光纤通信技术（第三版）

“十四五”职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定光纤通信技术（第三版）大连理工大学出版社地址：大连市软件园路80号发行-mail:dutpgz@163.com主编吴静模块一光纤通信系统认知

光纤通信系统是以光为载波,利用光纤作为传输媒介的通信系统。20世纪90年代以来,光纤通信已成为各国电信业务传输的主要手段。随着国际互联网业务和通信业务的飞速发展,信息化极大地推动了世界生产力和人类社会的发展。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一,将成为21世纪最重要的战略性产业。光纤通信系统组成如图0-1所示,它由光发送机、光中继器、光接收机、光纤等组成光纤通信系统组成如图0-1所示,它由光发送机、光中继器、光接收机、光纤等组成。图0-1光纤通信系统组成光发送机把电发送机送来的电信号转换成光信号送入光纤，光纤负责光信号的传输，光中继器完成光信号的放大送入下一段光纤继续传输，光接收机接收光纤上传送来的光信号，完成光信号转换成电信号。光纤通信的特点：(1)通信容量极大光纤通信采用光波频率在1.67×1014～3.75×1014Hz范围，如果在带宽利用在10%的情况，系统可用带宽为16700～37500GHz，如此高的频率范围内，可获得极大的通信容量。(2)传输损耗小光纤损耗低，可实现几十公里无中继传输，相同传输距离下光纤通信系统所需的中继设备少于电通信系统，这样网络建设总成本会降低。光纤通信的特点：(3)抗电磁干扰，无串音由于光纤中传送的是光信号不受电力线、雷电等的电磁影响，也不会发生光缆线路中的串扰问题，系统的稳定性好。(4)重量轻制作光纤主要材料是石英，石英的比重约为铜的四分之一，再加上光纤很细，连护层在内总的直径约为1mm，因此光缆要比电缆轻得多。光纤常用于飞机、船舶、宇宙飞船上以减轻机身或船体的重量。(5)耐高温石英材料的熔点在1500℃以上，故光缆可用在耐高温耐腐蚀的场合。光缆选型与接续项目11.1项目描述光纤(光缆)是光纤通信系统中重要的组成部分,正是由于在低损耗方面光纤获得了重大的突破,才带动了光纤通信系统的发展,从小容量到大容量,从短距离到长距离,发展非常迅猛。在实际工作中经常会用到光纤、光缆,因此正确掌握光纤、光缆的使用方法及主要性能的测试是非常重要的。1.2项目知识准备1.2.1什么是光纤光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。纤芯包层包层涂覆层涂覆层光波的主要传输通道，成分为高纯度的SiO2，掺杂剂（如GeO2，P2O5）成分为掺有极少量杂质的高纯度的SiO2包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层掺杂剂的作用是提高纤芯对光的折射率（n1），以传输光信号。掺杂剂的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2）保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。图1-1光纤的结构1.2.1什么是光纤由纤芯和包层组成的光纤称为裸纤，裸纤的直径为125μm。通常所说的光纤是指这种经过涂覆后的光纤。如图1-2所示。

（a）裸纤（b）光纤图1-2裸纤和光纤的外形1.2.1什么是光纤光纤中传输的光信号波长大约为1μm,主要位于红外波段。通常将小于1μm的红外波波长称为短波长,将大于1μm的红外波波长称为长波长。常用的光纤通信波长是850nm(短波长窗口)、1310nm(长波长窗口)和1550nm(长波长窗口)。光纤通信工作波段见表1-1。1.2.2什么是光缆光缆是由多根光纤或光纤束制造成的符合光学、机械和环境特性的物体。光纤本身的质地比较脆弱，为了使得光纤能在实际的通信线路上使用，经受住一定的机械应力和化学环境的侵蚀我们需要将光纤成缆，就形成了光缆。1.光缆的结构光缆结构直接影响着通信系统的传输质量。不同结构和性能的光缆在工程施工、维护中的操作方式也不尽相同，必须了解光缆的结构、性能，才能确保光缆的正常使用寿命。光缆一般由缆芯、加强件、护层三大部分组成。缆芯缆芯由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两种结构。被覆光纤是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。图1-3紧套缆芯结构图1-4松套缆芯结紧套光缆中光纤在套管内不能自由活动，如图1-3所示。松套光缆中光纤可以在套管内自由活动，如图1-4所示。缆芯根据缆芯结构的特点，光缆可分为四种基本结构。①层绞式：由多根容纳光纤的套管绕中心的加强构件绞合成圆整的缆芯。金属或非金属加强件位于光缆的中心，容纳光纤的套管围绕加强件排列。一般松套层绞光缆在工程中较常见，如图1-5所示，把松套光纤绕在中心加强件周围绞合而构成。图1-524芯松套层绞式光缆缆芯②骨架式：把紧套光缆或一次被覆光纤放入中心加强件周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。这种结构的缆芯抗侧压力性能好，有利于对光纤的保护。骨架材料用低密度聚乙烯，加强芯采用多古稀钢丝或增强型塑料，如图1-6所示。图1-6骨架式光缆缆芯③中心束管式：把一次被覆光纤或光纤束放入大套管中，加强件配置在套管周围而构成。这种结构的加强件同时起着护套的部分作用，有利于减轻光缆的重量。对光纤的保护来说，束管式结构光缆最合理。美国朗讯（LUCENT）的LXE光缆，如图1-7所示。图1-7中心束管式光缆缆芯④带状式：把带状光纤单元放入大套管内，形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆，这种光缆已广泛应用于接入网。带状光纤使用紫外光固化粘结剂粘结光纤，其结构分为两类：粘边型和包封型，如图1-9所示。

粘边型 包封型图1-8带状光纤结构缆芯（2）加强件光缆在敷设和使用中可能产生的轴向应力，需要靠加强件来保证光缆的抗拉伸、压扁和弯曲等机械性能。加强元件有两种设置方式，一种是放在缆芯中心的中心加强方式，常用于层绞式和骨架式，另一种是放在护层中的外层加强方式，常用于带式和束管式。加强元件一般采用圆形钢丝、扇形钢丝、钢绞线或钢管等。在强电磁干扰环境和雷区中可使用高强度的非金属材料玻璃丝和芳纶纤维等。（3）护层护层位于缆芯外围，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。护层结构应根据敷设条件选定，敷设方式主要有管道、直埋、架空、水底（或海底）等几种。缆芯一般来说护层分为填充层、内护层、防水层、缓冲层、铠装层和外护层等。填充层是由聚氯乙烯（PVC）等组成的填充物，起固定各单元位置的作用。内护层是置于缆芯外的一层聚酯薄膜，一方面将缆芯扎成一整体，另一方面也可起隔热和缓冲的作用。防水层在一般的光缆中由双面涂塑的铝带（PAP）或钢带（PSP）在缆芯外纵包粘结构成，在海底光缆中由全密封的铝管（含氩弧焊铝管）或铅管构成。缓冲层用于保护缆芯受径向压刀，一般采用尼龙带沿轴向螺旋式绕包方塑钢带、不锈钢带、皱纹钢带、单层钢丝、双层钢丝等不同种也有采用尼龙铠装的。外护层是利用挤塑的方法将聚氯乙烯或聚乙烯等塑料挤在光缆外面。光缆还必须有防止潮气浸入光缆内部的措施，一种是在缆芯内填充油膏，称为充油光缆；另一种是采用主动充气方式，称为充气光缆。2.典型光缆名称规格样式松套层绞式直埋光缆12芯中心束管光缆6—48芯2.典型光缆名称规格样式层绞式带状光缆216芯直埋骨架式光缆12芯2.典型光缆名称规格样式自承式蝶形引入光缆1芯单芯软光缆1芯2.典型光缆纤芯的颜色按顺序分为蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、天蓝。多芯光缆把不同颜色的光纤放在同一束管中成为一组，这样一根多芯光缆里就可能有几个束管，束管顺序为红头蓝尾，红绿相连。3.光缆的种类光缆的种类很多，其分类的方法就更多，下面介绍一些常用的分类方法。（1）按传输性能、距离和用途分类。可分为长途光缆、市话光缆、海底光缆和用户光缆。（2）按光纤的种类分类。可分为多模光缆、单模光缆。（3）按光纤套塑方法分类。可分为紧套光缆、松套光缆。（4）按光纤芯数多少分类。可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆和二十四芯光缆等。（5）

按加强件配置方法分类。光缆可分为中心加强构件光缆、分散加强构件光缆、护层加强构件光缆和PE外护层加一定数量的细钢丝的PE细钢丝综合外护层光缆。3.光缆的种类（6）按敷设方式分类。光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。（7）按护层材料性质分类。光缆可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。（8）按传输导体、介质状况分类。光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。（9）按结构方式分类。光缆可分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、铠装结构光缆（包括单、双层铠装）和高密度用户光缆等。（10）常用通信光缆按使用环境可分为。①室(野)外光缆；②软光缆；③室（局）内光缆；④设备内光缆；⑤海底光缆；⑥特种光缆。1．2．3光纤分类及特性

1．光纤的分类（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（850nm、1310nm、1550nm）。（2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。折射率分布是指光纤横截面上折射率沿光纤半径方向分布的变化情况。典型的分布如图1-9光纤折射率分布示意图所示，为阶跃型和渐变型。1．2．3光纤分类及特性（a）阶跃型（b）渐变型图1-9光纤折射率分布示意图1．2．3光纤分类及特性（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。①单模光纤只允许一种电场分布方式存在。其折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有8~10μm。光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播，如图1-10所示。图1-10单模阶跃光纤光传播示意图1．2．3光纤分类及特性②多模光纤允许多种电磁场分布方式同时存在。阶跃型多模光纤一般纤芯直径为50~80μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，如图1-11所示。图1-11多模阶跃光纤光传播示意图1．2．3光纤分类及特性渐变型多模光纤一般纤芯直径为50μm，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，如图1-12所示。图1-12多模渐变光纤光传播示意图1．2．3光纤分类及特性

(4)按原材料分类:石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料(如塑料包层、液体纤芯)、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料(如碳)、金属材料(如铜、镍)和塑料等。

(5)按制造方法分类:光纤预制棒方法有气相轴向沉积法(VAD)、化学气相沉积法(CVD)、微波等离子气相沉积法(PCVD)等,光纤拉丝方法有管棒法和双坩埚法等。1．2．3光纤分类及特性2.常用单模光纤

依据ITU-T，光纤分为G.651、G.652、G.653、G.654、G.655、G.656、G.657,其中G.651是多模光纤，G.652、G.653、G.654、G.655、G.656、G.657是单模光纤，通信工程中单模光纤使用更为广泛。(1)G.652(普通单模光纤)G.652分为G.652.A、G.652.B、G.652.C、G.652.D四类。①G.652.A、G.652.BG.652.A、G.652.B又称为常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，应用于1310nm波长和1550nm波长窗口的区域。在1310nm窗口区域有近似于零的色散，在1550nm窗口损耗最低。不适合于波分复用系统。

②G.652.C、G.652.DG.652.C、G.652.D为低水吸收峰单模光纤，也称为波长段扩展的非色散位移单模光纤。通过消除1385nm附近的氢氧根（OH-）离子，从而消除由OH-离子引起的附加水峰衰减，使光纤衰减仅由硅玻璃材料的内部散射损耗决定。1．2．3光纤分类及特性

(2)G.653(色散位移光纤)人们通过改变光纤折射率分布结构所形成的波导的负色散来抵消材料的正色散,使G.652普通单模光纤的零色散点从1310nm波长位移到1550nm波长研制出色散位移单模光纤。这种光纤的设计特点就是要在1550nm工作波长处同时实现衰减和色散两个性能的最佳:在衰减系数最小的同时,色散系数又为零。采用G.653光纤和动态单纵模分布反馈激光器构成的光纤通信系统的传输速率为565~622Mbit/s,中继距离可达200~300km。但这种光纤由于四波混频限制了DWDM系统应用,限制了网络的发展,只能通过TDM扩容或采用有限的信道或不相等的信道间隔开极少路数的DWDM。

1．2．3光纤分类及特性

(3)G.654(截止波长位移光纤)为了实现跨洋洲际海底光纤通信,人们在G.652单模光纤的基础上又研究出了截止波长位移单模光纤。G.654光纤在1550nm损耗系数比其他光纤低,因此又称为低损耗光纤。G.654分为G.654.A、G.654.B、G.654.C、G.654.D、G.654.E五类。G.654.A、G.654.B、G.654.C、G.654.D光纤适用于长距离海底传输。G.654.E光纤是专门为高速长距离地面光网络而设计的,相较于G.652.D,G.654.A、G.654.B、G.654.C、G.654.D光纤具有更大的有效面积和超低损耗特性,极大地缓解了光纤的非线性效应,提高了光信噪比,且无电中继距离延长,减少中继站设置。1．2．3光纤分类及特性（4）G.655（非零色散位移单模光纤）由于G.653光纤纤芯面积比G.652光纤纤芯面积小得多，再加之，G.653光纤在1.55μm工作波长的色散系数为零，所以G.653光纤的四波混频效率高，干扰十分严重。为克服在1.55μm工作波长G.652光纤色散太大，而G.653光纤四波混频严重的问题。光纤研究人员分别在色散位移单模光纤的基础上通过改变光纤折射率分布结构研制出一种在1.55μm工作波长具有小的正或负色散的光纤，其被称为非零色散位移单模光纤。G.655光纤分为G.655.A、G.655.B、G.655.C、G.655.D、G.655.E五类。1．2．3光纤分类及特性（5）G.656（宽波长段光传输用非零色散光纤）

G.656光纤属于非零色散光纤，即在宽阔的工作波长1460-1625nm内色散非零。G.656光纤实质上是一种宽带非零色散平坦光纤，其特点在工作波长范围内色散应该大于所要求的非零值，有效面积合适，色散斜率基本为零。（6）G.657（接入网用弯曲损耗不敏感光纤）G.657光纤是为了实现光纤到户的目标，在G.652光纤的基础上开发的一个光纤品种。这类光纤最主要的特性是具有优异的耐弯曲特性，其弯曲半径可实现常规的G.652光纤的弯曲半径的1/4-1/2。1．2．3光纤分类及特性3.光纤的特性光纤的特性主要包括传输特性、物理特性、化学特性和几何特性等。（1）传输特性光纤的损耗(衰减)和色散(带宽)是描述光纤传输特性的重要参量。①损耗随着传输距离的增加，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。光纤的损耗一般用损耗系数表示，其定义为：每公里光纤对光信号功率的衰减值,单位为dB/km，其表达是如式1-1所示。光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继站间隔距离的远近。

（1-1）

Pi为输入光功率值（W瓦特），Po为输出光功率值（W瓦特）。假如某光纤的衰减系数为α=3dB/km，则意味着经过一公里光纤传输Pi/Po=100.3=2后，其光信号功率值减小了一半。1．2．3光纤分类及特性图1-13光纤损耗分类1．2．3光纤分类及特性制造光纤的材料能够吸收光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后，产生振动、发热，而将能量散失掉，这样就产生了吸收损耗。吸收损耗包括红外和紫外吸收损耗、氢氧根离子（OH−）吸收损耗、过度离子吸收损耗（Fe3+、Cu2+、Mn3+、Cr3+等）。散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化，以及所含SiO2，GeO2和P2O5等成分的浓度不均匀，使得光纤中出现一些折射率分布不均匀的局部区域，从而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部引起损耗；或者在制造光纤的过程中，在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、残留一些气泡和气痕等。这些结构上有缺陷的几何尺寸远大于光波，引起与波长无关的散射损耗，并且将整个光纤损耗谱曲线上移，但这种散射损耗相对前一种散射损耗而言要小得多。1．2．3光纤分类及特性②色散当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的展宽，这种现象即为色散。色散是光纤的传输特性之一，反应光脉冲沿光纤传播时，光脉冲的展宽。这是由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度。色散一般用色散系数系数表示，单位是ps/(nm•km),波长间隔为1nm的光在光纤中传输1km所产生的时延差就称为色散系数。1．2．3光纤分类及特性在光纤中一般把色散分成模间色散、色度色散、偏振模色散。a.模间色散模间色散是指多模传输时同一波长分量的各传导模的群速度不同引起到达终端的光脉冲展宽的现象。模间色散主要是对多模光纤而言的。由于单模光纤只传输一种模式，因而它不存在模间色散。b.色度色散色度色散包括材料色散和波导色散。材料色散：由于光纤材料石英玻璃对不同光波长的折射率不同，而光源具有一定的光谱宽度，不同的光波长引起的群速度也不同，从而造成了光脉冲的展宽。波导色散：对于光纤的某一传输模式，在不同的光波长下的群速度不同引起的脉冲展宽。它与光纤结构的波导效应有关，因此也称为结构色散。1．2．3光纤分类及特性c.偏振模色散（PMD）偏振模色散（PMD）是存在于光纤和光器件领域的一种物理现象。单模光纤中的基模存在两个相互正交的偏振模式，理想状态下，两种偏振模式应当具有相同的特性曲线和传输性质，但是由于几何和压力的不对称导致了两种偏振模式具有不同的传输速度，形成PMD。在数字传输系统，PMD将导致脉冲分离和脉冲展宽，对传输信号造成降级，并限制载波的传输速率。PMD与其他色散相比，几乎可以忽略，但是无法完全消除，只能从光器件上使之最小化。脉冲宽度越窄的超高速系统中，PMD的影响越大。1．2．3光纤分类及特性（2）几何特性光纤的几何特性是指其结构的几何形状和尺寸。它直接影响着光纤的光学传输特性。光纤几何形状的标准化对得到最小的耦合损耗是非常重要的。标准规定光纤为圆对称结构，因此表征光纤几何特性的参数是纤芯直径、包层直径、纤芯不圆度、包层不圆度和纤芯与包层的同心度误差。（3）光学特性①截止波长指光纤中只能传导基膜的最低工作波长。若工作波长高于截止波长，则高次模截止，仅仅传导基膜，此时光纤成为单模光纤；若工作波长低于截止波长，则高次模传导，此时光纤称为多模光纤。②模场直径模场直径表示基膜光斑光强的集中程度。模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度就越大，当通过光纤的能量密度过大时，会引起光纤的非线性效应，造成光纤通信系统的光信噪比降低，影响系统系能。对于传输光纤而言，模场直径越大越好。1.2.4光缆的性能与选型1．光缆的性能光缆的基本性能包括：光缆中的光纤传输特性、光缆的机械特性、光缆的环境特性和光缆的电气特性。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。1.2.4光缆的性能与选型（1）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1km光缆的重量，多数光缆在100～400kg范围。（2）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100～400kg/10cm。（3）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20～50mm，光缆最小弯曲半径一般为200～500mm，等于或大于光纤最小弯曲半径。（4）温度特性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2～3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℃。1.2.4光缆的性能与选型2.光缆的选型

正确选择光缆的型号是光纤通信的重要中工作之一，要进行光缆的选型就要掌握光缆型号的表示方法及含义。根据我国通信行业标准YD/T908—2020《光缆型号命名方法》规定，通信光缆的型号由型式代号、规格代号和特殊性能标识（可缺省）三大部分组成。

GYTZS12B1.3-WDZCN1-750(90+15)

型式

规格-特殊性能标识（可缺省）

型式代号和规格代号之前应空一个格，规格代号和特殊性能标识代号之间应用“-”连接。1.2.4光缆的性能与选型（1）光缆型式光缆的型式是由分类、加强构件、光缆派生结构特征、护层和外护层5个部分组成。各部分的代号所表示内容如图1-14所示。图1-14光缆型式构成1.2.4光缆的性能与选型①分类的代号a.室外型GY——通信用室(野)外光缆GYC——通信用气吹微型室外光缆GYL——通信用室外路面微槽敷设光缆GYP——通信用室外防鼠啮排水管道光缆GYQ——通信用轻型室光缆b.室内型GJ——通信用室（局）内光缆GJA——通信用终端组件用室内光缆GJC——通信用气吹微型室内光缆GJB——通信用室内分支光缆GJP——通信用室内配线光缆GJI——通信用室内设备互联用光缆GJH——隐形光缆GJR——通信用室内圆形引入光缆GJX——通信用室内蝶形引入光缆c.室内外型GJY——通信用室内外光缆GJYR——通信用室内外圆形引入光缆

GJYX——通信用室内外蝶形引入光缆GJYQ——通信用轻型室内外光缆d.其他类型GH——通信用海底光缆

GM——通信用移动式光缆GS——通信用设备光缆

GT——通信用特殊光缆GD——通信用光电混合光缆

GDJ——通信用室内光电混合缆1.2.4光缆的性能与选型②加强构件的代号加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。（无符号）——金属加强构件F——非金属加强构件N——无加强构件注：加强构件代号只代表一个最靠近缆芯中心的加强件。③结构特征代号光缆结构特征应表示出缆芯的主要结构类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要表明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。1.2.4光缆的性能与选型a.光纤组织方式（无符号）——分立式D——光纤带式S——固化光纤束式b.二次被覆结构（无符号）——光纤松套被覆结构

M——金属松套被覆结构E——无被覆结构J——紧套被覆结构c.缆芯结构(无符号)——层绞式结构

G——骨架式结构R——束状式结构X——中心管式结构d.阻水结构特征（无符号)——全干式HT——半干式

T——填充式e.缆芯外护套内加强层（无符号)——无加强层0——强调无加强层1——钢管2——绕包钢带3——单层圆钢丝33——双层元钢丝4——不锈钢带5——镀铬钢带6——非金属丝7——非金属带8——非金属杆88——双层非金属杆

f.承载结构（无符号)——非自承式结构

C——自承式结构g.吊线材料(无符号)——金属加强吊线或无吊线

F——非金属加强吊线h.截面形状(无符号)——圆形

8——"8"字形状B——扁平形状

E——椭圆形状③结构特征代号1.2.4光缆的性能与选型④护套代号护套的代号应表示出护套的材料和结构，当护套有几个特征需要表明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。a.护套阻燃特性(无符号)——非阻燃材料护套Z——阻燃材料护套b.护套结构无符号——单一材质的护套A——铝-塑料粘接护套S——钢-塑料粘接护套W——夹带平行加强件的钢-塑料粘接护套P——夹带平行加强件的塑料护套

K——螺旋钢管-塑料护套c.护套材料无符号——当与护套结构代号组合时，表示聚乙烯护套Y——聚乙烯护套V——聚氯乙烯护套H——低烟无卤护套U——聚氨酯护套N——尼龙护套L——铝护套G——钢护套1.2.4光缆的性能与选型⑤外护层代号当有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层，其代号用两组数字表示(垫层不需表示)，第一组表示铠装层，它可以是一位或两位数字；第二组表示外被层，它应是一位数字。当存在两层以上的外护层时，每层外呼层代号之间用“+”连接。1.2.4光缆的性能与选型

铠装层代号及含义1.2.4光缆的性能与选型外被层代号及含义1.2.4光缆的性能与选型（2）光缆规格光缆的基本规格光纤数和光纤类别组成。同一根光缆中含有一张以上规格的光纤时，不同规格代号之间用“+”连接。

①光纤数的代号光纤数的代号用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示。②光纤类别代号光纤类别应采用光纤产品的分类代号表示。1.2.4光缆的性能与选型1.2.4光缆的性能与选型（3）复合光缆的型式与规格①由多个光缆子单元构成的复合光缆的型式规格②由光缆子单元和电子单元构成的复合光缆的型式规格1.2.4光缆的性能与选型

GYTZS12B1.3-WDZCN1-750(90+15)的含义为：金属加强构件、松套层绞填充式、钢-阻燃聚乙烯粘接护套通信用室外耐火光缆，包含12根B1.3类单模光纤，在“一”字形耐火750℃火焰条件下试验90min及熄火后15min不失效，有低烟无卤特性以及成束阻燃C类特性。例1：非金属加强构件、光纤带骨架全干式、聚乙烯护套、非金属丝铠装、聚乙烯套通信用室外光缆，包含144根B1.3类单模光纤，其型号应表示为：GYFDGY63144B1.3

例2：金属加强构件、松套层绞填充式、铝-聚乙烯粘接护套通信用室外光缆，包含12根B1.3类单模光纤和6根B4类单模光纤，其型号应表示为：GYTA12B1.3+6B41.2.4光缆的性能与选型

例3：金属加强构件、松套层绞填充式、铝-阻燃聚乙烯粘接护套、纵包镀铬带铠装、阻燃聚乙烯护套通信用室外光电混合缆，包含12根B1.3类单模光纤、2对标称直径为0.4mm的通信线和4根标称截面积为1.5mm2的馈电线，其型号应表示为：GDTZA5612B1.3+2×2×0.4+4×1.5

例4：非金属加强构件、低烟无卤阻燃聚烯烃外护套、终端组件用集束光缆，包含6根8芯紧套光纤聚氯乙烯护套子缆，光纤类型为Ala.1类多模光纤，其型号应表示为：GJAFH-J6×(FJV8A1a.1)

例5：通信用室内光电混合缆，聚氯乙烯护套，包含两根单芯B6.a2光纤低烟无卤护套蝶形光缆，以及两芯标称截面积为1.5mm2的RV型馈电线，成束阻燃C类，其型号应表示为：GDJV[2×(GJXH1B6a2)+2×(RV1.5)]-ZC1.3项目实施在实际工作单盘光缆的长度在2km~4km，实际传输距离一般有几十千米，这个时候需要将光缆熔接连接成为一个长的中继段，或者由于野蛮施工等原因光缆被挖断，也需要进行光缆的接续。此外在施工完成后需要测量光缆的长度及衰减是否符合要求，因此光缆长度和衰减量的测量也是工作中常见的任务。任务1-1光缆的熔接1．准备工作预备好光缆熔接用必要的操作设备、工具和材料并检查熔接机电源。光缆熔接过程中的核心光纤熔接机，此外还需要去除光缆外护套的光缆开剥刀、去除涂覆层的米勒钳，用于光纤端面制作的光纤切割刀、热缩套管、酒精、去脂棉球等，如图1-16所示。图1-17光缆熔接所需的主要工具(a)光纤熔接机(b)米勒钳(c)光缆开剥刀(d)光纤切割刀(e)热缩管任务1-1光缆的熔接2．光缆的开剥：（1）先用卷尺量出一次性需开剥光缆的长度。做好标记，用光缆开剥刀将需开剥掉的光缆外护套划断，取下外护套。（2）用老虎钳把加强件剪断，择向两边，用卫生纸将油膏擦拭干净。（3）将光缆固定到接续盒内。将光缆穿入接续盒，固定钢丝时一定要压紧，不能有松动。否则，有可能造成光缆打滚纤芯。3．光纤熔接光缆熔接时应该遵循的原则芯数相同时，要同束管内的对应色光纤；芯数不同时，按顺序先熔接大芯数再接小芯数，常见的光缆有层绞式、骨架式和中心管束式光缆，纤芯的颜色按顺序分为：兰、桔、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉、青。光纤熔接步骤。任务1-1光缆的熔接（1）准备熔接机按下熔接机操作面板上的“ON/OFF”按按钮，等待熔接机启动并进入到工作画面。如图1-17所示。图1-17打开电源任务1-1光缆的熔接（2）光纤端面制备热缩套管应在剥覆前穿入，严禁在端面制备后穿入。将光纤穿过热缩管。将不同管束、不同颜色的光纤分开，穿过热缩套管。剥去涂抹层的光缆很脆弱使用热缩套管，可以保护光纤接头。①光纤涂覆层的剥除光纤涂覆层的剥除，左手拇指和食指捏紧光纤，使之成水平状，所露长度以5cm为准，余纤在无名指、小拇指之间自然打弯，以增加力度，防止打滑。如图1-18所示。图1-18剥除涂覆层任务1-1光缆的熔接②裸纤的清洁裸纤的清洁，应按下面的两步操作：

a．观察光纤剥除部分的涂覆层是否全部剥除，若有残留，应重新剥除。如有极少量不易剥除的涂覆层，可用绵球沾适量酒精，一边浸渍，一边逐步擦除。

b．将棉花撕成层面平整的扇形小块，沾少许酒精（以两指相捏无溢出为宜），折成“V”形，夹住以剥覆的光纤，顺光纤轴向擦拭，力争一次成功，一块棉花使用2～3次后要及时更换，每次要使用棉花的不同部位和层面，这样即可提高棉花利用率，又防止了探纤的两次污染。任务1-1光缆的熔接③裸纤的切割裸纤的切割是光纤端面制备中最为关键的部分，精密、优良的切刀是基础，而严格、科学的操作规范是保证。光纤端面制作的好坏将直接影响接续质量，所以在熔接前一定要做好合格的端面。首先要清洁切刀和调整切刀位置，切刀的摆放要平稳，放置好光纤，切割时，动作要自然、平稳、勿重、勿急，避免断纤、斜角、毛刺及裂痕等不良端面的产生。切割过程如图1-19所示。图1-19切割裸纤任务1-1光缆的熔接（3）光纤熔接①打开防风罩，将左右两边的光纤压板打开。②将刚刚制备好的光纤置入V-型槽，盖上光纤压板，如图1-20（a）所示。③关闭防风罩。其中：熔接模式“SMFAST”表示熔接程序用于标准的单模光纤快速熔接。④选择希望的熔接模式，例如我们选择“Auto”，加热模式“60mm”表示加热程序用于加热标准60mm热缩管，按下操作面板上的“SET”键，执行熔接操作，如图1-20（b）所示。熔接完成后，屏幕将显示熔接估算结果，正常的推断损耗值合格范围为：SM≤0.03dB，MM≤0.02dB，如熔接估算损耗偏大，必须重新切割光纤线，再次熔接，直至合格为止。光纤熔接如图1-20（c）所示。任务1-1光缆的熔接a光纤置入V型槽b工作模式为Auto

c熔接完成图1-20光纤熔接任务1-1光缆的熔接（4）保护熔接点①熔接完成后，拿住热缩软管，取出光纤，保持紧绷，将热缩套管移到熔接位置。②打开加热炉的夹具和盖子，将热缩管置于加热炉的中心位置，且套管中的加强芯朝下放置，加热炉盖会自动关闭。③按下加热启动键“HEAT”。④热缩完成后，“HEAT”指示灯自动熄灭，此时可从加热炉中移出已热缩好的光纤，检查热缩管内部有无气泡和灰尘，如有气泡和灰尘，需要重新热缩。如图1-21所示。任务1-1光缆的熔接a放置热缩管b检查热缩状态图1-21热缩管制作任务1-1光缆的熔接4．盘纤盘纤是一门技术，更是一门艺术。科学的盘纤可使光纤布局合理、附加损耗小、经得住时间和恶劣环境的考验，可避免因挤压造成的断纤现象。完成盘纤后的光缆终端盒如图1-22所示。图1-22光缆终端盒盘纤图任务1-1光缆的熔接5．光缆接续的注意事项（1）光纤熔接机最为娇贵的部分就是V型槽，光纤压脚等部位。在熔接过程中需要清洁时，一定要用干棉花进行清洁。（2）切割时尽量保证切割端面垂直，在把切好的光纤放在指定位置的过程中，光纤的端面不要接触任何地方，碰到则需要我们重新清洁、切割。（3）放光纤在其位置时，不要太远也不要太近，在V型槽与电极1/2处为宜。（4）在熔接的整个过程中，不要打开防风盖。（5）加热热缩套管时，光纤熔接部位一定要放在正中间，加一定张力，防止加热过程出现气泡，固定不充分等现象，强调的是加热过程和光纤的熔接过程可以同时进行，加热后拿出时，不要接触加热后的部位，温度很高，避免发生危险。（6）整理工具时，注意碎光纤头，防止危险，光纤是玻璃丝，很容易扎进人的身体。任务1-1光缆的熔接6．利用本校的实践条件进行光缆的熔接。（1）请将用到的设备工具填入表中。（2）熔接光缆型号为：

（3）描述所使用光缆型号的含义：序号设备仪器名称型号1

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任务1-1光缆的熔接（4）实施熔接，熔接光缆为

芯光缆，每个光缆熔接接头损耗填入表。序号纤芯颜色损耗（dB）序号纤芯颜色损耗（dB）1

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（5）分析光缆熔接接头损耗是否在合格范围，如不在合格范围，分析原因。任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减1．OTDR的基本原理光时域反射仪（OpticalTimeDomainReflectometer,简称OTDR）是通过测量背向瑞利散射光，测量光纤损耗、故障点、接头损耗、光纤长度的实用化测量仪器。OTDR的工作原理图1-23所示。光纤产生的连续低级别光称为瑞利背向散射，连接点处的高反射峰值称为菲涅尔反射。任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减图1-24OTDR的工作原理示意图

OTDR输出一个光脉冲进入连接的光纤中，并及时接收来自该脉冲的后向散射功率和由于事件造成的反射。屏幕上显示采集到轨迹图，纵轴为后向散射功率dB值，横轴为光纤距离。任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减2.palmOTDR简介(1)仪表接口palmOTDR仪表接口示意图如图1-25所示。图1-25palmOTDR仪表接口示意图任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减①OTDR/VLS:分别为OTDR和VLS的光接口,均采用FC/PC型光纤连接器(FC可互换为SC、ST)。②AC电源接口:电源接口要求13.8VDC/1.2A。③USB/RS-232数据接口:本仪表配有USB和RS-232接口,使用配套的PC数据分析软件,通过该接口可将仪表中存储的测试迹线上传到计算机中进行后续分析处理。④POWER/CHARGE指示灯:当仪表开机或充电时,相应的指示灯会点亮。⑤警示标志:存在不可见的激光辐射,请勿凝视激光束或使用光学仪器直接查看。

(2)功能键说明

palmOTDR操作面板如图1-26所示。①[On/Off]:开启和关闭仪表电源。②[Run/Stop]:在主界面下,按此键开始测量过程;在测试过程中,按此键测试停止。③[Enter]:在主界面下,实现图标功能;在菜单操作中,按此键表示当前操作生效,与[Shift/

]键结合使用可下翻事件表。任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减图1-26palmOTDR操作面板任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减

3.OTDR事件在OTDR光纤测试中经常用到背向散射事件、非反射事件、反射事件和光纤尾端,OTDR测试迹线如图1-27所示。图1-27OTDR测试迹线任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减非反射事件：光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗；但不会引起反射。在OTDR的测量结果曲线上，这两种事件会以在背向散射电平上附加一下突然的下降台阶的形式表现出来。那么在竖轴上的改变即为某一事件的损耗大小.反射事件：活动连接器，机械接头和光纤中的折裂都会同时引起损耗和反射。损耗的大小同样是由背向电平值的改变量来决定。反射值（通常以回波损耗的形式表示）是由背向散射上反射峰的幅度所决定的。光纤的尾端通常有2种情况。第一种情况是：如果光纤的尾端是平整的端面或在尾端接有活动连接器（平整，抛光）。在光纤的尾端就会存在反射率为4％的菲涅尔反射。第二种情况是：如果光纤的尾端是破裂的端面。由于尾端端面的不规则性会使光线漫射而不会引起反射。在这种情况下，光纤尾端的显示信号曲线从背向反射电平简单是降到OTDR噪声底电平下。虽然破裂的尾端也可能会引起反射，但它的反射峰不会像平整尾端或活动连接器带来的反射峰值那么大。任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减4.操作步骤（1）接通电源开关（2）连接被测光纤将待测光纤与OTDR按照图1-27进行连接。光纤活动连接器应与OTDR光输出端口适配器相匹配。图1-27测试连接图任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减01必须确保光连接器无灰尘污染，无任何外部杂物；03将光纤光缆连接器小心地插入OTDR光输出端口，且适当旋紧；02用无水酒精棉球清洗光连接器的端面；任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减（3）波长设定；图1-29激光波长设定任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减(4)距离范围、脉冲宽度的设定图1-30距离范围设定任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减(5)折射率设定图1-32折射率设定任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减(6)预测试状态图1-33测量界面任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减(7)测量信息查阅(8)在步骤(7)中,选中A/B标尺信息状态,进行两点的距离和损耗测量。如图1-34所示。图1-34测量轨迹任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减5．曲线分析注意事项:（1）在仪器测量时，激光器在工作，此时有光脉冲输出，所以光纤光缆连接时，仪器应处于测量停止状态时候。光脉冲是不可见的，虽相当弱，不致损伤人体，但也应防止光脉冲射入人眼。（2）光连接器是精密光系统，注意防止灰尘及其它外部杂物的污染。（3）一般情况下，选择测试量程应为被测光纤的1.5-2倍，以避免第一次和第二次测菲涅耳反射信号叠加到后向反射信号上，造成测试的误差。任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减图1-35曲线事件分析任务1-2利用OTDR测试光纤的长度和衰减6.根据本校条件，采用OTDR测试光纤的长度和衰减（1）不同波长、不同脉冲宽度条件下测量连接损耗、平均损耗和反射损耗。将结果记录在表中。（2）记录测试曲线，并对测试结果进行分析。92Thankyou!“十四五”职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定光纤通信技术（第三版）大连理工大学出版社地址：大连市软件园路80号发行-mail:dutpgz@163.com主编吴静无源光器件的选型与使用项目22.1项目描述在实际光网络中除了光端机、光纤外我们还需要光纤连接器实现设备与光纤连接的连接；负责光信号合路和分路的光耦合器；对光信号进行衰减的光衰减器等。这些器件共同点是不需要电源，没有发生光电能量的转换部件，我们称之为无源光器件。无源光器件的种类繁多，功能及形式各异，但在光纤通信网络里是一种使用性很强的不可缺少的器件。随着无源光网络的发展应用，无源光器件得到了广泛应用，在光网络建设过程中无源光器件的正确使用成为了重要项目之一。2.2项目知识准备2.2.1光纤连接器1．什么是光纤连接器光纤连接器主要用于实现系统中设备与设备、设备与仪表、设备与光纤及光纤与光纤的非永久性固定连接。它是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件，又称光纤活动连接器，俗称活接头。光纤连接器的功能：（4）可与系统和仪表进行活动连接；（1）可形成连续光路；（2）可重复装卸；（3）可与有源或无源器件进行活动连接；2.2.1光纤连接器光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成，插头由插针和外围的锁紧结构组成。插针的定位是通过适配器(又称为法兰盘)中的套筒来实现的。插针和套筒是光纤连接器的核心部件，如图2-1所示。2.2.1光纤连接器2．光纤连接器的性能指标（1）光学性能：对于光纤连接器的光性能方面的要求，主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。①插入损耗（InsertionLoss）即连接损耗，是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。插入损耗越小越好，一般要求应不大于0.5dB。②回波损耗（ReturnLoss）是指连接器对链路光功率反射的抑制能力，其典型值应不小于25dB。实际应用的连接器，插针表面经过了专门的抛光处理，可以使回波损耗更大，一般不低于45dB。2.2.1光纤连接器（2）互换性，指连接器各部件互换时插入损耗的变化。每次互换后，其插入损耗变化量

L越小越好。（3）重复性，指光纤活动连接器多次插拔后插入损耗的变化。每次插拔后插入损耗变化量

L越小越好。（4）稳定性，指连接器连接后，插入损耗随时间、环境温度的变化值，此值越小越好。（5）插拔寿命（最大可插拔次数），光纤连接器的插拔寿命一般由元件的机械磨损情况决定。目前，光纤连接器的插拔寿命一般可大于1000次，附加损耗不超过0.2dB。2.2.1光纤连接器3．光纤连接器的型号在表示尾纤接头、跳线接头的标注中，我们常能见到“FC/PC”、“SC/PC”、“SC/APC”、“FC/APC”，尾纤和跳线如图2-2所示。FC/PC中“/”前面部分表示尾纤的连接器型号。FC接头是金属接头，金属接头的可插拔次数比较多。“/”后面表明光纤接头截面工艺，即研磨方式。2.2.1光纤连接器光纤连接器的品种很多，按照连接头结构形式可分为FC、ST、LC、SC、MTRJ、MU等各种形式，如图2-3所示。

2.2.1光纤连接器①SC型连接器这是一种由日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同。其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。LC型连接器是著名Bell（贝尔）研究所研究开发出来的，采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。③FC型连接器这种连接器最早是由日本NTT研制。FC是FerruleConnector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。2.2.1光纤连接器④ST型连接器ST型连接器采用带键的卡口式锁紧结构，确保连接时精确对准。其优点时重复性好、体积小、重量轻。⑤MU型连接器MU（MiniatureunitCoupling）连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础，由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器，。该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构，其优势在于能实现高密度安装。⑥MT-RJ型连接器MT-RJ起步于NTT开发的MT连接器，带有与RJ-45型LAN电连接器相同的闩锁机构，通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光收发信机相连，连接器端面光纤为双芯（间隔0.75mm）排列设计，是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器。2.2.1光纤连接器常用光纤适配器（法兰）如图2-4所示。2.2.2光衰减器1．什么是光衰减器光衰减器是用于对光功率进行衰减的器件。它主要用于光纤系统的指标测量、短距离通信系统的信号衰减、调整中继段的线路衰减，测量光系统的灵敏度、校正光功率计以及系统试验等场合。光衰减器要求重量轻、体积小、精度高、稳定性好、使用方便等。光衰减器根据其工作原理，可分为耦合型光衰减器、位移型光衰减器和衰减片型光衰减器，如图2-5所示。（1）耦合型光衰减器把输入光纤的光信号经过一耦合器，按一定比例分配给两根输出光纤，从而达到衰减光信号的目的。（2）移位型光衰减器让光纤在对接时发生一定错位，使光能量发生损失，从而达到控制衰减量的目的。2.2.2光衰减器（3）衰减片型光衰减器直接将具有衰减特性的衰减片固定在光纤的端面上或光传输通路中，达到衰减信号的目的，可制成可变式光衰减器，也可制成固定式光衰减器。2.2.2光衰减器2．衰减器的类型（1）固定式光衰减器和可变式光衰减器光衰减器按其衰减量的变化方式不同分固定式光衰减器和可变式光衰减器两种。固定式光衰减器，其造成的功率衰减值是固定不变的，一般用于调节传输线路中某一区间的损耗。如图2-6所示为10dB固定式光衰减器。2.2.2光衰减器（2）可变式光衰减器，所造成的功率衰减值可在一定范围内调节。可变衰减器又分为连续可变和分挡可变两种。前者的衰减范围可达60dB以上，衰减量误差＜10%。通常将两种可变衰减器组合起来使用。图2-7所示为可变式光衰减器。2.2.2光衰减器3．光衰减器的应用光纤衰减器作为一种光无源器件，用于光通信系统当中的调试光功率性能、调试光纤仪表的定标校正，光纤信号衰减。实际应用中根据系统工作波长，光纤类型、尺寸和连接器接口类型，并考虑衰减器的插入损耗低，回波损耗高，良好的重复性，可调范围大，衰减精度高等综合因素选择合适的衰减器。可变光衰减器的典型技术指标如表2-1所示。2.2.3光耦合器1．什么是光耦合器光耦合器是分路或合路光信号的器件。它的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出（分路），或把多个输入的光信号组合成一个输出（耦合）。2．光耦合器主要类型光耦合器有四种基本类型：T形耦合器、星形耦合器、定向耦合器和波分复用器/解复用器。（1）T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器，如图2-8（a）所示，其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组合器。2.2.3光耦合器（2）星形耦合器这是一种n×m耦合器，如图2-8（b）所示，其功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤，m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分配器。2.2.3光耦合器（3）定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分别取出光纤中向不同方向传输的光信号。如图2-8（c）所示，光信号从端1传输到端2，一部分由端3耦合，端4无输出；光信号从端2传输到端1，一部分由端4耦合，端3无输出。因此定向耦合器只可用作分路器，不能用作合路器。（4）波分复用器/解复用器

这是一种与波长有关的耦合器，如图2-8（d）所示。波分复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号，分配给不同的接收机。前者称为合波器，后者称为分波器。后面有详细的介绍。2.2.3光耦合器3．光耦合器的性能指标（1）插入损耗Li它表示了定向耦合器损耗的大小。如由端1输入光功率P1，应由端2和端3输出光功率为P2和P3，插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值，用Li表示为：一般情况下，要求Li≤0.5dB（2）隔离度LC

如图2-8（c）所示，由端1输入的光功率P1应从端2和端3输出，端4理论上应无光功率输出。但实际上端4还是有少量光功率输出（P4），其大小就表示了1、4两个端口的隔离程度。隔离度LC表示为：一般情况下，要求LC>20dB。

2.2.3光耦合器3）分光比T分光比等于两个输出端口的光功率之比，如从端1输入光功率，则端2和端3分光比为：

一般情况下，定向耦合器的分光比为1︰1～1︰10，由需要来决定。4.光耦合器的选择光分路器是把光信号分路/合路的光无源器件，一般是对同一波长的光信号进行分离或者合路。按照光分路器的端口排布不同，可以分为对称的星型分路器和不对称的树型分路器；按照光纤类型可以分为单模光分路器和多模光分路器；按照带宽可以分为窄带光分路器和宽带光分路器。按制作方式常见的为平面光波导分路器、熔融拉锥型分路器，2.2.3光耦合器目前有两种类型光分路器可以满足分光的需要：一种是利用传统的拉锥耦合器工艺生产的熔融拉锥式光纤分路器（FTBSplitter），一般能同时满足1310nm和1490nm波长的正常分光。；一种是基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLCSplitter)，工作波长可在1260nm～1650nm宽谱波段，这种分路器对波长不敏感，体积很小，分光的均匀性好，但价格较贵。两种光分路器如图2-9所示。2.2.3光耦合器5．光耦合器的使用目前通信网中大量使用PLC光分路器，因此下面主要介绍PLC光分路器。产品的组成①裸PLC器件的构造裸PLC器件由一个PLC光分路器芯片和两端的光纤阵列耦合组成。构造如图2-11所示。芯片采用半导体工艺在石英基底上生长制作一层分光波导，芯片有一个输入端和N个输出端波导。然后在芯片两端分别耦合输入输出光纤阵列。外部一般采用不锈钢封装。2.2.3光耦合器②模块式PLC的构造模块式PLC有机架式、插片式、托盘式、盒式、微型式等类型。其中盒式PLC的构造如图2-11所示。2.2.3光耦合器（2）产品的识别模块式分路器如图2-12所示图2-12光分路器的实物2.2.3光耦合器（3）产品的通道识别模块式光分路器的通道识别如图2-13所示。公共端：通道少的一侧。2.2.3光耦合器（4）产品的使用注意事项①开产品包装时，必须确认产品是否有损伤。②检查产品各连接头的防护是否齐全（仅针对加连接头产品）。③根据产品的连接头型号，选择相应的适配器及连接器进行使用。④连接头在使用前必须进行清洁，清洁后方可使用。⑤连接头连接安装必须到位（如：SC/PC型连接头，安装时，注意连接器定位键方向，插入时要听到咔的响声，并确认连接器表面的白线是否和适配器对齐），避免因安装不到位而导致产品的损耗大。2.2.4光隔离器与光环行器1．光隔离器光隔离器的作用是保证光波只能正向传输的器件，防止光路中由于各种原因产生的反射光对光源以及光路系统产生的不良影响。光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。法拉第效应是法拉第在1845年首先观察到不具有旋光性的材料在磁场作用下使通过该物质的光的偏振方向发生旋转，也称磁致旋光效应。单模光纤中传输的光的偏振态(SOP，StateofPolarization)是在垂直于光传输方向的平面上电场矢量的振动方向。在任何时刻，电场矢量都可以分解为两个正交分量，这两个正交分量分别称为水平模和垂直模。光隔离器的工作原理如图2-14所示。2.2.4光隔离器与光环行器对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉弟旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45度，并恰好使低损耗通过与起偏器成45度放置的检偏器。对于反向光，出检偏器的线偏振光经过放置介质时，偏转方向也右旋转45度，从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交，完全阻断了反射光的传输。隔离器的主要性能指标有工作波长，典型插入损耗（参考值：0.4dB），最大插入损耗（参考值：0.6dB），典型峰值隔离度，最小隔离度（参考值：40dB），回波损耗（即反射损耗）（参考值：60dB）等。2.2.4光隔离器与光环行器2．光环行器光环行器的典型结构有N（N≥3）个端口，如图2-15所示，图（a）为三端口环行器，图（b）为四端口环行器。当光由端口1输入时，光几乎无损地由端口2输出，其他端口几乎没有光输出；当光由端口2输入时，光也几乎无损地由端口3输出，其他端口几乎没有光输出，依此类推。这N个端口形成了一个连续的通道。严格地讲，若端口N输入的光可以由端口1输出，称为环形器，若端口N输入的光不可以由端口1输出，称为准环行器；通常人们并不在名称上做严格区分，一般都称为环行器。光环形器的非互易性使其成为双向通信中的重要器件，它可以完成正反向传输光的分离任务。光环形器在光通信中单纤双向通信、上/下话路、合波/分波及色散补偿等领域有广泛的应用。2.2.4光隔离器与光环行器插入损耗和隔离度是光环形器的两个主要性能参数，从输入端口输入的光信号到输出端口时，衰减尽量小，即要求对正向入射光的插入损耗越小越好；对不应有输出的端口，隔离度越大越好。目前器件典型的插入损耗值约为1dB左右，隔离度为40dB～50dB。2.2.5光波长转换器能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件称为光波长转换器。光波长转换器具有多种作用：①波长转换，输入波长任选，输出波长任定；②输入、输出光纤（多模光纤或单模光纤）类型任选，输入、输出光信号模式任定。简而言之，利用光波长转换器可以实现光网络上的光信号任意波长和任意模式变换。1．光电型波长转换器如图2-16所示，接收机中的光电检测器首先将波长为λ1的输入光信号转换为电信号，经过放大器的放大以后，对激光器进行调制，输出所需要的波长为λ2的光信号，即完成了光波长转换。2.2.5光波长转换器2．全光型波长转换器全光型波长转换器的核心器件是半导体光放大器（SOA）。SOA的放大原理与半导体激光器的工作原理相同，也是利用能级间受激跃迁而出现粒子数反转的现象进行光放大。SOA有两种：一种是将通常的半导体激光器当作光放大器使用，称作F-P半导体激光放大器(FPA)；另一种是在F-P激光器的两个端面上涂有抗反射膜，消除两端的反射，以获得宽频带、高输出、低噪声。全光型波长转换器是根据半导体光放大器的增益饱和效应而制成的，如图2-17所示。2.2.6光波分复用器将不同频率的光耦合到一条光纤上传输，每种波长的光在频谱上占一定的带宽，称为波分复用；在一根光纤中能同时传输多个波长光信号的技术，称为光波分复用技术（WDM）。波分复用系统的核心部件是波分复用器件，即光复用器和光解复用器（有时也称合波器和分波器），如图2-18所示。实际上均为光学滤波器，其性能好坏在很大程度上决定了整个系统的性能，其要求是复用信道数量足够、插入损耗小、串音衰耗大和通带范围宽等。WDM系统中使用的波分复用器件的性能满足ITU-TG.671及相关建议的要求。2.2.6光波分复用器1．光波分复用器的种类

（1）角色散型波分复用器

角色散型波分复用器是利用角色散原件来分离和合并不同波长的光信号，从而实现波分复用功能的器件。角色散原件有棱镜和光栅，但实际中使用的主要是光栅，特别是衍射光栅，最流行的是反射型闪烁光栅，即光栅型波分复用器。如图2-19所示。2.2.6光波分复用器（2）介质薄膜干涉型波分复用器介质薄膜干涉型波分复用器是由多个介质薄膜干涉滤波器构成的器件。如图2-20所示。（3）光纤耦合型波分复用器光纤耦合型波分复用器有两类，应用较广泛的是熔拉双锥（熔锥）型波分复用器，即将两根或多根除去涂覆层的裸光纤以一定方式靠近，在热熔融条件下拉成锥形，并稍加扭曲，使其熔接在一起。2.2.6光波分复用器（4）集成光波导型波分复用器集成光波导型波分复用器是以光集成技术为基础的平面波导型器件，它由输入波导、输出波导、两个星形耦合器和波导阵列光栅组成。2．光波分复用器的性能指标

（1）插入损耗。插入损耗是指系统接入光波分复用器件后所产生的附加损耗。目前此值可以做到0.5dB以下。

（2）信道隔离度。信道隔离度是指信道之间的串扰（串扰指某一信道中的信号耦合到了另一个信道中）程度，它表示i信道和j信道之间最大串扰信号功率的大小。几种常用波分复用器性能比较如表2-3所示。2.2.6光波分复用器2.2.6光波分复用器3．光波分复用器的优点（1）充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。（2）具有在同一根光纤中，传送2个或数个非同步信号的能力，有利于数字信号和模拟信号的兼容，与数据速率和调制方式无关，在线路中间可以灵活取出或加入信道。（3）对已建光纤系统，尤其早期铺设的芯数不多的光缆，只要原系统有功率余量，可进一步增容，实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动，具有较强的灵活性