光纤光缆的结构与分类

光纤光缆的结构与分类2021/10/10星期日1

一、光纤的结构二、光纤的分类三、光缆的结构四、光缆的分类2021/10/10星期日2光纤的结构纤芯位于光纤中心，直径2a为5～75μm,作用是传输光波。包层位于纤芯外层，直径2b为100～150μm,作用是将光波限制在纤芯中。纤芯和包层即组成裸光纤，两者采用高纯度二氧化硅（SiO2）制成，但为了使光波在纤芯中传送，应对材料进行不同掺杂，使包层材料折射率n2比纤芯材料折射率n1小，即光纤导光的条件是n1＞n2。一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层，厚度一般为30～150μm。套层又称二次涂覆或被覆层，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为光纤芯线。

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一次涂覆层

纤芯

包层

套层一次涂覆层包层纤芯套层光纤的结构示意图2021/10/10星期日4

二、光纤分类根据光纤的折射率、光纤材料、传输模式、光纤用途和制造工艺，有如下几种分类方法：

1．阶跃型和梯度型光纤(根据光纤的折射率分布函数)阶跃光纤的纤芯与包层间的折射率阶跃变化的，即纤芯内的折射率分布大体上是均匀的，包层内的折射率分布也大体均匀，均可视为常数，但是纤芯和包层的折射率不同，在界面上发生突变。梯度光纤纤芯内的折射率不是常量，而是从中心轴线开始沿径向大致按抛物线形状递减，中心轴折射率最大。2021/10/10星期日5

2．按材料分类

(1)高纯度石英(SiO2)玻璃纤维。这种材料的光损耗比较小，在波长λ＝1.2μm时、最低损耗约为0.47dB/km。

(2)多组分玻璃光纤用常规玻璃制成，损耗也很低。如硼硅酸钠玻璃光纤，在波长λ＝0.84μm时，最低损耗为3.4dB/km。

(3)塑料光纤。用人工合成导光塑料制成，其损耗较大。当λ＝0.63μm时，损耗高达100～200dB/km；但重量轻，成本低，柔软性好，适用于短距离导光。

2021/10/10星期日63．按传输模数分类

(1)单模光纤

单模光纤纤芯直径仅有几微米，接近光的波长。单模光纤通常是指跃变光纤中，内芯尺寸很小，光纤传输模数很少，原则上只能传送一种模数的光纤，常用于光纤传感器。这类光纤传输性能好、频带很宽，具有较好的线性度；但因内芯尺寸小，难以制造和耦合。

(2)多模光纤。

多模光纤纤芯直径约为50μm，纤芯直径远大于光的波长。通常是指跃变光纤中，内芯尺寸较大，传输模数很多的光纤。这类光纤性能较差，带宽较窄；但由于芯子的截面积大，容易制造、连接耦合比较方便，也得到了广泛应用。

2021/10/10星期日7光纤的分类

石英系列光纤（以SiO2为主要材料）按光纤组成材料划分多组分光纤（材料由多组成分组成）液芯光纤（纤芯呈液态）塑料光纤（以塑料为材料）

阶跃型光纤（SIF）光纤种类按光纤纤芯折射率分布划分渐变型光纤（GIF）W型光纤单模光纤（SMF）

按光纤传输模式数划分芯径

多模光纤（MMF）2021/10/10星期日8光纤的纤芯折射率剖面分布2b2b2b2c2a2a2a

nnnn1n1n1n2n2n2n3

0abr0abr0acbr（a）阶跃光纤（b）渐变光纤（c）W型光纤

2021/10/10星期日9阶跃型光纤（SIF）：纤芯折射率呈均匀分布，纤芯和包层相对折射率差Δ为1%～2%。渐变型光纤（GIF）：纤芯折射率呈非均匀分布，在轴心处最大，而在光纤横截面内沿半径方向逐渐减小，在纤芯与包层的界面上降至包层折射率n2。

W型光纤（双包层光纤）：在纤芯与包层之间设有一折射率低于包层的缓冲层，使包层折射率介于纤芯和缓冲层之间。可以实现在1.3～1.6μm之间色散变化很小的色散平坦光纤或把零色散波长移到1.55μm的色散位移光纤。

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单模光纤

指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤

（SMF：SingleModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。

由于光纤的纤芯很细（约10μm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参数＜2.4时，理论上，只能形成单模传输。2021/10/10星期日11

单模光纤

SMF没有多模色散，不仅传输频带较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。

SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-essedCladFiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外侧包层的折射率还低。

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多模光纤

将传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与局域网等光源结合容易，更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。

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多模光纤

MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。从几何光学角度来看，渐变型在纤芯中前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传输容量较SI型大。SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。

2021/10/10星期日14单模光纤相比，多模光纤芯径大，便于接续；但其衰减系数大，带宽小，故目前多模光纤在通信方面只适用于短距离、小容量的数据和模拟光信息传输。多模光纤用于检测系统。2021/10/10星期日15特殊光纤：

红外光纤

作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2μm以下。为能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。

红外光纤（InfraredOpticalFiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。2021/10/10星期日16

复合光纤

复合光纤（CompoundFiber）是指在二氧化硅原料中，再适当混合诸如氧化钠、氧化硼、氧化钾等氧化物的多成分玻璃作成的光纤。特点是多成分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。

2021/10/10星期日17氟化物光纤氟化物光纤（FluorideFiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料包括氟化铝、氟化钡、氟化镧、氟化钠等氟化物玻璃原料。简称为ZBLAN。主要工作在2～10μm波长的光传输业务。

2021/10/10星期日18氟化物光纤由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3μm波长时可达dB／km，而石英光纤在1.55μm时却在0.15～0.16dB/Km之间。

目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7μm的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。

为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3μm的掺锗光纤放大器（PDFA）。2021/10/10星期日19

塑包光纤

塑包光纤（PlasticCladFiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有纤芯粗、数值孔径（N.A.）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。

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塑料光纤

将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光路的光通信中。

原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。2021/10/10星期日21塑料光纤由于塑料光纤（PlasticOpticalfiber）的纤芯直径为1000μm，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。在汽车内部局域网中应用较快，未来在家庭局域网中也可能得到应用。

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色散位移光纤单模光纤的工作波长在1.3μm时，模场直径约9μm，其传输损耗约0.3dB／km。此时，零色散波长恰好在1.3μm处。

石英光纤中，从原材料上看1.55μm段的传输损耗最小（约0.2dB／km）。由于

现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在1.55μm波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于1.55μm波段的长距离传输。2021/10/10星期日23

色散位移光纤巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，就可使原在1.3μm段的零色散，移位到1.55μm段也构成零色散。因此，被命名为色散位移光纤（DSF：DispersionShifted

Fiber）。

2021/10/10星期日24色散位移光纤在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化容易和工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。

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色散平坦光纤

色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55μm波段的光纤。而色散平坦光纤却是将从1.3μm到1.55μm的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。2021/10/10星期日26

色散平坦光纤

由于DFF要作到1.3μm～1.55μm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。

不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。2021/10/10星期日27

色散补偿光纤

对于采用单模光纤的干线系统，多数是利用1.3μm波段色散为零的光纤构成的。可是，如果能在1.3μm零色散的光纤上也能令1.55μm波长工作，将是非常有益的。在1.3μm零色散的光纤中1.55μm波段的色散约有16ps／km／nm之多。

2021/10/10星期日28色散补偿光纤如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersionCompe-nsationFiber）。

DCF与标准的1.3μm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。

DCF也是WDM光线路的重要组成部分。2021/10/10星期日29

抗恶环境光纤

通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～＋60℃之间，设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤。

一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆镍和铝等金属的，这种光纤则称为耐热光纤。2021/10/10星期日30

抗恶环境光纤

当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：ColourCenter），尤在0.4～0.7μm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（RadiationResista-ntFiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。2021/10/10星期日31

密封涂层光纤

为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅

（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水的扩散所制造的光纤（HCF：HermeticallyCoated

Fiber）。2021/10/10星期日32

碳涂层光纤

在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：CarbonCoated

Fiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。2021/10/10星期日33碳涂层光纤碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。防止水分侵入能延缓机械强度的疲劳进程，其疲劳系数（FatigueParameter）可达200以上。所以，HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆。2021/10/10星期日34

金属涂层光纤

金属涂层光纤（MetalCoatedFiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、AL等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。

早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大，会增加微小弯曲损耗，实用化率不高。现在多采用在玻璃光纤的表面用低损耗的非电解镀膜法，使性能大有改善。2021/10/10星期日35

掺稀土光纤

在光纤的纤芯中，掺杂稀土族元素的光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首先发现掺杂稀土元素的光纤（RareEarthDoPedFiber）有激光振荡和光放大的现象。于是，从此揭开了掺饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55μmEDFA就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47μm或980nm的激光进行激励，得到1.55μm光信号放大的。2021/10/10星期日36

喇曼光纤

喇曼效应是指往某物质中射入频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f之外的f±fR，f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：RamanFiber）。光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。感应喇曼散射光-----喇曼光纤激光器。感应喇曼散射----在光纤的长距离通信中，作为光放大器的应用。2021/10/10星期日37

偏心光纤

标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。

偏心光纤（ExcentricCore

Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出包层传播（称此为渐消波，EvanescentWave）。

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偏心光纤当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的损耗。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。

偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。2021/10/10星期日39

发光光纤

采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。

发光光纤（LuminescentFiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤（ScintillationFiber）。

发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发塑料光纤。2021/10/10星期日40

多芯光纤

通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度，可有两种功能。

其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。

其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。2021/10/10星期日41

空心光纤

将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤。空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。例如可以作到波长10.6μm损耗达几dB／m的。2021/10/10星期日42

ITU-T建议的光纤分类

G.651光纤:渐变多模光纤，工作波长为1.31μm和1.55μm，在1.31μm处光纤有最小色散，而在1.55μm处光纤有最小损耗，主要用于计算机局域网或接入网。G.652光纤：常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，其零色散波长为1.31μm，在1.55μm处有最小损耗，是目前应用最广的光纤。G.653光纤：色散位移光纤，在1.55μm处实现最低损耗与零色散波长一致，但由于在1.55μm处存在四波混频等非线性效应，阻碍了其应用。G.654光纤：性能最佳单模光纤，在1.55μm处具有极低损耗（大约0.18dB/km）且弯曲性能好。截止波长大于1310nm,专门用于1550nm波段。G.655光纤：非零色散位移单模光纤，在1.55μm～1.65μm处色散值为0.1～6.0ps/（nm.km），用以平衡四波混频等非线性效应，适用于高速（10Gb/s以上）、大容量、DWDM系统。2021/10/10星期日43光纤的制造

光纤大多数是由石英玻璃材料组成的.光纤的制造要经历原料提纯、光纤预制棒制备、光纤拉丝等具体的工艺步骤。2021/10/10星期日44

光纤制造两种基本方法1.直接熔化法：按传统制造玻璃的工艺将处在熔融状态的石英玻璃的纯净组分直接制造成光纤。2.汽相氧化过程：

高纯度金属卤化物(如SiCl4和GeCl4)与氧反应生成SiO2微粒(通过四种不同的方法)，将微粒收集在玻璃容器的表面，烧结(在尚未熔化的状态将SiO2转化成玻璃体)制成预制棒，拉丝成纤。2021/10/10星期日45原料提纯(石英玻璃材料):

精馏法:利用被提纯物质与杂质的沸点不同来清除杂质;吸附法:利用被提纯物质与杂质的化学键极性差异,选择适当的吸附剂进行选择性吸附分离,达到清除杂质的目的;2021/10/10星期日46直接熔化法：双坩埚法纤芯坯料棒内坩埚包层坯料棒纤芯玻璃外坩埚熔炉拉制光纤(到拉丝机)包层玻璃直接熔化法：可用于制造石英光纤、卤化物光纤和硫属光纤具有产量大、可连续制造的优点但坯料棒熔化过程中容易带来杂质，它的最低损耗值为5dB/km2021/10/10星期日47光纤预制棒生产最常使用的工艺是两步法：第一步采用四种气相沉积工艺，即：外气相沉积(OutsideVapourDeposition-OVD)、轴向气相沉积(VapourAxial

Deposition-VAD)、改进的化学气相沉积(ModifiedChemicalVapourDeposition-MCVD)、等离子化学气相沉积(PlasmaChemicalVapourDeposition-PCVD)中的任一工艺来生产光纤预制棒的芯棒；第二步是在气相沉积获得的芯棒上施加外包层制成大光纤预制棒。

2021/10/10星期日48汽相氧化法：外部汽相氧化法(OVPO)饵棒粉层状预制棒喷嘴玻璃微粒粉层沉积粉状预制棒剖面芯包层粉状预制棒加热炉1400度玻璃预制棒预制棒烧结拉制光纤加热炉玻璃预制棒1970年康宁第一根损耗小于20dB/km的光纤1.预制棒有空洞2.预制棒长度一定3.使用氢氧焰，光纤所含的OH-

较高2021/10/10星期日49汽相轴向沉积法(VAD)推进机马达马达输送杆透明预制棒容器环状加热器疏松的预制棒真空泵红外热成像仪玻璃微粒反应室喷灯口优点：1.预制棒不再具有空洞2.预制棒可以任意长3.沉积室和熔融室紧密相连，可以保证制作环境清洁4.没有使用氢氧焰，单模光纤所含的OH-

较低，因此损耗较低在0.2~0.4dB/km1977年日本开发2021/10/10星期日50改进的化学汽相沉积法(MCVD)贝尔实验室设计，可用于制造低损耗梯度折射率光纤玻璃粉层沉积

初步烧结

加强热成实心棒烧结后，纤芯由汽相沉积材料构成，包层由原始的石英管构成反应物质金属卤化物蒸汽+氧气粉尘状生成物排气口SiO2饵管烧结后的玻璃粉层沉积物来回移动的喷灯H-O2021/10/10星期日51等离子体活性化学汽相沉积法(PCVD)飞利浦提出1978年应用于量产熔融石英管SiCl4+O2+参杂物质反应物质排气口低压工作的等离子体玻璃层快速来回移动的微波谐振腔(2.45GHz，8米/分钟)1000~1200度直接玻璃沉积不需高温烧结反应管不易变形可快速移动，沉积厚度减少，有利于控制折射率分布沉积效率高、沉积速度快有利于消除包层沉积过程中的微观不均匀2021/10/10星期日52光纤拉丝:将预制棒直径缩小，且保持芯包比和折射率分布恒定的操作称为光纤拉丝。拉丝过程中要对裸光纤施加预涂覆层保护。涂覆层既可以保护光纤的机械强度、隔离外界潮湿，又可以避免外应力引起光纤的微弯损耗。此外，高速拉丝还应注意光纤的充分冷却，消除光纤中的残余内应力。

2021/10/10星期日53光纤预制棒置备好之后进行光纤拉丝光纤拉丝机d=10~25mm;L=60~120cm精密输送机构夹具预制棒拉丝炉光纤粗细监测仪裸光纤涂覆机已涂覆光纤光纤卷绕2021/10/10星期日54机械手MechanicalhandleCapstan对中卡头Three-jawchuckModifiedChemicalVaporDeposition高温炉Graphitefurnace测温仪Pyrometer分离及沉积处理Separatedeposition测径仪FiberdiameterGauge空气净化系统ClearAirSystem机械手Mechanicalhandle涂杯Coatcup对中itioncentercontrol光固化vioietCuringSystem涂杯Coatcup对中itioncentercontrol光固化UltravioietCuringSystem对中itioncentercontrol热固化UltravioietCuringSystem涂杯Coatcup对中itioncentercontrol热固化UltravioietCuringSystem气相色谱VaporPhasechromatogrameter基座高温炉配重排除尾气2021/10/10星期日55

光纤的机械和温度特性1)光纤的抗拉强度很高，接近金属的抗拉强度2)光纤的延展性(1%)比金属差(20%)3)当光纤内存在裂纹、气泡或杂物，在一定张力下容易断裂4)光纤遇水容易断裂且损耗增大5)在低温下损耗随温度降低而增加需要增强机械性能、需要防水2021/10/10星期日56光缆的基本结构光缆一般由缆芯、加强元件和护层三部分组成。缆芯：由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两种结构。紧套光纤有二层和三层结构。加强元件：用于增强光缆敷设时可承受的负荷。一般是金属丝或非金属纤维。护层：具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性，主要是对已成缆的光纤芯线进行保护。根据敷设条件可由铝带/聚乙烯综合纵包带粘界外护层、钢带（或钢丝）铠装和聚乙烯护层等组成。2021/10/10星期日57

光缆的种类

1.按敷设方式分有：自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。2.按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。3.按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。2021/10/10星期日58光缆的制造：

光缆的制造过程一般分以下几个过程：光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。

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。

二次挤塑：选用高弹性、低膨胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的松套管，将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶。

光缆绞合：将数根挤塑好松套管的光纤与加强单元绞合在一起。

光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。2021/10/10星期日59光缆对光纤特性的影响1.改善光纤的温度特性虚线：光纤自身的特性曲线实线：成缆后的特性曲线2.增加机械强度由于光缆结构中加入了加强构件、护套、甚至铠装层等，因此其断点强度远大于光纤；不仅如此，光缆的抗侧压、抗冲击和抗扭曲性能都有明显增强3.成缆的附加损耗不良的成缆工艺，把光纤制成光缆后，会带来附加损耗，

(比如说不良应力造成微弯)称之为成缆损耗2021/10/10星期日60层绞式层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。2021/10/10星期日612021/10/10星期日62骨架式骨架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是V形、U形或其他合理的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空槽可放置5~10根一次涂覆光纤。2021/10/10星期日63束管式束管式结构的光缆近年来得到了较快的发展。它相当于把松套管扩大为整个缆芯，成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。2021/10/10星期日64带状式带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光纤带，然后将几层光纤带叠放在一起构成光缆芯。2021/10/10星期日65

中心管式—带状光缆带状光缆特点

带状光缆具有外径小、芯数大、便于集中熔接等优点，可用于宽带、高速、大容量多媒体的多网络信息传输。

中心管式带状光缆适用于管道直埋与架空敷设2021/10/10星期日66带状光缆特点带纤矩阵叠合，光纤排列紧密有序、光缆结构紧凑、体积小容量大。管内填充专用油膏，防水防潮，弯曲时光纤受力小。光纤整带熔接，接续简便效率高。2021/10/10星期日67带状光缆的结构聚乙烯外护套钢丝增强件聚烯烃细绳聚乙烯内护套纸1212阵列（每12根光纤熔在一条塑料带内）2021/10/10星期日68带状光缆的制造过程光纤筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。光纤配置：中心管式带状光缆结构为大芯数光缆提供了最经济有效的配置，以4、6、8、12光纤带为基带，可生产48—216芯各种芯数不同规格的带状光缆。光纤染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。光纤色谱为蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、海蓝，光纤带号由1—18数字字母喷印在光纤带上予以识别。2021/10/10星期日69叠合为矩阵：光纤带按序叠合为矩阵，以一定的扭绞节距均匀置于松套管内，用以减少光缆弯曲时纤芯所受的张力。管内填充特种油膏：起阻水及保护光纤带作用。松套管外依次是阻水带、纵包轧纹钢塑复合带，黑色高密度聚乙烯外套中两边平行放置单根高强度加强钢丝。2021/10/10星期日70中心管式带状光缆2021/10/10星期日71指标名称指

标短

暂长

期抗张力3000N1000N弯曲半径有负载20—25倍外径无负载10—15倍外径抗侧压1000N/10cm800N/10cm温度范围-30℃—+60℃2021/10/10星期日72层绞式带状光缆结构：此光缆系中心金属加强件,PBT松套管（或PE填充绳）SZ层绞、缆芯充油、尼龙纱捆扎、阻水带包扎、铝塑复合带纵包、PE内护层、钢带皱纹铠装、聚乙烯外护套。2021/10/10星期日73GYSTA53-iD(j)SS0～S4束管数/直径（mm）1/12根/2.0～3.2光纤数（i）4～144加

强

件材料镀锌(磷化)钢丝直径/根数¢2.0～3.0阻水层油膏+阻水带内护层聚乙烯阻水层油膏或热熔胶铠装层铝塑和钢塑复合带外护套聚乙烯厚度（mm）2.0±0.2光缆外径（mm）¢15～25光缆重量（kg/km）190～2502021/10/10星期日74

层绞式带状光缆结构图

2021/10/10星期日75指标名称指

标短

暂长

期抗张力3000N1000N弯曲半径有负载20—25倍外径无负载10—15倍外径抗侧压1000N/10cm800N/10cm温度范围-30℃—+60℃

层绞式带状光缆性能指标2021/10/10星期日76光缆型号GYSTAGYSTY53GYSTA53GYSTA33光纤芯数4-1728光缆外径8-6010-6810-6810-70光缆重量300-2000365-2500340-2500787-3000允许最大拉力50006000600020000允许最大压力1000200020003000

几种光缆的相关指标2021/10/10星期日77

其它光缆

日本古河公司对几种防鼠非金属光缆结构进行了研究。结果表明，只有用FRP铠装的光缆和用较多玻璃纤维（至少1.5mm厚）铠装的光缆才能达到防鼠要求。而用双层玻璃丝带和采用半芳香族聚酰胺护层的光缆不能达到防鼠要求。日本住友公司将一种合成辣椒素微囊混于护套中，然后在表面挤上一层普通聚乙烯，既能防鼠，又大大提高了操作安全性及敷设方便性。1、无金属防鼠光缆2021/10/10星期日78

2、半松套光缆

—阿尔卡特公司推出一种半松套结构光缆。将松套管尺寸尽可能缩小，但仍保持光纤处于可以自由运动的状态，就构成半松套单元。因为普通松套管材料太硬，半松套单元采用非常软的热塑料做套管。再将半松套单元与干式阻水材料一起放入中心管中，即可构成144芯半松套光缆，其外径仅为13mm。经测试，该光缆各方面性能良好，而接入时间比松套层绞光缆节约33％。该光缆可用于需要高芯数而空间有限的管道中。若将护套料改为阻燃材料，可做成竖井级室内缆。而加上钢带铠装可作直埋缆使用。2021/10/10星期日793、防弹光缆光缆采用双层钢塑护层加上双层芳纶防弹带可以实现防弹。在架空光缆中使用钢带还可以防止护套回缩和防潮。2021/10/10星期日