光纖光纜基本知識(shí)

1、 光纖通信及發(fā)展史

1、1966年英籍華人高錕提出'光纖通信'.

2、以激光為光源，經(jīng)光纖為傳輸媒質(zhì)的通信方式，叫做光纖通信.

3、1983年武漢三鎮(zhèn)使用光纖通信投入電話網(wǎng)中使用，標(biāo)志著我國(guó)光纖通信進(jìn)入使用階段.

二、 光通信原理介紹及光纖通信的特點(diǎn)

1、全反射原理：1）光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。

2）入射角大于臨界角。

2、光通信特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：1）傳輸頻帶寬、通信容量大

2) 中繼距離遠(yuǎn)、損耗低

3）抗電磁能力強(qiáng)、無(wú)串話

4）重量輕

5）資源豐富

6）抗化學(xué)腐蝕、柔軟可繞

缺點(diǎn)：1）強(qiáng)度不如金屬

2）連接比較困難

3）分路耦合不變

4）彎曲半徑不宜太小

5）傳輸能量比較困難

三、光纖通信系統(tǒng)的組成

光發(fā)送 光傳輸 光接收 光端機(jī)

四、光纖簡(jiǎn)介

1、光纖的結(jié)構(gòu)：由纖芯、包層、涂覆層組成

2、光纖分類：1）按材料組成分：玻璃光纖、塑料光纖

2）按傳輸模式分：?jiǎn)文９饫w、多模光纖

3）按折射率分布分：突變型、漸變型、階躍型

單模光纖

G652 折射率：1310nm 1.4677 1550nm 1.4682

G655 折射率：1550nm 1.4690

多模光纖

芯徑62.5um A1b 折射率：850nm 1.496 1300nm 1.487

芯徑50um A1a 折射率：850nm 1.482 1300nm 1.477

3、常用光纖的主要技術(shù)特性及部分指標(biāo)介紹

指標(biāo)的介紹：

1) 衰減：光在光纖中傳輸時(shí)能量的損耗

2) 色散：光脈沖在光纖中傳輸時(shí)脈沖的展寬

3) 偏振模色散：基?？煞纸獬蓛蓚€(gè)垂直相交的偏振模，光脈沖在光纖中傳輸時(shí)現(xiàn)兩個(gè)垂直的偏振模間的時(shí)延差

4) 光纖幾何參數(shù)：包層直徑、涂層直徑、光纖不圓度

同心度誤差：芯/包層<1um><>

不圓度=長(zhǎng)軸直徑-短軸直徑/標(biāo)準(zhǔn)值

4、模場(chǎng)直徑：基模光斑的大小 標(biāo)準(zhǔn)：9.2+0.4um

模：光在光纖中的傳輸方式（單模、多模）

纖芯直徑：8.3um

5、截止波長(zhǎng)：保證光纖以基模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL(zhǎng)（G652 1100-1330nm）

常用光纖的主要技術(shù)特性

G652 衰 減 1310nm≤0.36dB/km 1550nm≤0.22dB/km

模場(chǎng)直徑 1310nm 9.3+0.5um 1550nm 10.5+0.8um

包層直徑 125+1.0um

包層不圓度 ≤02%

模場(chǎng)/包層同心度誤差 ≤1um

涂層直徑 245+5um

涂層不圓度 /

涂層與包層同心度誤差 <>

截止波長(zhǎng) 1100nm≤λc≤1330nm

零色散波長(zhǎng) 1300nm-1324nm

零色散斜率 ≤0.093Ps/nm2.km

1288-1339nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散系數(shù)≤3.5 Ps/nm.km

1271-1360nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散系數(shù)≤5.3 Ps/nm.km

1550nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散系數(shù) ≤17 Ps/nm.km

衰減不連續(xù)性—--在1310nm或1550nm處均沒(méi)有大于0.01dB的不連續(xù)點(diǎn)，實(shí)際一般控制≤0.03dB.

衰減不均勻性----在光纖后向散射曲線上，任意500米長(zhǎng)度上的實(shí)測(cè)衰減值與全長(zhǎng)平均每500米的衰減值之差的最壞值應(yīng)≤0.05dB.

外觀檢查----排絲整齊，顏色鮮明涂覆層牢固光潔，不脫皮.

G655 (康寧LEAF、朗訊真波、長(zhǎng)飛大保實(shí))

康寧 LEAF ：衰 減： 1550nm ≤ 0.22dB/km

模場(chǎng)直徑（MFD）：9.5±0.6um

截止波長(zhǎng)(λcc) 1470nm

色 散：1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km

1565-1625nm 4.5-11.2 PS/nm.km

零色散斜率 ≤0.1Ps/nm2.km

PMD ≤0.1PS/km 1/2

朗訊真波： 衰減：1550nm≤ 0.22dB/km

模場(chǎng)直徑（MFD）：9.4±0.6um

截止波長(zhǎng)(λcc) 1260nm

色 散：1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km

1565-1625nm 4.0-8.6 PS/nm.km

零色散斜率 ≤0.05Ps/nm2.km

PMD ≤0.5PS/km 1/2

光纜的簡(jiǎn)單介紹

1、 纜的分類

按光纖類別分：?jiǎn)文９饫w光纜、多模光纖光纜

按纜芯結(jié)構(gòu)分：中心束管式、層絞式、骨架式

層絞式 把松套光纖繞在中心加強(qiáng)件周圍絞合而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的纜芯制造設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝相當(dāng)成熟，得到廣泛應(yīng)用。采用松套光纖的纜芯可以增強(qiáng)抗拉強(qiáng)度，改善溫度特性。

骨架式 把緊套光纜或一次被覆光纖放入中心加強(qiáng)件周圍的螺旋形塑料骨架凹槽內(nèi)而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的纜芯抗側(cè)壓力性能好，有利于對(duì)光纖的保護(hù)。

中心束管式 把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中，加強(qiáng)件配置在套管周圍而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)件同時(shí)起著護(hù)套的部分作用，有利于減輕光纜的重量。

按敷設(shè)方式分：架空、管道、直埋、水底

按使用環(huán)境分：室外、室內(nèi)

2、 定義：

光 纖：光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，即用來(lái)通光傳輸?shù)氖⒉ＡЫz

光 纜：以光纖為主要通信元件，有時(shí)輔加聯(lián)絡(luò)信號(hào)紅，通過(guò)加強(qiáng)構(gòu)件及外護(hù)層組合而成的整體

單模光纖：只能傳輸一種模式（基?；蜃畹碗A模）的光纖

多模光纖：是一種能承載多種模式的光纖，即能夠允許多個(gè)傳導(dǎo)模通過(guò)

截止波長(zhǎng)：保證光纖基模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL(zhǎng)

光纖著色：在本色光纖表面涂上油墨并經(jīng)過(guò)固化使之保持較強(qiáng)附著力的一個(gè)過(guò)程

要求：1）顏色鮮明易區(qū)分

2）顏色層不易脫落

3）與油膏相容性好

3、光纖全色譜： 藍(lán)、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、青綠

光纖常規(guī)色譜（新）：藍(lán)、橙、綠、棕、灰、本、紅、黑、黃、紫、粉紅、青綠

光纖常規(guī)色譜（舊）：本、藍(lán)、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅

套 塑：又稱二次被覆，即對(duì)一次涂覆的光纖進(jìn)行第二層保護(hù)

要求：1）光纖松套套塑是光纜制造中的關(guān)鍵工序?yàn)楣饫w提供了進(jìn)一步的保護(hù)且制造余長(zhǎng)

2）其芯數(shù)一般為2-12芯

4、余 長(zhǎng)=(L光纖-L套管)/L套管×1000%0

一次被覆光纖的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)于成纜的要求還是不夠的。因此要用硬塑料進(jìn)行二次被覆。二次被覆光纖有緊套、松套、大套管和帶狀線光纖四種

(a) 緊套；(b)松套；(c)大套管；(d)帶狀線

5、成 纜：是將若干根含光纖的套管與加強(qiáng)件等組合起來(lái)構(gòu)成光纜的過(guò)程

目的：產(chǎn)生二次余長(zhǎng)，抗機(jī)械性能和環(huán)境溫度變化

成纜絞合方式：1）往復(fù)（SZ）絞合工藝

2）螺旋絞合

纜芯

纜芯通常包括被覆光纖（或稱芯線）和加強(qiáng)件兩部分。被覆光纖是光纜的核心，決定著光纜的傳輸特性。加強(qiáng)件起著承受光纜拉力的作用，通常處在纜芯中心，有時(shí)配置在護(hù)套中。加強(qiáng)件通常用楊氏模量大的鋼絲或非金屬材料例如芳綸纖維（Kevlar）做成。

護(hù)套

護(hù)套起著對(duì)纜芯的機(jī)械保護(hù)和環(huán)境保護(hù)作用，要求具有良好的抗側(cè)壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力。護(hù)套通常由聚乙烯或聚氯乙烯（PE或PVC）和鋁帶或鋼帶構(gòu)成。不同使用環(huán)境和敷設(shè)方式對(duì)護(hù)套的材料和結(jié)構(gòu)有不同的要求。根據(jù)使用條件，光纜又可以分為許多類型。

6 、光纜

對(duì)光纜的基本要求是保護(hù)光纖的機(jī)械強(qiáng)度和傳輸特性，防止施工過(guò)程和使用期間光纖斷裂，保持傳輸特性穩(wěn)定。為此，必須根據(jù)使用環(huán)境設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)的光纜，以保證光纖不受應(yīng)力的作用和有害物質(zhì)的侵蝕。

1. 光纜結(jié)構(gòu)和類型

光纜一般由纜芯和護(hù)套兩部分組成，有時(shí)在護(hù)套外面加有鎧裝。

光纜類型的典型實(shí)例

(a)6芯緊套層絞式光纜（架空、管道）； (b)12芯松套層絞式光纜（直埋防蟻）；(c)12芯骨架式光纜（直埋）； (d)6～48芯束管式光纜（直埋）；

(e)108芯帶狀光纜； (f)LXE束管式光纜（架空、管道、直埋）；(g)淺海光纜； (h)架空地線復(fù)合光纜（OPGW）

2. 光纜特性

光纜的傳輸特性取決于被覆光纖。對(duì)光纜機(jī)械特性和環(huán)境特性的要求由使用條件確定。光纜生產(chǎn)出來(lái)后，對(duì)這些特性的主要項(xiàng)目，例如拉力、壓力、扭轉(zhuǎn)、彎曲、沖擊、振動(dòng)和溫度等，要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定做例行試驗(yàn)。成品光纜一般要求給出下述特性，這些特性的參數(shù)都可以用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行分析計(jì)算，這里我們只作簡(jiǎn)要的定性說(shuō)明。

1) 拉力特性

光纜能承受的最大拉力取決于加強(qiáng)件的材料和橫截面積，一般要求大于1km光纜的重量，多數(shù)光纜在100～400kg范圍。

2) 壓力特性

光纜能承受的最大側(cè)壓力取決于護(hù)套的材料和結(jié)構(gòu)，多數(shù)光纜能承受的最大側(cè)壓力在100～400kg/10cm。

3）彎曲特性

彎曲特性主要取決于纖芯與包層的相對(duì)折射率差△以及光纜的材料和結(jié)構(gòu)。實(shí)用光纖最小彎曲半徑一般為20～50mm，光纜最小彎曲半徑一般為200～500mm，等于或大于光纖最小彎曲半徑。在以上條件下，光輻射引起的光纖附加損耗可以忽略，若小于最小彎曲半徑，附加損耗則急劇增加。

4）溫度特性

光纖本身具有良好的溫度特性。光纜溫度特性主要取決于光纜材料的選擇及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用松套管二次被覆光纖的光纜溫度特性較好。溫度變化時(shí)，光纖損耗增加，主要是由于光纜材料（塑料）的熱膨脹系數(shù)比光纖材料（石英）大2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，在冷縮或熱脹過(guò)程中，光纖受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生的。在我國(guó)，對(duì)光纜使用溫度的要求，一般在低溫地區(qū)為-40℃～+40℃，在高溫地區(qū)為-5℃～+60℃。

光纖衰減的測(cè)試方法：剪斷法、插入損耗法、后向散射法（ODTR的工作原理）

1） 剪斷法是測(cè)量衰減特性的基準(zhǔn)試驗(yàn)方法。

2） 后向散射法是一種最常用的測(cè)試方法。OTDR（光時(shí)域反射儀）正是用來(lái)觀察光纖中被約束的后向散射光的儀器，是利用光在傳輸過(guò)程中隨光纖中折射率的變化和微小裂紋都產(chǎn)生反射的原理，也正是因?yàn)槠綐右粋€(gè)工作原理，OTDR除了能測(cè)定衰減和衰減系數(shù)外，還能測(cè)定光纖長(zhǎng)度、接頭損耗。因局部缺陷或接頭引起的光學(xué)不連續(xù)性以及反射損耗等

光纜的命名方法

3. 光纜型號(hào)和應(yīng)用

1) 型號(hào)的組成

① 型號(hào)組成的內(nèi)容

型號(hào)由型式和規(guī)格兩大部分組成。

② 型號(hào)組成的格式

光纜型號(hào)組成的格式，如圖1所示。

2) 型號(hào)的組成內(nèi)容、代號(hào)及意義

型式由5個(gè)部分構(gòu)成，各部分均用代號(hào)表示，如圖2所示。其中結(jié)構(gòu)特征指纜芯結(jié)構(gòu)和光纜派生結(jié)構(gòu)。

1 分類的代號(hào)

GY—通信用室（野）外光纜

GM—通信用移動(dòng)式光纜

GJ—通信用室（局）內(nèi)光纜

GS—通信用設(shè)備內(nèi)光纜

GH—通信用海底光纜

GT—通信用特殊光纜

2 加強(qiáng)件的代號(hào)

加強(qiáng)構(gòu)件指護(hù)套以內(nèi)或嵌入護(hù)套中用于增強(qiáng)光纜抗拉力的構(gòu)件。

（無(wú)符號(hào)）—金屬加強(qiáng)構(gòu)件

F—非金屬加強(qiáng)構(gòu)件

3 纜芯和光纜的派生結(jié)構(gòu)特征的代號(hào)

光纜結(jié)構(gòu)特征應(yīng)表示出纜芯的主要類型和光纜的派生結(jié)構(gòu)。當(dāng)光纜型式有幾個(gè)結(jié)構(gòu)特征需要注明時(shí)，可用組合代號(hào)表示，其組合代號(hào)按下列相應(yīng)的各代號(hào)自上而下的順序排列。

D—光纖帶結(jié)構(gòu)

（無(wú)符號(hào)）—光纖松套被覆結(jié)構(gòu)

J—光纖緊套被覆結(jié)構(gòu)

（無(wú)符號(hào)）—層絞結(jié)構(gòu)

G—骨架槽結(jié)構(gòu)

X—纜中心管（被覆）結(jié)構(gòu)

T—油膏填充式結(jié)構(gòu)

（無(wú)符號(hào)）—干式阻水結(jié)構(gòu)

R—充氣式結(jié)構(gòu)

C—自承式結(jié)構(gòu)

B—扁平形狀

E—橢圓形狀

Z—阻燃

4 護(hù)套的代號(hào)

Y—聚乙烯護(hù)套

V—聚氯乙烯護(hù)套

U—聚氨酯護(hù)套

A—鋁-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套（簡(jiǎn)稱A護(hù)套）

S—鋼-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套（簡(jiǎn)稱S護(hù)套）

W—夾帶平行鋼絲的鋼-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套（簡(jiǎn)稱W護(hù)套）

L—鋁護(hù)套

G—鋼護(hù)套

Q—鉛護(hù)套

3) 規(guī)格

光纜的規(guī)格是由光纖和導(dǎo)電芯線的有關(guān)規(guī)格組成。

1 規(guī)格組成的格式，見(jiàn)圖3。

光纖的規(guī)格與導(dǎo)電芯線的規(guī)格之間用'+'號(hào)隔開(kāi)。

2 光纖規(guī)格的構(gòu)成

光纖的規(guī)格由光纖數(shù)和光纖類別組成。如果同一根光纜中含有兩種或兩種以上規(guī)格（光纖數(shù)和類別）的光纖時(shí)，中間應(yīng)用'+'號(hào)聯(lián)接。

a. 光纖數(shù)的代號(hào)

光纖數(shù)的代號(hào)用光纜中同類別光纖的實(shí)際有效數(shù)目的數(shù)字表示。

b. 光纖類別的代號(hào)

光纖類別應(yīng)采用光纖產(chǎn)品的分類代號(hào)表示，按IEC60793-2(1998)《光纖第2部分：產(chǎn)品規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用大寫(xiě)A表示多模光纖，大寫(xiě)B(tài)表示單模光纖，再以數(shù)字和小寫(xiě)字母表示不同種類型光纖。A—多模光纖，B—單模光纖.

多模光纖

單模光纖

注：'B1.1'可簡(jiǎn)化為'B1'。

5) 光纜主要型式

盡管光纜的分類方法很多，并且各有各自的道理。為了規(guī)范光纜制造廠家產(chǎn)品類型和便于廣大用戶選用，信息產(chǎn)業(yè)部制定了通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T908-2000《光纜型號(hào)命名方法》。

本書(shū)按YD/T908-2000規(guī)定的光纜型號(hào)命名方法，將國(guó)內(nèi)光纜線路工程中一些常用的光纜類型、敷設(shè)方法和用途列入，供廣大讀者試驗(yàn)和選用光纜時(shí)參考。

一些常用光纜主要型式及用途