《《光缆线路工程基础(技术交流)》-精选课件（公开PPT）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《光缆线路工程基础(技术交流)》-精选课件（公开PPT）（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光缆线路工程基础,技术交流,一、光纤通信概论 二、光纤、光缆与器件 三、线路系统简介 四、光缆线路工程设计 五、光缆线路施工 六、光缆线路维护,目 录,一、概 论,1、光纤通信简史 光纤通信是以激光为信息载体，以光纤为传输介质的通信方式。 光纤通信技术是近30多年迅猛发展起来的高新技术；它的诞生和发展，给世界 通信技术带来了划时代的革命。 1966年美籍华裔科学家高锟提出光纤通信概念。 1970年美国CORNING公司首次研制出阶跃折射率多模光纤，波长630nm处的衰减系数小于20dB/km。同年，贝尔实验室研制出室温下连续工作的激光器。 1972年，随着光纤制备工艺的提高，将梯度折射率多模光
2、纤的衰减系数降至20dB/km。 1976年发现光纤的衰减在两个长波长区有：1310nm及1550nm两个窗口。美国西屋电器公司在亚特兰大进行了世界上第一个44.736Mbit/s传输110km的光纤通信系统现场试验。,1980年制出低衰减光纤，在1550nm的衰减系数为0.20dB/km接近理论值。与此同时，开发出适用于长波长地光源：激光器、发光管、光检测器。成缆、无源器件、测试仪表等技术日趋成熟。 1981年以后，世界各发达国家将光通信技术大规模推入商用。历经近20年，光纤通信速率由1978年地45Mbit/s提高到目前地40Gbit/s。 我国自70年代初就已开始了光通信技术研究，197
3、7年，武汉邮科院研制出中国第一根多模光纤，其在850nm地衰减系数为300dB/km。 1979年建立了用多模短波长光纤进行的8Mbt/s、5.7km室内通信系统。 1987年底，建成第一个国产长途光通信系统，由武汉荆州，全长约250km，传输34Mbit/s。,1988年起，国内光纤通信系统的应用由多模光纤转为单模光纤。 1991年，完成了第一条全国产化140Mbit/s合肥芜湖长途直埋单模光纤光缆线路，全长150km。 1993年建立全国产化上海至无锡的大容量565Mbit/s高速系统。 1997年以后，部分厂家研制出622Mbit/s、2.5Gbit/s及其波分复用系统。 我国光纤光缆生
4、产企业： 制棒拉丝成缆：长飞、富通 买棒拉丝：上海朗讯、南京华新藤仓、深圳特发、成都中住、西古、富通昭和。 光缆生产企业：接近200家。,2、光纤通信的特点 (1)优点： 传输频带极宽，通信容量很大 传输衰减小，距离远 信号串扰小，传输质量高 抗电磁干扰，保密性好 光纤尺寸小，重量轻，便于运输和敷设 耐化学腐蚀，适用于特殊环境 原材料资源丰富,节约有色金属 (2)缺点： 光纤弯曲半径不宜过小 光纤的切断和连接操作技术要求较高 分路、耦合操作繁琐,(3)光纤与电通信传输介质的特性比较及应用场合,(4)光纤通信的及应用场合,3、光纤通信系统 由三大部分构成：发送设备、光纤光缆、接收设备。,4、光纤
5、通信的传输窗口,5、有关光纤光缆的标准体系 ITU-T、ISO、IEC、GB、YD 相关标准内容查 6、光纤通信的发展趋势 系统高速化、网络化 光纤的长波长化 光纤纤芯的高密化 器件的集成化,二、光纤与光缆 1 、光纤 1.1光纤的基本知识 (1)光纤的结构 光纤由两种不同折射率的玻璃材料拉制而成。 D:多模纤芯的标称直径为50m或62.5m，单模光纤纤芯的标称模称直径为910m。,(2)光纤的分类 按光纤的材料分：石英光纤、塑料光纤(正在研究、试用阶段) 按光纤剖面折射率分布分：阶跃型光纤、渐变型光纤见下图 按传输的模式分：多模光纤、单模光纤 按ITU-T建议分：G.651(渐变型多模光纤)
6、、G.652(普通单模光纤)、 G.653(色散位移光纤DSF)、G.654(1550nm性能最佳光纤)、G.655 光纤(非零色散位移光纤),ITU-T与IEC命名对应关系,1.2光纤的导光原理 n1为纤芯折射率 n2为包层折射率,1.3、单模光纤的主要参数 (1)几何特性：模场直径910m，偏差小于10；模场同心度误差不得大于1m，实际商用小于0.5m。 (2)弯曲损耗：宏弯损耗G.652在1550nm,100圈直径为60mm的光纤所增加的损耗不得大于1dB，G.655光纤不应大于0.5dB。 (3)衰减：表明了光纤对光能的传输损耗，是对光纤质量评定和确定光纤通信系统中继距离的重要依据。
7、衰减系数： /L 与光纤长度无关。 产生衰减的原因：光吸收、光散射 常用光纤平均衰减： G.652光纤（B1.1） 1310nm波长: 衰减平均值0.36 dB/km 1550nm波长: 衰减平均值0.22 dB/km G.655光纤（B4） 1550nm波长: 衰减平均值0.22 dB/km,P入,P出,10lg (P入/P出),（4）色散 光纤数字通信中，由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速率不同，从而引起色散。是影响光纤带宽，限制光纤传输容量的参数。采用色散补偿光纤来降低。 色散种类：模间色散（单模光纤无模间色散） 波长色
8、散（材料色散、波导色散、折射剖面色散） 色散表示方法：群时延差 常用光纤色散(系数) G.652光纤（B1.1）: （1）在12881339nm范围内色散系数不大于3.5 ps/nm.km （2）1550nm波长的色散系数不大于18 ps/nm.km G.655光纤（B4）:0.1ps/（nm.km）D（）10.0ps/（nm.km）,t1,t2,L1,L2,(5)截止波长： cc 单模 光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长超过该波长时，光纤就只能传播一种模式(基模)的光，而在该波长之下，光纤可传输多种模式(包含高阶模)的光。 规定截止波长的目的：确保单模传输条件，防止模式噪声的影响。 IT
9、U-T已经定义了三种截止波长： 长2m一次涂覆光纤的截止波长(带有28cm直径的环)； 长22m成缆光纤的截止波长(带80cm直径的环和两端各1m的裸纤)； 长220m跳线光缆的截止波长。 参考数据： ITU-T G.652光纤在长2m光纤上的截止波长控制范围：11001280nm，在长 22m光缆上小于1260nm(满足一种指标即可)，G.655光纤未作规定，但应小于 1480nm。,(6)光纤的机械特性 拉力强度：由光纤表面的微裂纹决定 筛选应力：0.69GPa 静态疲劳：微裂纹、水分和一定的应力 (7)光纤的非线性效应 在带有掺铒放大器密集波分复用大容量、超高速的光纤通信系统中，由于大的
10、光功率引起信号与光纤的相互作用而产生各种非线性效应。 非线性效应种类： 自相位调制效应(SPM) 受激拉曼散射(SRS) 四波混频(FWM),(8)偏振模色散(PMD) 在单模光纤传输中，光波的基模含有两个相互垂直的偏振态，以不同的速度传播，到达光纤另一端的时间差，即为PMD(ps/km1/2)。 产生原因：纤芯或包层的不对称性和玻璃表面的应力、外部应力、弯曲、扭曲等。 影响：10Gbit/s及更高速率系统，限制系统性能，脉冲展宽或造成过低的信噪比(SNR)。 参考数据：G.652A、G.652C、G.655A、G.655B四种光纤PMD值为0.5，G.652B、D、G.655C为0.2。 参
11、考公式: 限制系统传输距离：Lmax=10000/(PMD*B)2-PMD单位ps/km1/2 -B单位Gb/s 或1/(10*PMD *B)2- PMD单位s/km1/2 -B单位bit/s,1.4 光纤的规格代号 光纤规格代号由5个部分组成:光纤数目、光纤类别、 尺寸参数、传输性能(使用波长、损耗系数、模式带宽) 及适用温度。 (1)光纤数目:光缆中同类别光纤的实际有效数目的阿拉伯数字表示。,a,bb,cc,光纤主要尺寸参数,使用波长,光纤类别,光纤数目,损耗系数,适用温度,模式带宽,(2)光纤类别的代号及其意义 J-二氧化硅系多模渐变型光纤； Z-二氧化硅系多模准突变型光纤； X-二氧化
12、硅纤芯塑料包层光纤； T-二氧化硅多模突变型光纤； D-二氧化硅系单模光纤； S-塑料光纤。 (3)光纤主要尺寸参数 用阿拉伯数字以微米为单位表示多模光纤的芯径/包层直径或单模光纤 的模场直径/包层直径。 (4)传输性能代号 由使用波长、损耗系数及模式带宽的代号(a，bb，cc三组数字 代号)构成。用a表示使用波长代号，其阿拉伯数字代号规定如下： 1-使用波长850nm区域，2-使用波长1310nm区域，3- 使用波长1550nm区域。 bb表示损耗系数代号，cc表示模式带宽系数代 号(单模光纤无此项)。,(5)适用温度代号及其意义 A-适用于4040摄氏度； B-适用于3050摄氏度； C-
13、适用于2060摄氏度； D-适用于560摄氏度； 例1：某光纤型号为J50/125(12008)C，说明光纤型号的意义。 J-多模渐变型，芯径50m/包层125m，工作波长0.85m，损耗系数 2.0dB/km，带宽800MHz.km，环境温度为2060摄氏度。 例2：D9/125(208)C光纤，表示常规单模光纤，模场直径为9m，包层 125m，工作波长1.31m，损耗系数0.8dB/km，环境温度为2060 摄氏度。,1.5单模光纤的选用 选用原则： （1）工作波长因素 G.652光纤在1550nm窗口衰减小，且具有EDFA供选用，但其在1550nm窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。
14、 G.653光纤在1550nm窗口色散为零，但其在波分复用时会出现四波混频效应，故被限用于单信道高速系统。 G.655光纤在1550nm窗口衰减小、色散低，大大减少四波混频效应，故其可用于远距离、波分复用、高速系统。 新建系统在传输速率和价格允许的条件下，应优选G.655光纤。扩容系统将原系统的G.652光纤的工作波长选择到1550nm波长，可用色散补偿光纤来解决色散问题。 （2）衰减和非线性因素 采用EDFA，使系统不受衰减限制。但采用EDFA也带来一系列问题。 对采用波分复用和光纤放大器的高速系统较优先选用G.655光纤和G.652光纤。,推荐方案,陆地干线网的光纤优选方案,2、光缆 2.
15、1、光缆材料 2.2、光缆结构及种类 2.3、光缆的型号,2.1、光缆材料 （1）高分子材料 PBT松套管材料：为酯类高聚物，有良好的耐熔性、耐油、耐化学腐蚀的特性。与光纤填充油膏和光缆填充油膏有很好的相容性。通常作为光纤松套管的材料。 聚乙烯护套：由不同密度的聚乙烯树脂与杭氧剂、增塑剂、碳黑、加工改性剂以一定比例均匀混炼造粒制成。按密度不同分为低密聚乙烯（LDPE）、线性低密聚乙烯（LLDPE）、中密聚乙烯（MDPE）、高密聚乙烯（HDPE）。作为光缆护套材料。 阻燃护套料：护套PVC阻燃料和无卤阻燃护套料。主要作为阻燃光缆护套。 HDPE绝缘料：是由HDPE基础树脂、金属钝化剂、抗氧剂、改性剂等以一定比例加工而成。通常作为光缆的骨架、填充绳。 填充油膏：在松套管中填充的油膏称为纤膏，由天然油、无机填料、增粘剂、抗氧剂等加工而成。在光缆其余部分填充的油膏称为缆膏，由矿物油、丙烯酸钠等加工而成。 热熔胶：由具有高弹性、高抗张强度和高伸张率的热塑性橡胶为基础、与共混赋粘树脂、调节剂、稳定剂在电热反应釜中经熔融、均化后浇铸而成。主要用作对光缆铠装复合带的搭接缝进行粘接，起阻水作用。,（2）复合材料 钢塑复合带和铝塑复合带：用于架空、管道和直埋的光缆，一般采用钢塑复合带和铝塑复合带
