光纤光缆基础知识培训

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月新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司2光纤的基本理论新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司3主要内容：u光纤的结构和几何光学理论u光纤的制造和光缆的构造u光纤的传输性能u光缆的种类u光缆线路设计规范新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司4nYOFC MD 2002.01 n n接入网n城域网nFTTXn光纤n长途网n光纤应用的网络层次新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司5n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。n光纤中心部分(芯Core)同心圆状包裹层(包层Clad)涂覆层n特点：ncorenclad 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。芯芯包层包层树脂涂覆层树脂涂覆层光纤的结构和分类新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司6光纤的结构和分类光纤的结构n纤芯 ：折射率较高，用来传送光；n包层 ：折射率较低，形成波导效应，与纤芯形成全反射；n涂覆层/保护套 ：强度大，

2、能承受较大冲击，保护光纤。新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司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： GeO2SiO2, P2O5SiO2包层： B2O3SiO2新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司8n按光纤横截面的折射率分布分类n按光纤中的传导模式数量分类n按光纤构成的原材料分类n按光纤的套塑层分类光纤的分类新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司9n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 纤芯折射率连续变化不同的折射率分布，传输特性完全不同不同的折射率分布，传输特性完全不同光纤的分类新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司10n n实际上实际上, ,按照光纤截面折射率分布详细分按照光纤截面折射率分布详细分 ：n n阶跃型光纤阶跃型光纤n n渐变光纤渐变光纤n n梯度型光纤梯度型光纤( (多模光纤多模光纤) ) n n双包层（双包层（WW型）型）n n三角分布三角分布色散位移光纤

3、色散位移光纤(DSF G.653),(DSF G.653),非零色散位移光纤非零色散位移光纤(NZ-DSF G.655)(NZ-DSF G.655)光纤的分类新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司11n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=410m 2b=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=50/62.5m2b=125 m适用于： 中距离、中容量的光 纤通信系统光纤的分类新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司12n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、光纤截面折光纤截面折 射率分布、结构参数。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，为单模光纤新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司13(1)阶跃多模光纤rn1n22a2bn芯径(2a): 50m, 62.5m 包层直径(2b): 125 m常用光纤新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司14常用光纤(2)渐变折射率多模光纤

4、n1n22a2brn芯径(2a): 50m, 62.5m 包层直径(2b): 125 m新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司15常用光纤(3) 单模光纤(普通)2a2brn芯径(2a): 10m 包层直径(2b): 125 m新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司16纤芯和包层都用石英作为基本材料 ，折射率差通过在纤芯和包层进行不同 的掺杂来实现。n纤芯掺入Ge和P 折射率n包层掺入B 折射率光缆的构造和制作过程n石英系光纤新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司17主要内容：u光纤的结构和几何光学理论u光纤的制造和光缆的构造u光纤的传输性能u光缆的种类u光缆线路设计规范新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司18光纤光缆的制作n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）n使用精密馈送机构将预制棒以合 适的速度送入炉中加热n成缆-光缆新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司19光纤拉丝装置示意图光纤拉丝装置示意图新疆通信规划设计院有限责任公司新疆

5、通信规划设计院有限责任公司20拉丝与涂覆拉丝与涂覆厚度监测预涂覆加 热均匀拉丝光纤的制造和光缆的构造新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司n光纤n的选择n松套管n的制造n缆芯n的制造n护套n的制造n充n油n绞n合n扎n纱n收n线n油膏n填充n钢/铝n纵包n挤n塑n冷n却n牵n引n收n线n挤n塑n冷n却n冷n却n外径n检测n n收n线n着n色n光缆生产工艺新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司22n实际中，需要成缆n保护n实用要求：n承受力n稳定n可靠光纤的制造和光缆的构造光缆的构造新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司23结构：n缆芯n外护层n加强件类型：n室外n室内n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 野战军用新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司24填充物外护套介质加强件缓存加强件包带光纤Six-fiber cable光纤的制造和光缆的构造新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司光缆中各种材料的作用25光缆材料作用光纤光信号传输加强

6、件提供机械强度纤用油膏光纤纵向阻水松套管保护光纤缆用油膏缆芯纵向阻水覆膜带防水、防潮金属铠装层抗侧压外护套耐磨损、抗侧压特殊材料特殊性能n优质光纤和材料是确保：n 光缆具有良好传输和机械性能的基础。新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司26n光纤与松套管的色谱标 识n识别识别 用全色谱谱序号颜颜色蓝蓝桔绿绿棕灰白红红黑黄紫粉 红红青 绿绿nUV光纤n光纤油膏n松套管n缆芯填充物n扎纱及填充物n中心加强件n复合铝带nPE护套新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司光缆基本结构特点27n根据缆芯形状和纤芯数不同，光缆可以分为三种基本结构：n光缆基本结 构n层绞式n中心管式n骨架式n光纤位于中心管的中 心n若干根松套管绕n中心加强件形成缆芯n光纤带放置在骨架槽 内n容纳光纤芯 数n12芯， 144芯n144芯， 720芯n几十上百至数 千芯新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司28n中心管式光缆n n特点：特点：1.1.光缆横截面小，重量轻光缆横截面小，重量轻 。2.2.松套管位于光缆物理中心，有利于光缆弯曲。松套管位于光缆物理

7、中心，有利于光缆弯曲。3.3.松套管中充有防潮油膏，确保防潮和纵向不渗水。松套管中充有防潮油膏，确保防潮和纵向不渗水。4.4.光缆中光纤芯数少，最大为光缆中光纤芯数少，最大为1212芯。芯。5.5.光缆中光纤余长不易控制。光缆中光纤余长不易控制。新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司29n层绞式光缆n n特点：特点：n n1.1.光缆结构复杂光缆结构复杂n n2.2.纤芯数选择范围大：纤芯数选择范围大：2 2288288芯芯 n n3.3.光缆制造工艺步骤多光缆制造工艺步骤多新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司30n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。新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司31主要内容：u光纤的结构和几何光学理论u光纤的制造和光缆的构造u光纤的传输性能u光缆的种类u光缆线路设计规范新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司32n n光纤传输性能之一光纤传输性能之一n n-巨大的带宽（容量）巨大的带宽（容量）新疆通信

8、规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司33光纤的工作带宽与衰减谱n第1窗口n第2窗 口n第5窗 口n第3窗 口n第4窗 口nO-BANDnE-BANDnS-BANDnC-BANDnL-BANDnU-BANDn126 0n136 0n146 0n153 0n156 5n162 5n167 5新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司34n n光纤光纤传输性能传输性能n n-衰减（距离）衰减（距离）新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司35n光纤衰减：衰减系数：单位长度光纤引起的光功率衰减。=-10log(P出/P入)n是和波长有关的系数n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。n光纤衰减新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司36n吸收衰减n散射衰减光纤弯曲衰减和接头衰减n材料固有吸收n杂质吸收n瑞利散射n光纤结构不完善散射n紫外吸收红外吸收氢氧根吸收n过渡金属离子吸收n光纤n衰减n衰减的来源新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司37n n光纤传输性能之三光纤传输性

9、能之三n n-色散（速率与距离）色散（速率与距离）新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司38n n色散分为：色散分为：色度色散和偏振模色散色度色散和偏振模色散n n色度色散：模式色散、材料色散、波色度色散：模式色散、材料色散、波 导色散导色散新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司39n n光纤色散光纤色散n高速系统色散受限的中继跨距： n LC =r c/B2Dn其中，r：色散指数；B：信道速率；D色散n光纤的色散n 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)。n 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。n 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新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司传输媒 质分类n色散系数 (ps/nmkm )n正色散系数G.655光纤n波长(nm)负色 散系数G.655光纤n1550n1310n17n1.1550nm波长区具有最小色散和衰减 ，n2.应用：TrueWave真波光纤(正色散 区的SPM效应有利于传输)；LEAF-大有 效面积光纤（克服非线性效应）nG.652光纤:大量铺设 ，传高速信号需色散补 偿nG.653光纤:1550nm波 长区混频严重，不适合 DWDMn654:截止波长移位的 单模光纤。n654:截止波长移位的 单模光纤。n654:截止波长移位的 单模光纤。新疆通信规划设计院有限责任公司新疆通信规划设计院有限责任公司多模光纤纤：工作波长为长为 850nm的LAN用的多模光纤纤。G652光纤纤：最佳工作波长为长为 1310nm的单单模光纤纤：G652A 、G652B:标标准光纤纤。G652C、 G652D：低水峰（全波 ）光纤纤。G653光纤纤：零色散波长长在

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