第二章线路工程及其施工之光纤

第二章线路工程及其施工之光纤第1页，课件共21页，创作于2023年2月2.光纤结构光纤是光导纤维的简称，它是一根像头发那么粗细的透明玻璃丝，是一种新的光波导。光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。如图2-1所示。

第2页，课件共21页，创作于2023年2月(1)纤芯：纤芯位于光纤的中心部位(直径d1=4µm~50µm)，单模光纤的纤芯为4µm~10µm，多模光纤的纤芯为50µm，纤芯的成分是高纯度二氧化硅。纤芯是光波的主要传输通道。(2)包层：包层位于纤芯的周围(直径d2=125µm)，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。n1﹥n2这是光纤结构的关键，它使得光信号封闭在纤芯中传输。第3页，课件共21页，创作于2023年2月(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。纤芯的粗细、纤芯材料和包层材料的折射率．对光纤的特性起着决定性的影响。由纤芯和包层组成的光纤称之为裸纤，它的强度、柔韧性较差，经过涂覆后的光纤才能制成光缆，才能满足通信传输的要求。我们通常所说的光纤就是指经过涂覆后的光纤。第4页，课件共21页，创作于2023年2月第5页，课件共21页，创作于2023年2月3.光纤的分类光纤的分类方法有多种，若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤，若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤，若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤。3.1按传输模数分类按传输模的数量不同．光纤可分为多模光纤和单模光纤。第6页，课件共21页，创作于2023年2月(1)多模光纤（Multi-Mode）随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因此，阶跃折射率光纤或渐变折射率光纤又都可以按照传输模式的数量多少，分为单模光纤和多模光纤。当光纤的几何尺寸(主要是芯径d1)远大于光波波长时(约1µm)，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。光在阶跃折射率多模光纤中的传播轨迹如图2-5所示，光在渐变折射率多模光纤中的传播轨迹如图2．6所示。由于不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，因此，经过长距离传输后，会产生时延差，导致光脉冲变宽，这种现象称为模式色散。模式色散会使多模光纤的带宽变窄。降低了其传输容量，因此，多模光纤仅适用于低速率、短距离的光纤通信。

第7页，课件共21页，创作于2023年2月第8页，课件共21页，创作于2023年2月(2)单模光纤(Single-Mode)

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4µm～10µm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。光在单模光纤中的传播轨迹，简单地讲，是以平行于光纤中心轴线的形式以直线方式传播，如图2—7所示。因为光在单模光纤中仅以一种模式(基模)进行传播，其余的高次模全部截止，从而避免了模式色散的问题，故单模光纤特别适用于大容量长距离传输。第9页，课件共21页，创作于2023年2月3.2按传输波长分类按传输波长不同，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0．85µm(0.85µm～0.9µm)，长波长光纤的波长为1.3µm～1.6µm，主要有1.31µm和1.55µm两个窗口。波长为0.85µm的多模光纤主要用于短距离市话中继线路或专用通信网等线路。长波长光纤主要用于干线传输。3.3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，紧套光纤和松套光纤。

第10页，课件共21页，创作于2023年2月3.4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1310µm附近的光纤。第11页，课件共21页，创作于2023年2月第12页，课件共21页，创作于2023年2月(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1550nm附近的光纤，它相对于标准单模光纤(G652)，色散零点发生了移动，所以叫色散位移光纤。(3)G.654光纤G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。第13页，课件共21页，创作于2023年2月(4)G.655光纤由于色散位移光纤(G653)的色散零点在1550nm附近。DWDM系统在零色散波长处工作很容易引起四波混频效应，对系统性能造成严重影响。为了避免该效应，将色散零点的位置从I550nm附近移开一定波长数，使色散零点不在l550nm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)。第14页，课件共21页，创作于2023年2月4.光纤特性光纤的特性较多，这里从工程角度介绍一些所必须了解的主要性能。4.1光纤的几何特性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50土3µm。2．包层直径包层直径指光纤的外径(系石英玻璃光纤)，ITU-T规定，多模及单模光纤的包层直径均要求为125土3µm。3．纤芯，包层同心度和不圆度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。第15页，课件共21页，创作于2023年2月4.2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。光学特性也是决定光纤传输性能的一个重要因素。4.3光纤的传输特性

对于施工来说，光纤的传输特性与前面的几何特性、光学特性有较大的区别，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，由于受现场环境条件限制以及施工对于宽带一般不会致坏的特点，故施工中一般只测损耗(对光纤而言)，但从单盘到中继段，可分几次测量，分别把关，以保证质量。第16页，课件共21页，创作于2023年2月4.3.1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)。光纤的损耗特性是一个非常重要的、对光信号的传播产生制约作用的特性，光纤的损耗限制了(没有光放大的)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。(1)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。①红外和紫外吸收损耗②氢氧根离子吸收损耗③杂质吸收损耗第17页，课件共21页，创作于2023年2月(2)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。瑞利散射损耗是光纤材料二氧化硅的本征损耗，它是由材料折射指数小尺度的随机不均匀性所引起的。(3)弯曲损耗

光纤的弯曲会引起辐射损耗。第18页，课件共21页，创作于2023年2月(4)衰减系数损耗是光纤的主要特性之一，描述光纤损耗的主要参数是衰减系数。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。第19页，课件共21页，创作于2023年2月4.3.3光纤的机械特性光纤的机械特性主要包括耐侧压力、抗拉强度、弯曲以及扭绞性能等，使用者最关心的是抗拉强度。施工中应注意张力，避免造成光纤断私另一方面光缆安装时应注意光纤接头盒中光纤余长处理和光