光纤光缆基础知识 培训
78页1、光纤光缆基础知识培训网络规划设计部传输专业组 李莉2010年12月 2 光纤的基本理论 3 主要内容 光纤的结构和几何光学理论光纤的制造和光缆的构造光纤的传输性能光缆的种类光缆线路设计规范 4 光纤应用的网络层次 5 光纤是一种高度透明的玻璃丝 由纯石英经复杂的工艺拉制而成 光纤 中心部分 芯Core 同心圆状包裹层 包层Clad 涂覆层特点 ncore nclad 光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射 并在光纤中传递下去 光纤的结构和分类 6 光纤的结构和分类 光纤的结构 纤芯 折射率较高 用来传送光 包层 折射率较低 形成波导效应 与纤芯形成全反射 涂覆层 保护套 强度大 能承受较大冲击 保护光纤 7 纤芯 高透明材料 包层 高透明材料 涂敷层 保护层 包层折射率略小于纤芯 材料 高纯度SiO2掺杂纤芯 GeO2 SiO2 P2O5 SiO2包层 B2O3 SiO2 8 按光纤横截面的折射率分布分类按光纤中的传导模式数量分类按光纤构成的原材料分类按光纤的套塑层分类 光纤的分类 9 按光纤横截面的折射率分布 两种基本类型 阶跃光纤渐变光纤 纤芯折射率分布均匀 边界突变纤芯折射率连续
2、变化 不同的折射率分布 传输特性完全不同 光纤的分类 10 实际上 按照光纤截面折射率分布详细分 阶跃型光纤渐变光纤梯度型光纤 多模光纤 双包层 W型 三角分布 色散位移光纤 DSFG 653 非零色散位移光纤 NZ DSFG 655 光纤的分类 11 按光纤中的传导模式数量分类 单模光纤传输单一模式 基模2a 4 10 m2b 125 m适用于 长距离 大容量的光纤通信系统 多模光纤传输多个传导模式2a 50 62 5 m2b 125 m适用于 中距离 中容量的光纤通信系统 光纤的分类 12 按光纤中的传导模式数量分类 续 单模光纤 多模光纤 相对概念 取决于工作波长 光纤截面折射率分布 结构参数 光纤的分类 光纤确定后 工作波长大于截止波长时 为单模光纤 13 1 阶跃多模光纤 芯径 2a 50 m 62 5 m包层直径 2b 125 m 常用光纤 14 常用光纤 2 渐变折射率多模光纤 芯径 2a 50 m 62 5 m包层直径 2b 125 m 15 常用光纤 3 单模光纤 普通 芯径 2a 10 m包层直径 2b 125 m 16 纤芯和包层都用石英作为基本材料 折射率差通过
3、在纤芯和包层进行不同的掺杂来实现 纤芯掺入Ge和P 折射率 包层掺入B 折射率 光缆的构造和制作过程 石英系光纤 17 主要内容 光纤的结构和几何光学理论光纤的制造和光缆的构造光纤的传输性能光缆的种类光缆线路设计规范 18 光纤光缆的制作 用气相沉积法制作具有所需折射率分布的预制棒 典型预制棒长1m 直径2cm 使用精密馈送机构将预制棒以合适的速度送入炉中加热成缆 光缆 19 光纤拉丝装置示意图 20 拉丝与涂覆 光纤的制造和光缆的构造 光纤的选择 松套管的制造 缆芯的制造 护套的制造 充油 绞合 扎纱 收线 油膏填充 钢 铝纵包 挤塑 冷却 牵引 收线 挤塑 冷却 冷却 外径检测 收线 着色 光缆生产工艺 22 实际中 需要成缆保护实用 要求 承受力稳定可靠 光纤的制造和光缆的构造 光缆的构造 23 结构 缆芯外护层加强件 类型 室外室内特种 光纤的制造和光缆的构造 中心管式层绞式骨架式 多用途分支互连 海底电力野战军用 24 光纤的制造和光缆的构造 光缆中各种材料的作用 25 优质光纤和材料是确保 光缆具有良好传输和机械性能的基础 26 光纤与松套管的色谱标识 识别用全色谱 光缆基
4、本结构特点 27 根据缆芯形状和纤芯数不同 光缆可以分为三种基本结构 光缆基本结构 层绞式 中心管式 骨架式 光纤位于中心管的中心 若干根松套管绕中心加强件形成缆芯 光纤带放置在骨架槽内 容纳光纤芯数 12芯 144芯 144芯 720芯 几十上百至数千芯 28 中心管式光缆 特点 1 光缆横截面小 重量轻 2 松套管位于光缆物理中心 有利于光缆弯曲 3 松套管中充有防潮油膏 确保防潮和纵向不渗水 4 光缆中光纤芯数少 最大为12芯 5 光缆中光纤余长不易控制 29 层绞式光缆 特点 1 光缆结构复杂2 纤芯数选择范围大 2 288芯3 光缆制造工艺步骤多 30 光纤带光缆 特点 1 光缆纤芯密度高 解决管道拥挤问题 2 缩短光纤的接续时间 3 光纤易于识别 连接错误少 31 主要内容 光纤的结构和几何光学理论光纤的制造和光缆的构造光纤的传输性能光缆的种类光缆线路设计规范 32 光纤传输性能之一 巨大的带宽 容量 33 光纤的工作带宽与衰减谱 第1窗口 第2窗口 第5窗口 第3窗口 第4窗口 34 光纤传输性能 衰减 距离 35 光纤衰减 衰减系数 单位长度光纤引起的光功率衰减 10l
5、og P出 P入 是和波长有关的系数 对光纤质量的评定和光纤通信系统的中继距离的确定起着十分重要的作用 36 吸收衰减 散射衰减 光纤弯曲衰减和接头衰减 材料固有吸收 杂质吸收 瑞利散射 光纤结构不完善散射 紫外吸收 红外吸收 氢氧根吸收 过渡金属离子吸收 光纤衰减 衰减的来源 37 光纤传输性能之三 色散 速率与距离 38 色散分为 色度色散和偏振模色散色度色散 模式色散 材料色散 波导色散 39 光纤色散 高速系统色散受限的中继跨距 LC r c B2D其中 r 色散指数 B 信道速率 D色散 色度色散系数D 指光源谱宽和单位长度光纤的色度色散 其单位是ps nm km 零色散波长 0 当波导色散与材料色散在某个波长互相抵消 使总的色度色散趋近于零时 该波长即为零色散波长 零色散斜率S0 在零色散波长 0处色散系数随波长变化的斜率即为S0 传输媒质分类 色散系数 ps nm km 正色散系数G 655光纤 波长 nm 负色散系数G 655光纤 1550 1310 17 1 1550nm波长区具有最小色散和衰减 2 应用 TrueWave真波光纤 正色散区的SPM效应有利于传输 LE
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