光缆光纤基本知识

1、光缆光纤基础知识（内部教材）目 录u 蓬勃发展的光缆光纤产业u 光纤基础知识u 光缆基础知识u 光纤活动连接器基本知识u 光纤源器件简介蓬勃发展的光缆光纤产业1983年武汉市话中继光缆系统正式投入电话网使用，标志着中国光纤通信走向实用化阶段。经过几十年的整合调整，中国光纤光缆正逐渐走上良性发展的道路，而且目前国内光纤光缆市场发展前景比较乐观，光纤需求量也以每年15%的增长率递增，光纤光缆厂商基本可以按照正常进度去规划企业自身的发展进度。当前在世界经济低迷的状态下，我国电信业仍保持增长态势，随着电信重组的完成，和3G牌照发放，我国电信运营企业开始新一轮基础网络建设，积极部署光纤接入网，开展大规模

2、集中采购，光进铜退的趋势已经形成。随着FTTH（光纤到户）的进程不断加速，我国三大业务运营商将继续加快“光进铜退”的步伐。简单地说，光进铜退是指在宽带接入模式上以光纤取代铜缆，好处是加快传输速度和数据流量，同时又降低网络建设成本。“光纤逐步向用户端延伸，最终实现光纤到户和光纤到桌面；铜缆逐步向用户端退缩，并最终退网。”将光纤直接接至用户家，适于引入各种新业务，是最理想的业务透明网络，是接入网发展的最终方式，也标致着光缆光纤行业未来的发展前景一片光明！光纤基础知识一、         光纤的组成与分类1、 

3、             光纤按其制造材料的不同可分为石英光纤和塑料光纤，石英光纤即通常使用的光纤，石英光纤按其传输模式的不同分为单模光纤和多模光纤。塑料光纤全部由塑料组成，通常为多模短距离应用，还处于起步阶段，未有大规模应用。2、              石英光纤的结构：石英光纤由纤芯、包层及涂覆层组成。光纤中光的传输在纤芯中进行，因包层与纤芯

4、石英的折射率不同，使光在纤芯与包层表面产生全反射，使光始终在纤芯中传输，而塑料涂覆层起保护石英光纤及增加光纤强度的作用，因石英很脆，若没有塑料的保护则无法在实际中得到应用，正因为光纤的结构如此，所以光纤易折断，但有一定的抗拉力。分类按结构阶跃光纤 渐变光纤按模式单模光纤 多模光纤 2.传输原理：全反射原理。 满足以下两个条件： 1）纤芯折射率n1大于包层折 射率n2； 2）入射角大于临界角C sinc=n2/n13.基本性能参数 1） 数值孔径（NA）：代表光纤的集光能力。 NAn1（2）1/2 =(n1-n2)/n1 2）色散：引起传输脉冲的展宽，影响通信容量。 Dd/d(1/vg)= （2

5、c/2）2 3）传播容量： 阶跃光纤：BLcn2/n12 渐变光纤：BL8c/2n1 4）光纤损耗（衰减）：引起传输功能降低，它是通信距离的固有限制。 衰减系数： dB/km=-10/L*lg(pout/pin) 5）模场直径：模场分布不只局限在纤芯内，有相当部分处于包层中，它是基模场强在空间分布的集中程度的一种度量。模场直径的大小对光纤连接及与其它器件的耦合有重要的影响。其近似计算公式为： 2W2(0.65+1.619V-3/2+2.879V-6) 6）归一化频率V：它是决定单多模截止条件的一个重要参数。 Vk0(n12-n22)1/2(2/)n1(2)1/2 可传输的模数； M1/2V24

6、光纤基本参数汇总5、几种典型光纤简介1）G652普通规格单模光纤，双窗口工作，1310nm附近色散最 低； 2）G653色散位移光纤（DSF），零色散波长在1550nm处。3）G654截止波长位移光纤（CSF），设计同发点是降低 1550nm 处的衰减，而零色散波长仍为1310nm。 4）G655非零色散光纤（NZDFS），零色散波长偏离1550nm。朗讯公司生产的G.655，其01530nm，在15491561nm范围内，其色散系数D2.03.0ps/（nm.km），称为真波光纤（True wave fiber）；康宁公司生产的G.655，其01570nm，在15301565nm范围内，其色

7、D均为负值。另外康宁公司又生产了一种大有效面积光纤，称为LEAF(large Effective Area Fiber)，其模场直径从普通G.655光纤的8.4um增大到9.6um，更适合高密度WDM系统应用。 6、光纤制造工艺简介 制作预制棒一般采用改进的化学气相沉积法（MCVD）、棒外气相沉积法（OVD）、和轴向气相沉积法（VAD）制作，其制作流程图如下： 拉制光纤使用精密馈送机构将预制棒以合适的速度送入炉中加热，将预制棒熔融后拉成所需尺寸的光纤，拉丝装置示意如下： 光缆基础知识一、 光缆的分类室内光缆室外光缆 按应用场合分为 骨架式光缆层绞式光缆束管式光缆带状式光缆分类 按结构方式不同分

8、为直埋光缆架空光缆管道光缆水下光缆 按敷设方式不同分为二、      光缆的结构1、  室外光缆主要有中心管式光缆、层绞式光缆及骨架式光缆三种结构，按使用光纤束与光纤带又可分为普通光缆与光纤带光缆等6种型式。每种光缆的结构特点：     中心管式光缆（执行标准：YD/T769-2003）：光缆中心为松套管，加强构件位于松套管周围的光缆结构型式，如常见的GYXTW型光缆及GYXTW53型光缆，光缆芯数较小，通常为12芯以下。     层绞式光缆（执行标准：Y

9、D/T901-2001）：加强构件位于光缆的中心，512根松套管以绞合的方式绞合在中芯加强件上，绞合通常为SZ绞合。此类光缆如GYTS等，通过对松套管的组合可以得到较大芯数的光缆。绞合层松套管的分色通常采用红、绿领示色谱来分色，用以区分不同的松套管及不同的光纤。层绞式光缆芯数可较大，目前本公司层绞式光缆芯数可达216芯或更高。     骨架式光缆：加强构件位于光缆中心，在加强构件上由塑料组成的骨架槽，光纤或光纤带位于骨架槽中，光纤或光纤带不易受压，光缆具有良好的抗压扁性能。该种结构光缆在国内较少见，所占的比例较小。   &#

10、160; 8字型自承式结构，该种结构光缆可以并入中心管式与层绞式光缆中，把它单独列出主要是因为该光缆结构与其它光缆有较大的不同。通常有中心管式与层绞式8字型自承式光缆。5 煤矿用阻燃光缆（执行标准：Q/M01-2004 企业标准）：与普通光缆相比，提高了光缆阻燃性能的要求，并经过特殊的设计使光缆适用于矿井环境下使用，通常外护套颜色采用兰色，以利于矿井中对光缆的识别。按结构可分入中心管式光缆与层绞式光缆两类结构中。2、              室内光缆室内光缆按光纤

11、芯数分类，主要有单芯、双芯及多芯光缆等。室内光缆主要由紧套光纤，纺纶及PVC外护套组成。根据光纤类型可分为单模及多模两大类，单模室内缆通常外护套颜色为黄色，多模室内缆通常外护套颜色为橙色，还有部分室内缆的外护套颜色为灰色。3加强件的加强原理 由于加强件一般采作高强度、低应变材料，因而能起到加强的作用。以卡普隆线（Kevlar）为例，它是一种质地牢固重量轻的合成纤维，其拉伸应变为2%左右，而光纤为5%左右，同时它的抗拉强度又是光纤的几倍，只有当卡普隆线断了之后，光纤才会断裂，所以在室内缆中，它是一种很好的加强材料。三、      

12、60;  光缆型号的命名方法(YD/T908-2000)1、光缆型式由五部分组成I、表示光缆类别GY通信用室外光缆GJ室内光缆MG煤矿用光缆、加强构件类型（无型号）金属加强构件F非金属加强构件、结构特征D光纤带结构（无符号）松套层绞式结构X中心管式结构G骨架式结构T填充式Z阻燃结构C88字型自承式结构、护层Y聚乙烯护层W夹带钢丝钢聚乙烯粘结护层S钢聚乙烯粘结护层A铝聚乙烯粘结护层V聚氯乙烯护套、外护层53皱纹钢带纵包铠装聚乙烯护套23绕包钢带铠装聚乙烯护套33细钢丝绕包铠装聚乙烯护套43粗钢丝绕包铠装聚乙烯护套333双层细钢丝绕包铠装聚乙烯护套2、光缆规格的表示法按光缆中所含的光纤数

13、及光纤的类别来表示光缆的规格。例：4根G.652单模光纤的光缆规格表示为4B1.1或4B1，若同一根光缆中含有不同种类的光纤，则在规格中间用+号相连。若含有4根多模50/125的光纤，则表示为4A1a或4A1。3、常用型号说明GYXTW金属加强构件、中心管填充式、夹带钢丝的钢聚乙烯粘结护层通信用室外光缆，适用于管道及架空敷设。GYXTW53金属加强构件、中心管填充式、夹带钢丝的钢聚乙烯粘结护套、纵包皱纹钢带铠装聚乙烯护层通信用室外光缆，适用于直埋敷设。GYTA金属加强构件、松套层绞填充式、铝聚乙烯粘结护套通信用室外光缆，适用于管道及架空敷设。GYTS金属加强构件、松套层绞填充式、钢聚乙烯粘结护

14、套通信用室外光缆，适用于管道及架空敷设。GYTY53金属加强构件、松套层绞填充式、聚乙烯护套、纵包皱纹钢带铠装、聚乙烯套通信用室外光缆，适用于直埋敷设。GYTA53金属加强构件、松套层绞填充式、铝聚乙烯粘结护套、纵包皱纹钢带铠装、聚乙烯套通信用室外光缆，适用于直埋敷设。GYTA33金属加强构件、松套层绞填充式、铝聚乙烯粘结护套、单细圆钢丝铠装、聚乙烯套通信用室外光缆，适用于直埋及水下敷设。GYFTY非金属加强构件、松套层绞填充式、聚乙烯护套通信用室外光缆，适用于管道及架空敷设，主要用于有强电磁危害的场合。GYXTC8S金属加强构件、中心管填充式、8字型自承式、钢聚乙烯粘结护套通信用室外光缆，适

15、用于自承式架空敷设。GYTC8S金属加强构商撞?SPAN class=GramE>绞填充式、8字型自承式、钢聚乙烯粘结护套通信用室外光缆，适用于自承式架空敷设。ADSSPE非金属加强构件、松套层绞填充式、圆型自承式、纺纶加强聚乙烯护套通信用室外光缆，适用于高压铁塔自承式架空敷设。MGTJSV金属加强构件、松套层绞填充式、钢聚乙烯粘结护套、聚氯乙烯外护套煤矿用阻燃通信光缆，适用于煤矿井下敷设。GJFJV非金属加强构件、紧套光纤、聚氯乙烯护套室内通信光缆，主要用于大楼及室内敷设或做光缆跳线使用。四、        

16、; 光缆的使用场合及主要性能指标光缆的使用场合：一般情况，单护套光缆适用于架空和管道，而双护套光缆适用于直埋。室内光缆适用于大楼及室内使用。光缆主要性能指标     衰减：衰减指标为光缆中重要的指标，在生产过程中对衰减指标进行检测，可以发现生产及工艺中存在的问题。各类光纤衰减指标要求（A级光纤）：B1.1（单模）：1310nm0.36db/km1550nm0.22db/kmB4（单模）:1550nm0.22db/kmA1a(多模50/125):850nm 2.5db/km1300nm0.7db/kmA1b(多模62.5/125):850nm3.0db/k

17、m1300nm0.8db/km     光纤其它指标单模光纤：模场直径、截止波长、色散、零色散波长、零色散斜率、芯包同芯度误差、包层直径、涂覆层直径、偏振模色散系数（PMD）等。多模光纤：数值孔径、带宽、芯径、包层直径、包层不圆度、涂覆层直径、芯包同芯度误差、涂层不圆度、涂层/包层同芯度误差等。     光缆机械性能拉伸、压扁、反复弯曲、扭转、冲击等。     光缆环境性能光缆高低温性能（-40+60）、渗水性能、滴流性能。     其

18、它钢、铝带电气导通性，钢铝带搭接宽度，PE护套厚度，计米准确性。五、光缆工艺流程半成品从合格供方进货原材料进厂按原材料检查规范检验不合格退货合格入库光纤着色按产品中检规范检验不合格处理合格贮存二次套塑按产品中检规范检验不合格处理合格贮存护 套按成品检验规范检验不合格处理合格成品贴合格证包装入库客户验收交货1、主要光缆的工艺流程如下：2、光纤着色工艺着色工艺生产线的目的是给光纤着上鲜明、光滑、稳定可靠的各种颜色，以便在光缆生产过程中和光缆使用过程中很容易地辩认光纤。着色工艺使用的主要原材料为光纤及着色油墨，着色油墨颜色按行业标准分为12种，其中按广电行业标准及信息产业部标准规定的色谱排列是不一样

19、的，广电标准的色谱排列如下：本（白）、红、黄、绿、灰、黑、蓝、橙、棕、紫、粉红、青绿，信息产业部行业标准的色谱排列如下：蓝、桔、绿、棕、灰、本（白）、红、黑、黄、紫、粉红、青绿。在不影响识别的情况下允许使用本色代替白色。现本公司采用的色谱排列按广电标准进行，在用户要求时也可按信息产业部标准色谱排列。在用户要求每管光纤数在12芯以上时，可根据需要用不同的颜色按不同的比例调配出其它颜色来对光纤进行区分。光纤着色后应满足以下各方面的要求：1、着色光纤颜色不迁移，不褪色（用丁酮或酒精擦拭也如此）。2、光纤排线整齐，平整，不乱线，不压线。3、光纤衰减指标达到要求，OTDR测试曲线无台阶等现象。光纤着色工

20、艺使用的设备为光纤着色机，光纤着色机由光纤放线部分，着色模具及供墨系统，紫外线固化炉，牵引，光纤收线及电器控制部分等组成。主要原理为紫外固化油墨经着色模具涂覆于光纤表面，经过紫外线固化炉固化后固定于光纤表面，形成易于分色的光纤。使用的油墨为紫外固化型油墨。3、光纤二套工艺光纤二次套塑工艺就是选用合适的高分子材料，采用挤塑的方法，在合理的工艺条件下，给光纤套上一个合适的松套管，同时在管与光纤之间，填充一种化学物理性能长期稳定、粘度合适、防水性能优良、对光纤有长期良好保护性能、与套管材料完全相容的光纤专用油膏。二套工艺作为光缆工艺中的关健工序，控制的主要指标有：1、光纤余长控制。2、松套管的外径控

21、制。3、松套管的壁厚控制。4、管内油膏的充满度。5、对于分色束管，颜色应鲜明，一致，易于分色。光纤二次套塑工艺使用的设备为光纤二次套塑机，设备组成由光纤放线架，油膏填充装置，上料烘干装置，塑料挤出主机，温水冷却水槽，轮式牵引，冷水冷却水槽，吹干装置，在线测径仪，皮带牵引，储线装置，双盘收线及电器控制系统等组成。4、成缆工艺成缆工艺又称绞缆工艺，是光缆制造过程中的一道重要工序。成缆的目的是为了增加光缆的柔软性及可弯曲度，提高光缆的抗拉能力和改善光缆的温度特性，同时通过对不同根数松套管的组合而制造出不同芯数的光缆。成缆工艺主要控制的工艺指标有：1、成缆节距。2、扎纱节距，扎纱张力。3、放线、收线张

22、力。成缆工艺使用的设备为光缆成缆机，设备组成由加强件放线装置，束管放线装置，SZ绞合台，正反扎纱装置，双轮牵引，引线及电器控制系统等组成。5、护套工艺根据光缆不同的使用敷设条件，缆芯外加上不同的护套，以满足不同条件下以光纤的机械保护。光缆护套作为光缆抵御外界各种特殊复杂环境的保护层必须具有优良的机械性能、耐环境性能、耐化学腐蚀性能。机械性能指光缆在铺设、使用过程中，必然受到各种机械外力的拉伸、侧压、冲击、扭转、反复弯曲、弯折作用，光缆护套必须能经受这些外力的作用。耐环境性能指光缆在使用寿命中，要能经受住外界正常的此外线辐射、温度变化、潮气的侵蚀。耐化学腐蚀性能指光缆护套能耐受特殊环境中的酸、碱

23、、油污等的腐蚀。对于阻燃等特殊性能则必须采用特殊的塑料护套来保证性能。护套工艺要控制的工艺指标有：1、钢、铝带与缆芯的间隙合理。2、钢、铝带的搭接宽度满足要求。3、PE护层的厚度满足工艺要求。4、印字清晰，完整，米标准确。5、收排线整齐，平整。护套工艺使用的设备为光缆护套挤塑机，设备组成由缆芯放线装置，钢丝放线装置，钢（铝）纵包放带轧纹成型装置，油膏填充装置，上料烘干装置，90挤塑主机，冷却水槽，皮带牵引，龙门收线装置及电器控制系统等组成。光纤活动连接器基本知识光纤活动连接器，俗称活接头，一般称为光纤连接器，是用于连接两根光纤或光缆形成连续光通路的可以重复使用的无源器件，已经广泛应用在光纤传输

24、线路、光纤配线架和光纤测试仪器、仪表中，是目前使用数量最多的光无源器件。1定义：光纤（光缆）连接器是使一根光纤与另一 根光纤相连接的器件，是光波系统中使用量最多的器件。2结构：目前使用的光纤活动连接器大多采用套筒型结构，其本结构如图所示。两根需要连接的光纤被永久地固定在陶瓷（金属）插芯内，再将两个插芯分别置于一个精密的套管内，使两根光纤端面可准确地接触，插芯的位置通过两端的保持弹簧来固定。3、规格型号：光纤活动连接器的规格型号由连接头的型号和光缆的规格来决定。1）型号：目前最常用的光纤活动连接器有FC/(U)PC、FC/APC、SC/(U)PC、SC/APC、ST/PC、LC/(U)PC、MU

25、/(U)PC、等型号，另外还有一些型号的连接器，如：D4/PC、SMA、FDDI、MTRJ等。2）规格：光缆的规格多种多样，其分类如下： 按用途可分为：室内缆、室外缆 按传输模式分为：单模和多模 按结构形式可分为：束状缆和扁带缆分类按芯数可分为：单芯缆、双芯缆、四芯、六芯、八芯、 12芯、36芯等 按缆径（单芯缆）可分为：0.9、2.0、2.5、3.0等。4、影响插入损耗的主要因素 影响连接器损耗的因素很多，归纳起来主要有以下几种（如图所示）：1）光纤结构参数失配引起的连接损耗 1纤芯直径不同引起的连接损耗 两多模光纤连接时，如输入光纤纤芯半径为a1，输 出光纤纤芯半径为a2，则连接损耗可按下

26、式计算： La=-10lg(a2/a1)2 a1a2 =0 a1a2 两单模光纤连接时，连接损耗为： La=-10lg1/4(w1/w2+w2/w1) 式中W1与W2分别为输出输入光纤的模场直径。 2. 数值孔径不同引起的连接损耗 当数值孔径分别为NA1和NA2的二根光纤连接时，其连接损耗为： LNA10lg(NA2/NA1)2-10lg(2/1)NA1NA2 0 NA1NA23不同折射率分布光纤的连接损耗 当折射率分布不同的两渐变光纤连接时，其连接损耗为： LNA10lg(2(1+2)/ 1（2+2）)12 0 12 式中，1和2分别为两光纤的折射率分布参数。2）两光纤相对位置偏离设计要求引

27、起的损耗 1横向错位引起的损耗 多模渐变光纤在模式稳态分布时的错位损耗为： Ld10lg(1-2.35(d/a)2 ) 单模光纤连接时，当模场分布用高斯分布近似时，其错位损耗为： Ld-10lg exp(-(d/w)2 ) 式中，d、a、w分别为横向错位、纤芯半径和模场直径。 2端面不平引起的损耗 当二连接光纤端面不平行而成斜交时将引起倾斜损耗，阶跃多模光纤在模式均匀分布时，其倾斜损耗为： Llg(1-/k（2）) 渐变多模光纤倾斜损耗为： L-10lg(1-8/3k（2）) 单模光纤的倾斜损耗为： L-10lg exp-(n2w/)2 式中为端面颂斜角，为纤芯一包层折射率差，kn1/n0，n

28、0为空气间隙折射率，W为模场半径。（要求L0.1dB时，多模应有0.7°单模0.3°。） 3端面与光纤轴线不垂直引起的连接损耗 对阶跃多模光纤，在模式均匀分布时，其损耗可由下式表示： La-10lg1-(k-1)/ k（2）(1+2) 式中，和分别为两光纤端面法线与轴线间夹角。3）端面形状与间隙引起的损耗 当两连接光纤端面非平面直接接触，而留有一定间隙或非平面接触（弧形）时，均将引起损耗。 1间隙损耗 对阶跃多模光纤，当模式均匀分布时，端面间隙损耗为： Lz-10lg1-Z/4a*k(2) 对单模光纤，间隙损耗为： Lz-10lg(1/1+(z)2/2n2w22 ) 式中，

29、Z为端面间隙宽度。 2非平面端面间隙损耗 当光纤端面呈现弧形凸出状时，对阶跃多模光纤在模式为均匀分布时，端面间损耗为： Lx-10lg1-1/2(2).(k-1)/k.(x1+x2/a)以上所述仅为连接头本身因素对连接损耗的影响，实际使用或测试时，造成插入损耗偏大的因素还有很多，如测试跳线本身有问题，适配器本身问题，以及清洁不够等问题，所以在测试或使用时，一定要尽量减小以上因素的影响。5、光纤活动连接器基本参数和测试方法1）基本参数2）测试方法 光纤活动连接器光学参数的测试均采用相对测量的方法，其测量的基础是要得到一个稳定化的光源（确保在较长一段时间内输出功率相对稳定）和一个高精度的光功率计（精度在0.01dB以下）。清零的目的是为了找到一个测试的基准点，依此为参考点对被测连接头相对基准连接的插入或回波损耗进行测试。下面就几个常用单位进行简述。测连接头相对基准连接头的插入或回波损耗进行测试。下面就几个常用单位进行简述。1. dB损耗单位，用以表征光线通过某一介质后相对强度的大小，损耗的计算公式为： L10lg(pi/p0) 式中，p0 和pi分别为输入和输出功率。2. dBm功率单位，其定义式如下： I10lg(p/1mw)(dBm) 通过计算可知，1mw的功率相当于0dBm。6、光纤活动连接器型号的含义 光纤活动连接器连接头的型号一般用几个大写英文字母和一个