chapter2-光纤1

1、123章内容章内容45n工作波长工作波长：短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。：短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。 短波长光纤是指短波长光纤是指0.80.80.9m0.9m的光纤；长波长光纤是指的光纤；长波长光纤是指1.01.01.7m1.7m的光纤；的光纤；而超长波长光纤则是指而超长波长光纤则是指2m2m以上的光纤。以上的光纤。 n折射率折射率：阶跃型、渐变型和其它型（如三角型、：阶跃型、渐变型和其它型（如三角型、WW型、凹陷型）型、凹陷型） n传输模式传输模式：单模（：单模（ SMSM）光纤（偏振保持光纤、非偏振保持光纤）和多模（）光纤（偏振保持光纤、非偏振保持光纤）和多模（MMMM

2、）光纤两种。光纤两种。 两者的区别在于纤芯的尺寸和纤芯包层相对折射率差。两者的区别在于纤芯的尺寸和纤芯包层相对折射率差。n原材料原材料：石英光纤石英光纤：主要由高纯度石英制成，传输损耗很低。主要用于光纤通信，：主要由高纯度石英制成，传输损耗很低。主要用于光纤通信，是目前用量最大的光纤。是目前用量最大的光纤。 多组分玻璃光纤多组分玻璃光纤：主要由特殊的光学玻璃制成。传输损耗较大。主要用于传光束、：主要由特殊的光学玻璃制成。传输损耗较大。主要用于传光束、传像束、扭像器及纤维面板等。传像束、扭像器及纤维面板等。 塑料光纤塑料光纤：玻璃芯和塑料包层组成，或者塑料芯和塑料包层组成，后者较常用。价：玻璃芯

3、和塑料包层组成，或者塑料芯和塑料包层组成，后者较常用。价格低廉，弹性好，适合要求弹性的系统，但损耗大。常用于短距离计算机通信。不格低廉，弹性好，适合要求弹性的系统，但损耗大。常用于短距离计算机通信。不适合高温、长距离应用。适合高温、长距离应用。 液芯光纤：液芯光纤：把石英管拉制成毛细管的尺寸，然后用四氯乙烯或其它液体填充而制成。把石英管拉制成毛细管的尺寸，然后用四氯乙烯或其它液体填充而制成。它是它是7070年代制成的光纤，目前在一些特殊用途（如光纤传感）中仍有采用。年代制成的光纤，目前在一些特殊用途（如光纤传感）中仍有采用。n制造方法制造方法：有外汽相沉积法（：有外汽相沉积法（OVDOVD）、

4、汽相轴向沉积法（）、汽相轴向沉积法（VADVAD）、改进汽相沉积）、改进汽相沉积法（法（MCVDMCVD）和等离子体化学汽相沉积工艺（）和等离子体化学汽相沉积工艺（PCVDPCVD）等）等 。678910 保护光纤固有机械强度的方法，通常是采用塑料被覆和应力筛选。光纤从高温拉制出来后，要立即用软塑料(例如紫外固化的丙烯酸树脂)进行一次被覆和应力筛选，除去断裂光纤，并对成品光纤用硬塑料(例如高强度聚酰胺塑料)进行二次被覆。 即使进行应力筛选，软塑料一次被覆光纤的机械强度， 对于成缆的要求还是不够的。因此要用硬塑料进行二次被覆。 二次被覆光纤有紧套、松套、大套管和带状线光纤四种。11紧套一次被覆光

5、纤松套大套管一次被覆光纤带状线(a)(b)(c)(d)12 光缆一般由缆芯和护套两部分组成， 有时在护套外面加有铠装。 1. 1. 缆芯缆芯 缆芯通常包括被覆光纤(或称芯线)和加强件两部分。被覆光纤是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。加强件起着承受光缆拉力的作用，通常处在缆芯中心，有时配置在护套中。 加强件通常用杨氏模量大的钢丝或非金属材料例如芳纶纤维(Kevlar)做成。 光缆类型多种多样，根据缆芯结构的特点，光缆可分为四种基本型式。 13填充油膏紧套光纤中心加强件包带铝纵包PE护层(a)填充绳(聚乙烯)第一单元松套管(6芯)第二单元松套管(6芯)包带皱纹钢带PE层尼龙12外护层中心加强件填

6、充油膏(b)PE外护层皱纹钢带塑料骨架中心加强件紧套光纤(c)PE外护层铝纵包钢丝(分散加强)高强度塑料光纤束管648 芯光纤(d)外护层金属加强件塑料绕包带带状光纤单元带状线(e)单根金属加强件高密度PE护层开索邹纹钢护套防潮层高强度塑料束管448 芯光纤(f)内金属或高强度塑料线光纤光纤或聚乙烯填充线聚乙烯铜管聚乙烯聚丙烯内层钢丝铠装外层钢丝铠装(g)隔热衬材光纤高强度塑料线铝管铝扇形体铝包钢线(h)光纤塑料14152. 护套护套 护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力。护套通常由聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)和铝带或钢带构成。不同使用

7、环境和敷设方式对护套的材料和结构有不同的要求。根据使用条件，光缆又可以分为许多类型。 一般光缆有室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等。 特种光缆常见的有：电力网使用的架空地线复合光缆(OPGW)，跨越海洋的海底光缆，易燃易爆环境使用的阻燃光缆以及各种不同条件下使用的军用光缆等。 16 光缆的传输特性取决于被覆光纤。对光缆机械特性和环境特性的要求由使用条件确定。光缆生产出来后，对这些特性的主要项目，例如拉力、压力、扭转、弯曲、冲击、振动和温度等， 要根据国家标准的规定做例行试验。成品光缆一般要求给出下述特性，这些特性的参数都可以用经验公式进行分析计算， 这里我们只作简要的定性说明。 拉力特性

8、拉力特性 光缆能承受的最大拉力取决于加强件的材料和横截面积， 一般要求大于1 km光缆的重量，多数光缆在100400 kg范围。 172. 2. 压力特性压力特性 光缆能承受的最大侧压力取决于护套的材料和结构，多数光缆能承受的最大侧压力在100400 kg/10 cm。 3. 3. 弯曲特性弯曲特性 弯曲特性主要取决于纤芯与包层的相对折射率差以及光缆的材料和结构。实用光纤最小弯曲半径一般为2050 mm， 光缆最小弯曲半径一般为200500 mm，等于或大于光纤最小弯曲半径。在以上条件下，光辐射引起的光纤附加损耗可以忽略，若小于最小弯曲半径，附加损耗则急剧增加。 4. 4. 温度特性温度特性

9、光纤本身具有良好的温度特性。光缆温度特性主要取决于光缆材料的选择及结构的设计采用松套管二次被覆光纤的光缆温度特性较好。温度变化时，光纤损耗增加，主要是由于光缆材料(塑料)的热膨胀系数比光纤材料(石英)大23个数量级，在冷缩或热胀过程中，光纤受到应力作用而产生的。在我国，对光缆使用温度的要求，一般在低温地区为-40 +40 ， 在高温地区为-5 +60 。 1819121sin (/)cnn2211sinsinnn20210111sinsincosannn1c21sin/cnn22210sinnnna22222120121121sin222annNAnnnnnn222121()/2nnn 121

10、nnn 2223cLnncL1102212111maxsincnLnnncLnncLc211221112210maxmax2NAcnLcLnnnncLncLncnLn2411112132nnnnn2521221)0()(arnrnhArnrnsec)0()( )12sinzAZa262728knncn/2/1kn2kn12knknkneff/12nnneffeffncv 293031LP模模传统模式传统模式LP01HE11LP11HE21 ,TE01 ,TM01 LP21HE31 ,EH11 LP02HE12LP31HE41,EH21LP12HE22 ,TE02 ,TM02LP1mHE2m ,TE0m ,TM0mLPlm( l0或或1)HEl+1,m ,EHl-1,m3222212121nannaV332221