光纤光缆技术交流

光纤光缆技术交流二、光纤光缆性能检测一、光纤光缆目录三、OTDR的使用1.1光纤光纤是光导纤维的简称。光纤是一种利用光在玻璃、塑料和晶体材料等制成的可以传输光信号的媒介。光纤传输原理：全反射原理目前已开发出不同特性的光纤以适应不同的应用。纤芯：SiO2+GeO2纯度99.9999%(n1)包层：SiO2纯度99.9999%(n2)一次涂层:丙烯酸树脂二次涂层:丙烯酸树脂传输基本条件:折射率n1＞n21.2光纤通信的特点光纤通信的优点：

①传输频带宽，通信容量大②中继距离长③抗电磁干扰④保密性能好，无串话⑤原材料资源丰富，节省有色金属⑥体积小，重量轻，便于敷设和运输光纤通信的缺点：

①抗拉强度低②光纤连接困难③光纤怕水1.3.1G.651光纤自从20世纪70年代光纤衰减降到实用化水平以来，光纤从多模光纤开始，其工作波长随着激光器技术的发展从0.85μm波长发展到衰减更低带宽更宽的1.3μm波长。这种光纤被当时的CCITT（现（ITU-T）列为G.651光纤。（第一代光纤通信系统）1.3常规光纤类别1.3.2G.652光纤20世纪70年代末，单模光纤开始实用，且零色散波长设计在1310nm。CCITT列为光纤非色散位移单模光纤。

@1310nm=0.35dB/km左右;@1550nm=0.20dB/km左右

C波段1530～1565nm和L波段1565～1625nm的色散较大，一般为17～22psnm·km，系统速率达到2.5Gbit/s以上时，需要进行色散补偿，从而限制了其在工作波长为1550nm系统中的传输速率和传输距离。1.3.3G.653光纤色散位移光纤（DSF，Dispersion－ShiftedFiber）。在C波段和L波段的色散一般为-1～3.5psnm·km，在1550nm是零色散，系统速率可达到20Gbit/s和40Gbit/s，是单波长超长距离传输的最佳光纤。由于其零色散的特性，在采用密集波分复用DWDM扩容时，会出现非线性效应，产生四波混频FWM，因此不适合采用DWDM。1.3.4G.654光纤G654（characteristicsofacut-offshifted,single-modeopticalfibre，B1.2）衰减最小光纤为了满足海底光缆长距离通信的需求，人们开发出了一种应用于1.550nm波段的纯石英芯单模光纤，它在该波段的衰减最小，仅为0.185dB/km。ITU将这种光纤定义为G654光纤。G654光纤在1300nm波段的色散为零，但在1550nm波段色散较大，约为17~20ps/nm·km。1.3.5G.655光纤非零色散位移光纤。1996年被ITU-T列为G.655光纤。G.655光纤（NZ-DSF）特点是在C波段的色散为1～6psnm·km，在L波段的色散一般为6～10psnm·km，色散较小，避开了零色散区。G.655光纤解决G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以上波分复用中出现的非线性效应，特别是四波混频，所以其在10Gbit/s以上波分复用或密集波分复用的高速率、大容量、远距离光纤传输系统中得到极为广泛地应用。这些初期的NZ-DSF在不同场合应用后发现，单一规格的NZ-DSF难以满足各种不同的使用场合，于是各个光纤制造厂相继开发了具有不同色散性能的NZ-DSF。为此，ITU-T于2000年4月的1997年～2000年研究期末期会议上把G.655类光纤分为G.655A和G.655B两个子类。G.655A：用于单通道放大系统和通道间隔不小于200G·Hz(≈1.6nm)的波分复用系统；G.655B：用于通道间隔不大于100G·Hz(≈0.8nm)的密集波分复用系统1.3.6G.652子类氢气与光纤中的缺陷反应所引起损耗增加。20世纪90年代，朗讯公司通过采用新的制棒技术，成功地消除了1385nm附近的OH-引起的衰减峰，使得1310nm波长窗口（约1280～1325nm）与1550nm波长窗口（约1530～1565nm）之间的波段都能利用。为此，ITU-T于2000年4月的1997年～2000年研究期末期会议上把G.652类光纤分为G.652A、G.652B和G.652C三个子类。2003年ITU提出了G.652D光纤。普通单模光纤(G652A/B)低水峰单模光纤（LWPF)(G652C/D)G.652A/B/C/D的划分主要根据对PMD的要求和水峰处的衰减的要求不同；G.652.B与G.652.D相比主要区别在水峰（1383nm）处的衰减的要求不同。1.3.7G.657光纤在FTTH建设中，光缆的应用环境主要是安放在拥挤的管道中，或者经过多次弯曲后被固定在接线盒或插座等具有狭小空间的线路终端设备中。因此，一些著名的制造厂商纷纷开展了抗弯曲单模光纤的研究。ITU-T于2006年12月发布了ITU-TG.657“接入网用弯曲不敏感单模光纤和光缆特性”的标准，规范抗弯曲单模光纤产品的性能。光纤性能参数光学特性衰减色散偏振模色散（PMD）截止波长模场直径（MFD）有效群折射率点不连续性几何特性包层直径包层不圆度涂层直径涂/包层同心度误差涂层不圆度芯/包层同心度误差翘曲度环境特性温度附件衰减温-湿度循环附加衰减浸水附加衰减湿热附加衰减干热老化机械特性筛选张力宏弯附加损耗涂层剥离力动态疲劳参数(nd)1.4.1光纤衰减光纤衰减（Attenuation）反映光信号损失的特性限制了传输的距离1.4光学特性1.4.2光纤色散和真空相比，不同的波长、经过不同的传输路径，到达接收端时肯定会有时间差的，这个时间差带来的影响就是色散限制了传输容量的大小和传输距离的长短色散种类：模式色散、材料色散、波导色散1.4.3光纤带宽带宽是一个频率范围，信号在这个范围内可以没有重大畸变地进行传输。一段光纤所能通过的最大调制频率脉冲的调制频率和光纤长度的乘积，是一个表征多模光纤光学特性的综合指标带宽的单位是赫兹（Hz）。带宽是描述通信信道运载信息能力的特性。1.4.5光纤几何参数直径偏差玻璃光纤：125±1um;

一次涂覆后：170-210um；二次涂覆后：245±10um;同心度芯包同心度和涂层同心度不圆度芯不圆度和包层不圆度2.1光缆的设计影响光纤使用的因素应力导致光纤断裂或衰减增加潮气使光纤易于断裂（变脆），影响寿命氢气使光纤衰减明显增加※光缆设计原则：为光纤提供机械保护，使光纤在各种环境下免受应力；必须防止水分和潮气侵入；必须避免光缆中产生氢气，尤其避免形成氢压。2.2光缆的分类按使用环境和场合分类室外光缆室内光缆管道光缆架空光缆直埋光缆水下光缆海底光缆数据光缆配线光缆设备光缆控制光缆应急光缆按网络分类本地网用光缆长途干线网用光缆接入网用光缆按缆芯结构分类层绞式中心束管式骨架式常用室外光缆结构2.2.12.2.22.2.3层绞式中心束管式骨架式2.2.4室内光缆普通室外光缆产品2.22.2.1层绞光缆结构层绞式光缆在结构、性能、敷设方式等方面都具有显著的优良特性，在80%的场合都将使用层绞式光缆.加强芯处于缆芯中央位置，松套管以适当绞合节距围绕加强芯层绞，通过控制光纤余长和调整绞合节距，可使光缆具有很好的抗拉性能和温度特性。光缆敷设方式多：适用于架空、直埋、管道、水下等各种场合。2.22.2.2中心束管结构这种光缆结构设计是美国贝尔试验室的一项专利发明。中心束管式光缆把光纤置于束管的中间，加强元件配置在塑料套管周围而构成。束管内注入油膏阻水；管中光纤自由的悬浮在缆芯的中间，由于光纤在芯管内的自由空间大，能很好地缓解光纤的应力及减少微弯损耗，对光纤保护最好。这种缆光纤密度极高，结构紧凑，光缆尺寸小，重量轻；具有抗压抗拉性强、热收缩性小的特点。中心束管式结构示意图2.22.2.3骨架式结构骨架式光缆是将紧套光纤、一次涂覆光纤或光纤带放入螺旋形塑料骨架凹槽内而构成，骨架的中心是加强元件。在骨架式光缆的一个凹槽内，可放置一根或几根涂覆光纤，也可放置光纤带，从而构成大容量的光缆。骨架式光缆对光纤保护较好，耐压、抗弯性能较好，但制造工艺复杂。骨架式结构示意图2.22.3光缆的结构光缆是以一根或多根光纤或光纤束制成符合化学、机械和环境特性的结构。不论何种结构形式的光缆，基本上都是由缆芯、加强元件和护层三部分组成。2.3.12.3.22.3.3缆芯加强元件护层2.3.4光纤带2.3.1缆芯缆芯结构应满足一下基本要求：使光纤在缆内处于最佳位置和状态，保证光纤传输性能稳定。在光缆受到一定打拉、侧压等外力时，光纤不应承受外力影响。缆芯中的加强元件应能经受允许拉力。缆芯截面应尽可能小，以降低成本缆芯内有光纤、套管或骨架和加强元件，在缆芯内还需填充油膏，具有可靠的防潮性能，防止潮气在缆芯中扩散。2.32.3.2加强元件加强元件主要是承受敷设安装时所加的外力。光缆加强元件的配置方式一般分为“中心加强元件”方式和“外周加强元件”方式。一般层绞式和骨架式光缆的加强元件均处于缆芯中央，属于“中心加强元件”（加强芯）中心管式光缆的加强元件从缆芯移到护层，属于“外周加强元件”。加强元件一般有金属钢线、钢绞线和非金属芳纶、玻璃纤维增强塑料杆（FRP)。使用非金属加强元件的非金属光缆能有效地反之雷击。2.32.3.3护层光缆的护层是对已成缆的光纤芯起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏，使光纤能适应于各种敷设场合。护层具有耐压力、防潮、温度特性好，重量轻、耐化学浸蚀、防鼠、防蚁、防鸟、阻燃等特点。光缆的护层可分为内护层和外护层。内护层一般采用“聚乙烯”或“铝带+聚乙烯”等。外护层可根据敷设条件而定。(钢带+聚乙烯)2.32.3.4光纤带1.带状光缆发展背景2.光纤带光缆的结构3.光纤带光缆的分类4.光纤带光缆的优点2.3(.1.)光纤带光缆的发展背景：随着光纤网络的建设逐渐由国家骨干网转向区域网及城域接入网建设，设计与制造性能良好、成本低廉和使用方便的用户环路用光缆是至关重要的。用户环路中的光缆最主要的特点是连接的节点较多，芯数大。所以需要提高铺设光缆中光纤的集装密度和缆中光纤的接续速度，为了解决这两个问题，先把若干根光纤组成光纤带后再装入缆中是一种有效的措施。2.3.4(.2.)光纤带的结构：光纤带结构采用包覆式结构，多根光纤平行水平布放成一列，然后用UV紫外固化树脂包覆成带。光纤带分为4芯带，6芯带，8芯带，12芯带，24芯带。2.3.4(.3.)光纤带光缆的分类带状光缆分类带状光缆按其结构有中心束管式，层绞式，骨架式结构。2.3.4(.4.)光纤带光缆的优点光纤带光缆的优点：带状光缆其光缆的集成度，即相同的光纤芯可以将光缆结构做得较小，占用路由资源较少;降低光缆熔接费用，提高安装效率;光纤带比光纤具有更好的机械性能。各种结构光纤带光缆有各自的优点中心束管式带状光缆：光纤带的边角光纤总是4根，更好地保护光纤；层绞式带状光缆：具有良好的柔韧性和可弯曲度；骨架式带状光缆：干式阻水结构，便于施工和维护。2.3.4GY-室外光缆F–非金属加强构件T–油膏填充式X–中心束管式结构D–光纤带结构Y–聚乙烯护套A–铝-聚乙烯粘结护套S–钢-聚乙烯粘结护套W–带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护套53-双护套，钢带铠装依据标准：YD/T908-2011光缆型号命名方法2.4室外光缆的命名二、光纤光缆性能检测2.12.22.3光纤的几何特性2.42.5光纤的光学特性光缆的机械特性光缆的环境特性光缆的电气特性2.6光缆的结构特性2.7光缆的产品标准2.8蝶型光缆宏弯测试方法2.1光纤几何特性测试项目：包层直径、涂覆层直径、芯同心度误差以及包层不圆度等任何光纤都允许一定范围内的几何偏差。但这些偏差将会导致光纤接续时的衰耗。偏心芯直径偏差椭圆芯光纤几何特性测试标准：《GB/T15972.20-2008光纤试验方法规范第20部分：尺寸参数的测量方法和试验程序光纤几何参数》《GB/T15972.21-2008光纤试验方法规范第21部分：尺寸参数的测量方法和试验程序涂覆层几何参数》光纤几何尺寸测试仪近场光分布法2.2

光纤光学性能测试项目：光纤色散、模场直径、截止波长、衰减系数以及偏振模散等测试标准：《GB/T15972.42-2008光纤试验方法规范第42部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序波长色散》《GB/T15972.45-2008光纤试验方法规范第45部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序模场直径》《GB/T15972.44-2008光纤试验方法规范第44部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序截止波长》《GB/T15972.40-2008光纤试验方法规范第40部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序衰减》《GB/T18900-2002单模光纤偏振模色散的试验方法》光纤色散测试仪微分相移法光纤多参数测试仪可变孔径法——MFD传输功率法——λc、λcc光时域反射仪——PK8000背向散射法——衰减系数PMD测试仪干涉法2.3光缆的机械特性试验标准测试标准：GB/T7424.2-2008光缆总规范第2部分光缆基本试验方法IEC60794-1-2-2003Opticalfibrecables–Part1-2Genericspecification-Basicopticalcabletestprocedures582.3.1光缆机械性能试验项目光缆外观机械性能环境性能光缆检验项目光缆拉伸性能光缆压扁性能光缆冲击性能光缆反复弯曲性能光缆扭转性能光缆曲挠性能592.3.1光缆机械性能试验目的

光缆机械性能试验是指检验光缆产品所具有的抗机械外力作用能力的试验。光缆在制造、运输、施工和使用过程中难免会受到各种机械外力作用。而光缆中光纤很可能会因机械外力作用，导致其传输性能可能发生变化，使用寿命有可能缩短，甚至出现断纤现象。光缆外观机械性能环境性能光缆检验项目光缆机械试验机2.4光缆的环境特性试验标准测试标准：GB/T7424.2-2008光缆总规范第2部分光缆基本试验方法IEC60794-1-2-2003Opticalfibrecables–Part1-2Cenericspecification-Basicopticalcabletestprocedures622.4.1光缆环境性能试验项目光缆外观机械性能环境性能阻燃光缆阻燃性能光缆衰减温度特性光缆滴流性能光缆浸水性能光缆渗水性能光缆检验项目632.4.2光缆环境性能试验目的

由于通信光缆敷设到实际线路的路由上，它们会遇到各种不利的自然环境条件的作用或人为因素的影响。为了保证光缆完全适用于各种各样的通信网络，并在实际使用环境中保证网络的长期安全可靠，我们应该设计和制造出能够胜任任何可能面临的环境条件的光缆。光缆外观机械性能环境性能光缆检验项目642.1光缆外观检查光缆外观机械性能环境性能光缆结构光缆标志的完整性光缆标志的牢固性光缆标志的可识别性光缆计米标志误差包装光缆检验项目步入式温度箱光缆渗水试验装置老化箱单根垂直燃烧试验机2.5

光缆电气性能测试测试项目：在线电火花测试、电气导通性测试标准：GB/T7424.2-2008光缆总规范第2部分光缆基本试验方法IEC60794-1-2-2003Opticalfibrecables–Part1-2Cenericspecification-Basicopticalcabletestprocedures护套火花探测仪电气导通性测试仪4.6

光缆结构测试2.6

光缆的结构特性测试项目：护套厚度、护套搭接宽度、护套-金属带剥离、套管厚度、套管抗侧压以及加强件性能等测试标准：《GB/T2951.11-2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用实验方法第11部分：通用实验方法-厚度和外形尺寸测量-机械性能实验》《YD/T837.3-1996铜芯聚烯烃绝缘铝塑综合护套市内通信电缆试验方法：第3部分机械物理性能试验方法》《YD/T837.5-1996铜芯聚烯烃绝缘铝塑综合护套市内通信电缆试验方法：第5部分电缆结构试验方法》游标卡尺、千分尺投影仪2.7

光缆产品标准YD/T901-2009层绞式通信用室外光缆YD/T769-2010核心网用光缆－中心管式通信用室外光缆YD/T981.2-2009接入网用光纤带光缆-中心管式YD/T981.3-2009接入网用光纤带光缆第3部分：松套层绞式DL/T788-2016全介质自承式光缆YD/T980-2002全介质自承式光缆YDT1258.2-2009室内光缆系列第2部分：终端光缆组件用单芯和双芯光缆YDT1258.4-2005室内光缆系列第四部分：多芯光缆YDT1258.5-2005室内光缆系列第五部分光纤带光缆YDT1770-2008接入网用室内外光缆YDT1997-2009接入网用蝶形引入光缆IEEE1222-2004全介质自承式光缆IEC60794-3-11-2007Opticalfibrecables–Part3-11Outdoorcables-Detailedspecificationforductanddirectlyburiedsingle-modeopticalfibretelecommunicationcablesIEC60794-2-10-2003Opticalfibrecables–Part2-10Indoorcables-FamilyspecificationforsimplexandduplexcablesIEC60794-2-20-2008Opticalfibrecables–Part2-20Indoorcables-Familyspecificationformulti-fibreopticaldistributioncables每种产品的结构要求不尽相同，首先应满足客户要求，当客户无特殊要求时，应满足行业标准、国家标准或国际标准。2.8蝶型光缆宏弯测试方法（仅对B6类光纤）测试标准：GB/T15972.47-2008光缆总规范第2部分光缆基本试验方法GB/T9771.3-2008通信用单模光纤第三部分波长段扩展的非色散位移单模光纤特性YD/T1997.1-2004通信用引入光缆第一部分蝶型光缆2.8.1蝶型光缆宏弯测试方法（仅对B6类光纤）试样长度：试样长度是长度已知的光纤，试样长度应按产品规范中的规定。试样端面：试样的输入端面和输出端面应平整光滑，端面与光纤轴应有很好的垂直度。程序：将被试光缆松绕在芯轴上。芯轴直径为60mm;松绕圈数为100圈。波长：1625nm测试方法：方法A，传输功率检测法，测量光纤从直的状态到弯曲状态所引起的衰减增加。方法B，截断法，测量光纤在弯曲状态下的总衰减。为了确定宏弯衰减，应用光纤的固有衰减对测量值进行修正。三、OTDR的使用3.13.23.3OTDR简介3.6OTDR工作原理OTDR功能OTDR应用3.5常见的测试曲线3.4OTDR参数设置3.1OTDR简介OTDR的英文全称为OpticalTimeDomainReflectometer，光时域反射计。OTDR工作系统：光接受器光发射器信号处理器分光路器显示器被测光纤盲区光纤（可选）3.2OTDR工作原理利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲尼尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。纤芯由前向不均匀点导致的背向散射背向散射---theamountoflightscatteredbackisrelativetotheamountofincidentlight.12沉积点3.3OTDR的功能观察整个光纤线路光缆平均损耗和光纤长度的测试；光缆中光纤熔接的监测；光缆线路中故障点位置的准确定点和故障分析OTDR可存储、打印背向散射信号曲线测试范围范围是指距离或显示范围。对这一参数的设置意味着告诉OTDR应该在屏幕上显示多长距离。为了显示整个光纤曲线，设置时这一范围必须大于被测光纤长度。

通常选择的测试范围应比实际待测光纤长20%。对于25公里的光纤，选择13公里测试范围是过短了。对于25公里的光纤，选择32公里测试范围是比较合适的必须注意，测试范围相对于被测光纤长度不要差异太大，否则将会影响到有效分辨率。同时，过大的测试范围还将导致过大而无效的测试数据文件，造成存贮空间的浪费。测试范围选择164Km测试范围对于7.6Km的实际光纤来说是过长了。文件尺寸:9Km范围=2kbytes164Km范围=10kbytes脉冲宽度脉冲宽度表示脉冲的时间长度，同时也可换算为脉冲在光纤上所占的空间长度。OTDR10ns=1米100ns=10米10,000ns=1,000米OTDR注入光纤的光沿着光纤的传播与水在管道内流动很相似。30ns脉宽30ns1980ns7620ns3860ns960ns480ns240ns120ns脉冲宽度与盲区和动态范围直接相关。在下图中，用8个不同的脉冲宽度测量同一根光纤。最短的脉宽获得了最小的盲区，但同时也导致了最大的噪声。最长的脉宽获得了最光滑的测试曲线，与此同时，盲区长达接近1公里。使用中等脉宽获得了较好的盲区和清晰的曲线曲线最光滑但盲区最大最短的盲区但噪声很大脉冲宽度长脉宽中等脉宽短脉宽动态范围脉宽决定了可测试的光纤长度较长的脉宽可得到较大的动态范围.以长脉宽(7620ns)OTDR能够测量很远。但盲区也比较大。以中等脉宽(120ns)测量20公里。噪声变的比较大。以中等脉宽(960ns)OTDR能够较好地测量40余公里。盲区也比较适中。[Allmeasurementstakenat1310nmWavelength]波长原则:如果可能，总是同时测试1310和1550纳米两个波长以便比较不同波长上的测试结果，判断光缆是否受到应力。1550nm曲线1310nm曲线对同一根光纤，不同波长下进行的测试会得到不同的损耗结果。测试波长越长，对光纤弯曲越敏感。1550nm下测试的接头损耗大于在1310nm处的测试值.

下图中，第一个熔接点存在弯曲问题，而另外的熔接点在两测试波长下状态近似，这表明光纤未受力。分辨率（数据采样间隔）确定了事件点的定位精度OTDR在测试时沿光纤长度方向以固定的间隔进行数据采样，采样间隔越短，采集的数据也越多，同时意味着定位精度越高，但与此同时测试花费的时间也会越长，测试结果文件也越大。文件大小:8m采样=4kbytes1m采样=32kbytes分辨率1m采样8m采样光纤端点的读出值可能由于+/-一个采样点而不同。在此情况下，由于分辨率设置而导致的读出误差可能达到8米。红线=1m