源：用于简单的光纤断线障碍测试、光器件的损耗测量、端面检查、纤芯对准及

14、数值孔径测量等，损耗测量、端面检查、纤芯对准及数值孔径测量等，常用的有红光笔等。常用的有红光笔等。31n光功率计是测量光纤输入、输出光功率的重要仪表。光功率计是测量光纤输入、输出光功率的重要仪表。n光功率计是用来测量光功率大小、线路损耗、系统富光功率计是用来测量光功率大小、线路损耗、系统富裕度及接收灵敏度等的仪表，是光纤通信系统中最基裕度及接收灵敏度等的仪表，是光纤通信系统中最基本，也是最主要的测量仪表。本，也是最主要的测量仪表。32n按显示方式不同：模拟显示和数字显示。按显示方式不同：模拟显示和数字显示。n按接收光功率大小：高光平型、中光平型和低光平型。按接收光功率大小：高光平型、中光平型和

15、低光平型。n按光波长的不同：长波长型、短波长型和全波长型。按光波长的不同：长波长型、短波长型和全波长型。33 光纤识别器是一种采用低插入损耗的光纤识别器是一种采用低插入损耗的“宏弯宏弯”检测技术检测技术,在不中断业务、不过份挤压光纤的情况下，能准确地辨别出在不中断业务、不过份挤压光纤的情况下，能准确地辨别出光信号。在安装、切割、熔接、维护和修复光纤系时光信号。在安装、切割、熔接、维护和修复光纤系时,可用可用来识别光纤传输中的在线业务信号来识别光纤传输中的在线业务信号(CW)或带有调制音频信或带有调制音频信(270/33/1000/2000Hz)的光纤的光纤,也可识别无信号。也可识别无信号。34

16、n光时域反射仪（光时域反射仪（OTDR），后向散射仪或光脉冲测试），后向散射仪或光脉冲测试仪，可用来测量光纤的插入损耗、反射损耗、光纤链仪，可用来测量光纤的插入损耗、反射损耗、光纤链路损耗、光纤长度、光纤故障点的位置以及光功率沿路损耗、光纤长度、光纤故障点的位置以及光功率沿路由长度的分布情况等。路由长度的分布情况等。n它具有功能多体积小、操作简便、可重复测量且无需它具有功能多体积小、操作简便、可重复测量且无需其他仪器配合等等优点。其他仪器配合等等优点。35光脉冲后向散射光包层纤芯菲涅耳反射透过光测量后向散射光测量后向散射光功率功率损耗特性损耗特性時间時间距离距离光探测器光探测器激光器方向耦合器

17、電信号重复测量提高/放大放大平均化平均化图示36入射光熔接点接头处弯曲损耗点开放端距离后向散射光功率光纤光缆的状态与波形对照图示3738nOTDR性能参数一般包括性能参数一般包括OTDR的动态范围、盲区、的动态范围、盲区、距离精确度、距离精确度、 OTDR接收电路设计和光纤的回波损耗、接收电路设计和光纤的回波损耗、反射损耗。反射损耗。 动态范围取决于脉宽、测量时间和动态范围取决于脉宽、测量时间和OTDR的设计；的设计； 盲区取决于脉宽、放射大小和盲区取决于脉宽、放射大小和OTDR的设计。的设计。脉宽：脉宽：nOTDR发短脉冲时能提供更好的盲区性能但是具有更发短脉冲时能提供更好的盲区性能但是具有

18、更小的动态范围小的动态范围nOTDR发长脉冲时能提供更好的动态范围但具有更大发长脉冲时能提供更好的动态范围但具有更大的盲区的盲区39n平均时间：因为更长的平均时间减小了平均时间：因为更长的平均时间减小了OTDR的噪声电平所的噪声电平所 以增大了测试的动态范围以增大了测试的动态范围nOTDR的设计：高分辨率的设计：高分辨率OTDR提供小的盲区但是动态范围提供小的盲区但是动态范围 也变小，长距离也变小，长距离OTDR提供大动态范围但是盲区也变大提供大动态范围但是盲区也变大40n我们把初始背向散射电平与噪声电平的差值定义为动我们把初始背向散射电平与噪声电平的差值定义为动态范围。态范围。414243光纤熔接机的原理光纤熔接机的原理 利用激光校正调整两根光纤对齐，在高压放电的情利用激光校正调整两根光纤对齐，在高压放电的情况下，使两边光纤熔融，对接。况