光纤通信课件第二章.ppt

1、1,第2章 光纤和光缆,2,本章内容、重点和难点,本章内容 光纤的结构和类型。 光纤的导光原理。 光纤的特性。 光缆的结构和种类。 光缆的熔接 本章重点 光纤的结构和类型。 光纤的特性。 光缆的种类。 光缆的熔接,第2章 光纤和光缆,3,学习本章目的和要求, 掌握光纤的结构和类型。 了解光纤的导光原理。 掌握光纤的特性。 掌握光缆的结构和种类。 掌握光缆的熔接方法,第2章 光纤和光缆,4,2.1 光纤的结构和类型,2.1.1 光纤的结构 1. 光纤结构 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成，如图2-1所示。,图2-1 光纤的结构,5,2.1 光纤的结构和类型,（1）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。

2、 直径d1=4m50m，单模光纤的纤芯为4m10m，多模光纤的纤芯为50m或62.5um。 纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率(n1) （2）包层：包层位于纤芯的周围。 直径d2=125m，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。,6,2.1 光纤的结构和类型,（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。 一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层一般为性

3、能良好的填充油膏； 二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆的作用是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。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。,7,2.1 光纤的结构和类型,2光纤的折射率分布与光线的传播 图2-3所示为两种典型光纤的折射率分布情况。 一种称为阶跃折射率光纤；另一种称为渐变折射率光纤，如图2-3 （a）、（b）所示。,图2-3 光纤的折射率分布,8,2.1 光纤的结构和类型,光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹分别如图2-5和图2-6所示。,图2-5 光在阶跃折射率多模光纤中的传播,图2

4、-6 光在渐变折射率多模光纤中的传播,9,2.1.2 光纤的分类,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,10,2.1.2 光纤的分类,1按传输模数分类 按传输模的数量不同，光纤分为多模光纤和单模光纤。 传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播。如图2-4所示。这些不同的光束称为模式。,图2-4 光在阶跃折射率光纤中的传播,11,2.1.2 光纤的分类,（1）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

5、1m），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。如图2-5和图2-6所示。 （2）单模光纤 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4m10m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。如图2-7所示。,12,2.1.2 光纤的分类,图2-7 光在单模光纤中的传播轨迹,13,2.1.2 光纤的分类,2按传输波长分类 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0.85m（0.8m0.9m） 长波长光纤的波长为1.3m1.6m，主要有1.31m和1.55m两个窗口

6、。 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。,14,2.1 光纤的结构和类型,紧套光纤与松套光纤 紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一层尼龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。 松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管，光纤可以在套管中自由活动。,图2-2 套塑光纤结构,15,2.1.2 光纤的分类,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。,16,与单模光纤相比，多模光纤芯径大，便于接续；但由于光纤中存在多种传输模式，不同的传播模式具有不同的传输速度与相位，所以经过长距离传输后会带来严重

7、时延，导致脉冲变宽（模式色散），模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了传输容量，故目前多模光纤只适用于短距离、低速率信息传输,G.651光纤,衰减系数1.5 dB10 dB/km,17,(1) G.652光纤,.652光纤，也称为标准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色散为零的色散波长）在1310nm附近的光纤。,G.652光纤在1.31m处衰减系数为0.35dB/km左右，在1.55m处衰减系数为人0.20dB/km左右，但1.55m处的色散系数大约为17-20ps/km.nm，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。 PMD0.5PS/KM(1/2) 400KM

8、PMD=10PS,18,G.653光纤是零色散波长由G.652光纤的1.31m位移到1.55m制得的光纤，故其称为色散位移光纤。,(2)G.653光纤,零色散波长,零色散波长,19,G.653光纤同时实现了1.55m窗口的低衰减系数和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤芯中的光功率密度过大产生了非线性效应(四波混频)，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以上波分复用或密集波分复用系统中的应用。,20,(3)G.654光纤,G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。ITU-T建议规定： G.654光纤在22m长光纤上的截止波长=1530nm，在短于2m

9、长光纤上的一次涂覆截止波长=1600nm。G.654光纤的设计重点是降低1550nm的衰减。G.654光纤主要应用于需要很长中继距离的海底光纤通信。 在1550nm处，衰减系数0.15dB0.17dB/km,21,(4)G.655光纤,由于G.653（色散位移光纤）的色散零点在1550nm附近，而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1550nm附近移开一定距离，使色散零点不在1550nm附近的DWDM工作波长范围内。这就是G.655光纤，即非零色散位移光纤(NDSF)。 1530nm波长1560nm, 0.1ps/(n

10、m.km)色散6 ps/(nm.km),22,在ITU建议中，G.652光纤的截止波长应大于1260nm，G.655光纤的截止波长应大于1450 nm。就是说，G.652光纤不仅可以单模工作在1 310 nm波长，也可以工作在1550 nm波长。但G.655光纤却只能单模工作在1550 nm波长。而不保证在1310 nm波长能单模工作,23,2.1.2 光纤的分类,这四种单模光纤的主要性能指标是衰减、色散、偏振模色散（ PMD）和模场直径 。 另：G.653光纤是为了优化1 550nm窗口的色散性能而设计的，但它也可以用于1 310nm窗口的传输。由于G.654光纤和G.655光纤的截止波长都

11、大于1 310nm，所以G.654光纤和G.655光纤不能用于1 310nm窗口。,24,（5）G.656光纤 G.656光纤是一种宽带光传输非零色散位移光纤。 G.656光纤与G.655光纤不同的是： 具有更宽的工作带宽，即G.655光纤工作带宽为15301625nm（C+L波段，C波段15301565nm和L波段15651625nm），而G.656光纤工作带宽则是14601625nm（S+C+L波段），将来还可以拓宽超过14601625nm。 色散斜率更小（更平坦）能够显著地降低DWDM系统的色散补偿成本。G.656光纤是色散斜率基本为零、工作波长范围覆盖S+C+L波段的宽带光传输的非零色

12、散位移光纤。,2.1 光纤的结构和分类,25,（6）大有效面积光纤 大有效面积光纤（LEAF）是为了适应更大容量、更长距离的WDM系统的应用而出现，这种光纤的模场直径由普通光纤8.4m增加到9.6m，从而使有效面积从55m2增加到72m2以上。工作在1550nm波长，与标准的非零色散位移光纤相比，具有较大的有效面积，因而有较大的功率承受能力，可以更有效地克服非线性影响，适于WDM技术的网络。,2.1 光纤的结构和分类,26,（7）色散补偿光纤 色散补偿光纤（DCF）是具有大的负色散的光纤。它是针对现已敷设的G.652标准单模光纤而设计的一种新型单模光纤。 标准光纤在1550nm波长的色散不为零

13、，是正的1720ps/(nmkm)，并且有正的色散斜率，所以就必须在这些光纤中加接具有负色散的色散补偿光纤，进行色散补偿，以保证光纤线路的总色散值近似为零，从而实现高速度、大容量、长距离的通信。,2.1 光纤的结构和分类,27,（8）全波光纤 ITU-T将“全波光纤”定义为G.652c类光纤，全波光纤（AWF）消除了常规光纤在1385nm附近由于OH离子造成的损耗峰，损耗从原来的2dB/km降到0.3dB/km，这使光纤的损耗在1310nm1600nm都趋于平坦，形象地称为“全波光纤”，也被称作“低水峰光纤”。,2.1 光纤的结构和分类,28,2.2 光纤的导光原理,1折射和折射率 光线在不同

14、的介质中以不同的速度传播，描述介质的这一特征的参数就是折射率，或称折射指数。折射率可由下式确定： n = c/v 其中是光在某种介质中的速度，是光在真空中的速度。 在折射率为n的介质中，光传播速度变为c/n，光波长变为0/n（ 0表示光在真空中的波长）。表2-1中给出了一些介质的折射率。,表2-1不同介质的折射率,29,2.2 光纤的导光原理,当一条光线照射到两种介质相接的边界时，入射光线分成两束：反射光线和折射光线（如图2-9所示）。,图2-9 光的折射,图2-10 光的反射,斯涅耳定律给出了定义这些光线方向的规则：1 = 3 n1sin 1 = n2sin 2 全反射是光信号在光纤中传播的

15、必要条件 。,30,2.2 光纤的导光原理,2光的偏振 光波属于横波，即光的电磁场振动方向与传播方向垂直。如果光波的振动方向始终不变，只是光波的振幅随相位改变，这样的光称为线偏振光，如图2-11（c）和图2-11（d）所示。 从普通光源发出的光不是偏振光，而是自然光，如图2-11（a）所示。 自然光在传播的过程中，由于外界的影响在各个振动方向的光强不相同，某一个振动方向的光强比其他方向占优势，这种光称为部分偏振光，如图2-11（b）所示。,31,2.2 光纤的导光原理,图2-11 光的偏振,32,2.2 光纤的导光原理,3光的色散 如图2-12所示，当日光通过棱镜或水雾时会呈现按红橙黄绿青蓝紫

16、顺序排列的彩色光谱。这是由于棱镜材料（玻璃）或水对不同波长（对应于不同的颜色）的光呈现的折射率n不同，从而使光的传播速度不同和折射角度不同，最终使不同颜色的光在空间上散开。,图2-12 自然光的色散,33,式中：E为电场强度矢量；D为电位移矢量；H为磁场强度矢量；B为磁感应强度矢量。且D与E，B与H有下列关系。,34,2.2 光纤的导光原理,阶跃型光纤中光射线种类 子午射线。通过光纤纤芯的轴线可以作很多平面，这些平面为子午面。如果光射线在光纤中传播的路径始终在一个子午面内，就称为子午射线，简称子午线。 子午射线的特点是光线在一个周期内两次穿越光纤轴心，成为锯齿形波前进，子午线在光纤端面上的投影

17、是一条过轴心的直线，如图2-10（a）所示。,图2-10 阶跃型光纤中的光射线,35,2.2 光纤的导光原理, 斜射线。光射线在光纤中传播时，如果传播路径不在同一个子午面内，则称此射线为斜射线。 斜射线是不经过光纤轴线的空间折线，从斜射线在光纤端面上的投影可以看出，斜射线是限制在一定范围内传播的。可以找出与该射线相切的圆柱面，该面被称为焦散面，其在端面上的投影就是射线投影的内切圆，如图2-10（b）所示。 斜射线就是在纤芯包层界面与各自的焦散面之间传输的。 由于斜射线的情况比较复杂，下面只分析阶跃型光纤中的子午线。,36,2.2 光纤的导光原理,（3）子午线的分析 什么样的子午线才能在纤芯中形

18、成导波。很明显，必须是能在纤芯与包层界面上产生全反射的子午线才能在纤芯中形成导波，如图2-11所示。,图2-11 阶跃型光纤纵向剖面上的子午线传播,37,2.2 光纤的导光原理,首先分析光线从空气入射到光纤的情况。 由于空气的折射率和光纤的折射率不同，一条光线射到光纤端面会发生折射。根据图2-11所示，由折射定律可得 为保证光在光纤中的全反射，临界状态为1c，且 得到 sinkn1cos1，（n01）,38,2.2 光纤的导光原理,因此，要想光线在光纤里全反射地进行传输，必须满足 ,39,4模场直径和有效面积 模场直径是指描述单模光纤中光能集中程度的参量。 有效面积与模场直径的物理意义相同，通

19、过模场直径可以利用圆面积公式计算出有效面积。 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，影响系统性能。 因此，对于传输光纤而言，模场直径（或有效面积）越大越好。 图2-13所示为模场直径示意图。,40,图2-13 模场直径,41,5截止波长 理论上的截止波长是单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长。 截止波长条件可以保证在最短光缆长度上单模传输，并且可以抑制高次模的产生或可以将产生的高次模噪声功率代价减小到完全可以忽略的地步。 注：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

20、相反，它不影响施工，但施工对传输特性将产生直接的影响。,42,2.3 光纤特性,2.3.1 光纤的几何特性 光纤的几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。 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503m。 2包层直径 包层直径指光纤的外径，ITU-T规定，多模及单模光纤的包层直径均要求为1253m。 目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从125.03m提高到125.01m。,43,2.3 光纤特性,3纤芯/包层同心度和不圆度 纤芯/包层同心度是指纤芯在光纤内所处的中心程度。 目前光纤制造商已将纤芯/包层同心度从0.8m的规格提高

21、到0.5m的规格。 不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。 ITU-T规定，纤芯/包层同心度误差6%（单模为1.0m），芯径不圆度6%，包层不圆度（包括单模）2%。 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。翘曲度（即曲率半径）数值越大，意味着光纤越直。 注：纤芯/包层同心度对接续损耗的影响最大，其次是翘曲度。,44,2.3 光纤特性,5带状光纤的几何特性 光缆网络的迅速发展，使得大芯数光缆被更多地采用，对于大芯数光缆建设，采用带状光缆可以提高施工速度。 带状光纤通常由4、6、8、12、24芯涂覆光纤，采取紫外线固化粘结材料粘结成带状，通过粘结材料把带

22、状光纤组合成阵列排列（如图2-14所示）。接续时一般可以同时一次性完成一个带状光纤的接续。,图2-14 带状光纤截面图,45,2.3 光纤特性,带状光纤的主要性能指标 （1）几何参数 带状光纤的的几何参数如图2-15所示。,图2-15 几何参数示意,46,2.3 光纤特性,（2）标识 12芯带状光纤全色谱标识规则如表2-4所示。光纤涂覆表面应着色，其颜色不褪色，不迁移，光纤带层叠体中各光纤带的识别应采用在各光纤带上印字方式进行识别，字迹应明显、清晰和牢固。印字相对距离为1520cm。,47,2.3 光纤特性,（3）可分离性 光纤带结构应允许光纤能从带中分离出来，分成若干根光纤的子单元或单根的光

23、纤，并且满足如下要求： 不使用特殊工具或器械就能完成分离。撕开时所需的力应不超过4.4N； 光纤分离过程不应对光纤的光学及机械性能造成永久性的损害； 对光纤着色层无损害，在任意一段2.5cm长度的光纤上应留有足够的色标，以便光纤带中光纤能够相互区别。 （4）接续 带状光纤的护层剥离工具为电加热剥除器，使用不同芯数匹配夹具的专用带状熔接机，热熔加强保护管也是特制的。,48,2.3.3 光纤的传输特性,光纤的传输特性主要是指光纤的损耗特性和色散特性，另有机械特性和温度特性。 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

24、）。 光纤的损耗限制了光信号的传播距离。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。,49,2.3.3 光纤的传输特性,（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。 光纤制造中，结构上的缺陷会引起与波长无关的散射损耗。 （3）弯曲损耗 光纤的弯曲会引起辐射损耗。实际中，有两种情况的弯曲：一种是曲率半径比光纤直径大得多的弯曲；一种是微弯曲。 决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗，弯曲损耗对光纤衰减常数的影响不大 。,50,2.3.3 光纤

25、的传输特性,（4）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。它是描述光纤损耗的主要参数。 在单模光纤中有两个低损耗区域，分别在1 310nm和1 550nm附近，即通常说的1 310nm窗口和1 550nm窗口；1 550nm窗口又可以分为C-band（1 525nm1 562nm）和L-band（1 565nm1 610nm）。如图2-14所示。,51,2.3.3 光纤的传输特性,图2-14 光纤的特性,52,2.3.3 光纤的传输特性,2光纤的色散特性 光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲

26、发生展宽，这就是光纤的色散，如图2-15所示。色散一般用时延差来表示，所谓时延差，是指不同频率的信号成分传输同样的距离所需要的时间之差。,图2-15 色散引起的脉冲展宽示意图,53,2.3.3 光纤的传输特性,光纤的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散。 （1）模式色散 多模光纤中不同模式的光束有不同的群速度，在传输过程中，不同模式的光束的时间延迟不同而产生的色散，称模式色散。 （2）色度色散 由于光源的不同频率（或波长）成分具有不同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。色度色散包括材料色散和波导色散。,54,2.3.3 光纤的传输特性, 材料色散 由

27、于材料折射率随光信号频率的变化而不同，光信号不同频率成分所对应的群速度不同，由此引起的色散称为材料色散。 波导色散 由于光纤波导结构引起的色散称为波导色散。其大小可以和材料色散相比拟，普通单模光纤在1.31m处这两个值基本相互抵消。 注：模式色散主要存在于多模光纤。单模光纤无模式色散，只有材料色散和波导色散。当波长在1.31m附近，色散接近为零。 色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/（nmkm）。,55,2.3.3 光纤的传输特性,（3）偏振模色散（PMD） 由于光信号的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称偏振模色散。,图2

28、-16 偏振模色散,56,2.3.3 光纤的传输特性,（4）码间干扰（ISI） 色散将导致码间干扰。由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长了（T+T），这叫作脉冲展宽，如图2-17 。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠，形成码间干扰，码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。,图2-17 码间干扰,57,2.3.3 光纤的传输特性,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。 （1）光纤的抗拉强度 光纤的抗拉强度很大程度上反映了光纤的制造水平。 影响光纤抗拉强度的主要因素是光纤制造材料和制造工艺。 预制棒的质

29、量。 拉丝炉的加温质量和环境污染。 涂覆技术对质量的影响。 机械损伤。,58,2.3.3 光纤的传输特性,（2）光纤断裂分析 存在气泡、杂物的光纤，会在一定张力下断裂，如图2-18所示。,图2-18 光纤断裂和应力关系示意图,59,2.3.3 光纤的传输特性,（3）光纤的寿命 光纤的寿命，习惯称使用寿命，当光纤损耗加大以致系统开通困难时，称其已达到了使用寿命。从机械性能讲，寿命指断裂寿命。 （4）光纤的机械可靠性 一般来说，二氧化硅包层光纤的机械可靠性已经得到广泛的认可。为了提高光纤的机械可靠性，在光纤的外包层中掺入二氧化钛，从而增加网络的寿命。,60,2.3.3 光纤的传输特性,4光纤的温度

30、特性 光纤的温度特性，是指在高、低温条件下对光纤损耗的影响，一般是损耗增大。如图2-19 所示。,图2-19 光纤低温特性曲线,61,2.4 光缆的结构和种类,2.4.1 光缆的结构 1光缆的结构 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 （1）缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型两种。 （2）护层 护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层（多用聚乙烯或聚氯乙烯等）和外护层（多用铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等）。 （3）加强芯 加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。,62,2.4 光缆的结构和种类,2各种典型结构的光缆 （1）层绞式结构光

31、缆 把经过套塑的光纤绕在加强芯周围绞合而构成。层绞式结构光缆类似传统的电缆结构，故又称之为古典光缆。 图2-20图2-24所示是目前在市话中继和长途线路上采用的几种层绞式结构光缆的示意图（截面）。,63,2.4 光缆的结构和种类,图2-21 12芯松套层绞式直埋光缆,图2-20 6芯紧套层绞式光缆,64,2.4 光缆的结构和种类,图2-22 12芯松套层绞式直埋防蚁光缆,65,2.4 光缆的结构和种类,图2-23 648芯松套层绞式水底光缆,66,2.4 光缆的结构和种类,图2-24 12芯松套+8芯2线对层绞式直埋光缆,67,2.4 光缆的结构和种类,（2）骨架式结构光缆 骨架式结构光缆是把

32、紧套光纤或一次涂覆光纤放入加强芯周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。 骨架结构有中心增加螺旋型、正反螺旋型、分散增强基本单元型，图2-25（b）为螺旋型结构，图2-26为基本单元结构。目前，我国采用的骨架式结构光缆，都是采用如图2-25所示的结构。图2-27所示是采用骨架式结构的自承式架空光缆。,68,2.4 光缆的结构和种类,图2-25 12芯骨架式光缆,69,2.4 光缆的结构和种类,图2-26 70芯骨架式光缆,70,2.4 光缆的结构和种类,图2-27 骨架式自承式架空光缆,71,2.4 光缆的结构和种类,（3）束管式结构光缆 把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯配置在套管周围而构

33、成。 图2-28所示的光缆结构即属护层增强构件配制方式。 图2-29、2-30所示是属于分散加强构件配置方式的束管式结构光缆。 另图2-34所示的浅海光缆实际上就是双层加铠装束管式光缆。,72,2.4 光缆的结构和种类,图2-28 12芯束管式光缆,73,2.4 光缆的结构和种类,图2-29 648芯束管式光缆,74,2.4 光缆的结构和种类,图2-30 LEX束管式光缆,75,2.4 光缆的结构和种类,（4）带状结构光缆 把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结构；也可把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。如图2-31、2-32所示。,图2-31 中心束管式带状光缆

34、,图2-32 层绞式带状光缆,76,2.4 光缆的结构和种类,（5）单芯结构光缆 单芯结构光缆简称单芯软光缆，如图2-33所示。 这种结构的光缆主要用于局内（或站内）或用来制作仪表测试软线和特殊通信场所用特种光缆以及制作单芯软光缆的光纤。,图2-33 单芯软光缆,77,2.4 光缆的结构和种类,（6）特殊结构光缆 特殊结构的光缆，主要有光/电力组合缆、光/架空地线组合缆和海底光缆和无金属光缆。这里只介绍后两种。 海底光缆 有浅海光缆和深海光缆两种，图2-34所示为典型的浅海光缆，图2-35所示是较为典型的深海光缆。 无金属光缆 无金属光缆是指光缆除光纤、绝缘介质外（包括增强构件、护层）均是全塑

35、结构，适用于强电场合，如电站、电气化铁道及强电磁干扰地带。,78,2.4 光缆的结构和种类,图2-34 浅海光缆,79,2.4 光缆的结构和种类,图2-35 深海光缆,80,2.4.2 光缆的种类,1按传输性能、距离和用途分 可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。 2按光纤的种类分 可分为多模光缆、单模光缆。 3按光纤套塑方法分 可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光缆。 4按光纤芯数多少分 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。,81,2.4.2 光缆的种类,5按加强件配置方法分 光缆可分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨

36、架式光缆等）、分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆和扁平光缆）、护层加强构件光缆（如束管钢丝铠装光缆）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。 6按敷设方式分 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 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。,82,2.4.2 光缆的种类,8按传输导体、介质状况分 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 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目前通信用光缆可分为 （1）室(野)外光缆用于室

37、外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷设的光缆。 （2）软光缆具有优良的曲挠性能的可移动光缆。 （3）室（局）内光缆适用于室内布放的光缆。 （4）设备内光缆用于设备内布放的光缆。 （5）海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。 （6）特种光缆除上述几类之外，作特殊用途的光缆。,83,2.4.3 光缆的结构和种类,光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短横线分开。 （1）光缆型式由五个部分组成，如图2-36所示。,图2-36 光缆型式的组成部分,84,2.4.3 光缆的结构和种类,图中： ：分类代号及其意义为： GY通信用室（野）外光缆； GR通信用软光缆； GJ通信用室（局）内光缆； GS通信用

38、设备内光缆； GH通信用海底光缆； GT通信用特殊光缆。 ：加强构件代号及其意义为： 无符号金属加强构件； F非金属加强构件； G金属重型加强构件； H非金属重型加强构件。,85,2.4.3 光缆的结构和种类,：派生特征代号及其意义为： D光纤带状结构； G骨架槽结构； B扁平式结构； Z自承式结构。 T填充式结构。 ： 护层代号及其意义为； Y聚乙烯护层； V聚氯乙烯护层； U聚氨酯护层； A铝-聚乙烯粘结护层； L铝护套； G钢护套； Q铅护套； S钢-铝-聚乙烯综合护套。,86,2.4.3 光缆的结构和种类,：外护层的代号及其意义为： 外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号及

39、其意义如表2-2所示。,表2-2外护层代号及其意义,87,2.4.3 光缆的结构和种类,（2）光缆规格由五部分七项内容组成，如图2-37所示。,图2-37 光缆的规格组成部分,88,2.4.3 光缆的结构和种类,图中： ： 光纤数目用1、2、，表示光缆内光纤的实际数目。 ： 光纤类别的代号及其意义。 J二氧化硅系多模渐变型光纤； T二氧化硅系多模突变型光纤； Z二氧化硅系多模准突变型光纤； D二氧化硅系单模光纤； X二氧化硅纤芯塑料包层光纤； S塑料光纤。 ： 光纤主要尺寸参数 用阿拉伯数（含小数点数）及以m为单位表示多模光纤的芯径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。,89,2.4.3

40、光缆的结构和种类,：带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由a、bb及cc三组数字代号构成。 a表示使用波长的代号，其数字代号规定如下： 1波长在0.85m区域； 2波长在1.31m区域； 3波长在1.55m区域。 注意，同一光缆适用于两种及以上波长，并具有不同传输特性时，应同时列出各波长上的规格代号，并用“/”划开。 bb表示损耗常数的代号。两位数字依次为光缆中光纤损耗常数值（dB/km）的个位和十位数字。 cc表示模式带宽的代号。两位数字依次为光缆中光纤模式带宽分类数值（MHzkm）的千位和百位数字。单模光纤无此项。,90,2.4.3 光缆的结构和种类,：适用温度代号及其意义。 A适用于4

41、0+40 B适用于30+50 C适用于20+60 D适用于5+60,91,2.4.3 光缆的结构和种类,光缆中还附加金属导线（对、组）编号，如图2-38所示。其符合有关电缆标准中导电线芯规格构成的规定。,图2-38 光缆中附加金属导线编号示意图,例如，2个线径为0.5mm的铜导线单线可写成210.5；4个线径为0.9mm的铝导线四线组可写成440.9L；4个内导体直径为2.6mm，外径为9.5mm的同轴对，可写成42.6/9.5。,92,2.4.3 光缆的结构和种类,（3）光缆型号例题 设有金属重型加强构件、自承式、铝护套和聚乙烯护层的通信用室外光缆，包括12根芯径/包层直径为50/125m的

42、二氧化硅系列多模突变型光纤和5根用于远供及监测的铜线径为0.9mm的四线组，且在1.31m波长上，光纤的损耗常数不大于1.0dB/km，模式带宽不小于800MHzkm；光缆的适用温度范围为20+60。 该光缆的型号应表示为： GYGZL03-12T50/125（21008）C+540.9。,93,2.5 光纤的熔接,2.5.1 光纤熔接机的分类 1按一次熔接光纤数量分类 （1）单芯熔接机。目前使用最广泛的一种机型，一次熔接完成一根光纤的连接。 （2）多芯熔接机。多芯熔接机是将一根带状光纤一次熔接完成。 2按光纤类别分类 （1）多模熔接机。专门熔接多模光纤，靠光纤外径对准。 （2）单模熔接机。专

43、门熔接单模光纤，靠光纤纤芯对准。 （3）多模/单模熔接机。可以通过多模/单模转换控制机构实现多模和单模光纤的熔接。,94,2.5 光纤的熔接,3按操作方式分类 人工（或半自动）熔接机和自动熔接机。 4按发展阶段划分 （1）第一代熔接机 （2）第二代熔接机 （3）第三代熔接机 （4）第四代熔接机,95,2.5 光纤的熔接,2.5.2 光纤熔接机的工作原理 第一代远端监控方式熔接机原理方框图如图2-44所示。 第二代本地监控方式熔接机原理方框图如图2-45所示。 第三代纤芯直视光纤熔接机的基本原理不是通过监视光功率，而是直接观察光纤纵剖面，做法是在光纤连接点朝着光纤侧面垂直地投射平行光，此光并不在

44、光纤中传播，而是随之透射出来，如图2-46所示。,96,2.5 光纤的熔接,图2-44 远端监控方式熔接机原理示意图,97,2.5 光纤的熔接,图2-45 本地监控方式熔接机原理示意图,98,2.5 光纤的熔接,图2-46 纤芯直视光纤熔接机原理示意图,99,2.5 光纤的熔接,2.5.3 光纤熔接的工作步骤 1参数设置 （1）光纤外形或种类选择：包括单模、多模、特种光纤以及用户可自行编辑组合的各种类型光纤。 （2）对芯方式：选择光纤对准方式，以达到最佳熔接。 （3）外径选择：选择光纤熔接条件为相似或不相似。 （4）数据显示存储设置：熔接机可以存储接续记录，可选或不选。 （5）放电试验：熔接机

45、可通过放电试验来自动检验调节放电电极状态，方法是截取待接光纤，制备端面后放入熔接机，选择放电试验（YES），熔接机会自动放电预熔，直至达到合理状态。 （6）其他：例如日期、时间调节等。,100,2.5 光纤的熔接,2方式选择 （1）熔接方式选择：包括自动（通常使用的方式）、手动（手动对纤，按需要选用）、分步（演示熔接机熔接过程或者查询主机性能时使用）。 （2）通信：可以外接计算机控制，此时熔接机只能通过外接计算机来控制，熔接机本身的按键将不起作用，用“RESET”键可返回初始状态。 （3）参数修改：一般应由专业人员查看、设置。 （4）维护状态：包括马达运转检查、电极检查、保养、更换等。 （5）

46、光纤命名：作存储时用。 （6）加热条件：选择光纤热可缩保护管的加热参数，可以设置加热长度和加热条件来调整加热时间或效果。,101,2.5 光纤的熔接,3熔接机自动熔接操作流程,102,2.5 光纤的熔接,4完成接续、取出光纤、熔接机复位后，要进行光纤接头的热熔加强保护，要使用质量合格的热熔保护管，光纤接续点应在保护管中心，涂覆层离接续点距离应大于6mm，放置在热熔炉中时应按顺序逐侧合上光纤钳夹，保持光纤笔直。,103,键直到操作面板上的指示灯 LED 亮 (绿色)。当所有的马达回到初始位置的时候，机器显示复位画面。电源模式会被自动的识别。,(一)开机,光纤熔接,如果电池是使用过的，那么机器将显

47、示它的剩余电量。,104,显示器角度 调整显示器的角度，从而能方便的看到屏幕。 显示器亮度 当外部的环境不同时，显示器亮度可能不够。 熔接模式 为特定的光纤熔接选择适当的熔接模式。当前的熔接模式显示在待机状态的画面上。,待机,105,(1) 对要进行熔接的光纤用外护套开剥钳去掉护套. (2)将热塑管套在光纤上，把热塑套管移至光纤深处（不影响对光纤断口的处理工作） (3)用裸纤开剥钳去掉光纤涂覆层。 (4)用酒精棉对光纤进行清洁。 (5)安同样方法处理另一条光纤（第二步省略）,加热模式 为当前要加热的特定的热缩管选择适当的加热程序。当前的加热模式显示在待机状态的画面上,(二)光纤处理,106,(

48、三)光纤切割 给砧臂解锁时，首先慢慢的向下压刀盖，然后把制动螺钉滑到解锁的位置来打开刀盖。 把准备好的光纤放置在切割刀上，并核实正确的切割长度。 合下刀盖。 切割光纤（用食指迅速敲击切割按钮）。 打开刀盖，取出光纤。 另一条光纤同样处理。 取走收集器，倒掉光纤碎屑。 慢慢的下压砧臂，直到能顺利的把砧臂锁扣合上,107,（四）熔接光纤,(1) 打开防风盖和光纤压板。 (2) 把准备好的光纤放置在V型槽上，并使光纤的尖端处于电极尖端和V型槽边缘之间。 (3) 用手指捏住光纤，然后关闭压板，压住光纤。确保光纤放置在V型槽的最底部。如果光纤放置不正确，请重新放置光纤。 (4) 按上面的步骤放置另外一根

49、光纤。 (5) 关闭防风盖。 (6) 按下开始按钮，进行光纤熔接。,108,109,1、取出光纤 (1) 打开加热炉的盖子。 (2) 打开防风盖。 (3) 左手在防风盖的边缘持左侧光纤，并打开左侧压板。 (4) 打开右面压板。 (5) 右手持右部光纤，把接好的光纤从机器上取下,(五)加固熔接点,110,(1) 把带有热缩管的光纤从熔接机的中央设备移动到加热炉中。 (2) 把带有热缩管的光纤移动到加热炉中，放入时，轻轻把光纤拉直，关闭加热炉盖。,111,(3) 按 HEAT 键开始加热。加热完毕时，蜂鸣器响，并且加热指示灯LED (橙色) 自动关闭。 (4) 打开加热炉盖并取走已经由热缩管保护的

50、光纤，当从加热炉中取出光纤时，施加一定的拉力。 (5) 如果一切正常，一个熔接过程完成。,把热缩管放置在设备的中央。,112,日本住友TYPE-65多芯光纤熔接机,113,产品特点：小型轻量结构紧凑, 轻量设计, 操作简单, 中文显示最新FFES光学系统采用最新光学系统, 同倍率, 同焦点。一次同时观察12芯光纤高速接续30秒高速高精度1-12芯自动接续12芯30秒完成高速加热补强75秒白色LED照明V型槽使用白色LED光源照明V型槽, 易识别颜色, 防止误接续防风对策15m/秒抗风特性, 放电稳定, 不惧架空作业 配有直流输出端, 图象及损耗数据输出通信端子,114,115,2.5 光纤的熔

51、接,2.5.4 熔接质量评判 推定的光纤熔接损耗只能作为参考值使用，不能作为正式损耗值使用。正式损耗值通过OTDR测试取得。但是我们还是可以从熔接机显示屏上显示的光纤接续点放大图形，简单判断接续质量（如表2-6、表2-7所示）。,116,2.5 光纤的熔接,表2-6熔接质量不正常情况,117,2.5 光纤的熔接,表2-7熔接质量正常情况,118,2.5 光纤的熔接,补强部位的效果可以通过直接观察的方法确定，补强良好的实例如图2-48所示。,图2-48 补强良好实例,119,2.5 光纤的熔接,补强不良实例如图2-49所示。,图2-49 补强不良实例,120,三、光纤的连接技术与连接方式,光纤连

52、接器，俗称活动接头 （国际电信联盟（ITU）建议将其定义为:用以稳定地，但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件）基本上是采用某种机械和光学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证90%以上的光能够通过。目前有代表性并且正在使用的光纤连接器主要有五种结构。,1、活动接头,121,(1)FC型光纤连接器 FC型光纤连接器是一种螺旋式的连接器，外部是采用金属套，主要是靠螺纹和螺帽之间锁紧并对准，因此我们可简称为“螺口”。FC类型的连接器采用的陶瓷插针的对接端面呈球面的插针(PC)。FC型光纤连接器多用在光纤终端盒或光纤配线架上，在实际工程中用在光纤终端盒最常见。,122,(2)SC型光纤连接器SC型光纤

53、连接器是一种插拔式的连接器，只要直接插拔就可以对接，外壳呈矩形，因此我们可以称为“方口”。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型研磨方式。SC型光纤连接器多应用在光纤收发器、GBIC光纤模块中。,123,(3)ST型光纤连接器ST光纤连接器有一个卡销式金属圆环以便与匹配的耦合器连接，上有一个卡槽，直接将插孔的key卡进卡槽并旋转即可，因此我们也可以称为“卡口”。在出现SC之前ST一直被认为是标准连接器。SC后来同ST一起列为结构化布线推荐连接器。ST型光纤连接器多用在光纤终端盒或光纤配线架上。,124,(4)LC型连接器,LC型连接器采用操作方便的模块化插

54、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。LC型光纤连接器是为了满足客户对连接器小型化、高密度连接的使用要求而开发的一种新型连接器。它压缩了整个网络中面板、墙板及配线箱所需要的空间，使其占有的空间只相当传统ST和SC连接器的一半。特点：体积小，尺寸精度高 ；1.25mm陶瓷插芯 ；插入损耗低 ；回波损耗高。目前LC型连接器多见应用在SFP（mini GBIC）光纤模块中，而SFP模块用在提供SFP扩展槽的交换机中。,125,(5)MT-RJ型连接器,MT-RJ型连接器是一种集成化的小型连接器，是双纤的。为便于与光收、发信机相连，连接器端

55、面光纤为双芯排列设计，是主要用于数据传输的下一代高密度光连接器。MT-RJ的插口很象RJ45口，由于它横截面小，所以多见于含有光接口的交换机中，这样在交换机的前面板上不占用太多空间。,126,常用的光纤适配器,在局域网工程中我们最常用的只有两种光纤适配器：分别是对应螺口尾纤的FC型或卡口尾纤的ST型,ST-LC,127,2、机械连接,128,2.5 光纤的熔接,2.5.5 光纤接续时常见故障的处理 （1）开启熔接机开关后屏幕无光亮，且打开防风罩后发现电极座上的水平照明不亮。解决方法： 检查电源插头座是否插好，若不好则重新插好； 检查电源保险丝是否完好，若断开则更换保险丝。 （2）光纤能进行正常复位，进行间隙设置时屏幕变暗，没有光纤图像，且屏幕显示停止