光纤电缆的原理和作用是什么

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1、光纤电缆的原理和作用是什么?光纤光缆原理与应用（历史）1976 年，美国贝尔研究所在亚特兰大建成第一条光纤通信实验系统，采用了西方电气公司制造的含有 144 根光纤的光缆。1980 年，由多模光纤制成的商用光缆开始在市内局间中继线和少数长途线路上采用。单模光纤制成的商用光缆于 1983 年开始在长途线路上采用。1988 年，连接美国与英法之间的第一条横跨大西洋海底光缆敷设成功，不久又建成了第一条横跨太平洋的海底光缆。中国于 1978 年自行研制出通信光缆，采用的是多模光纤，缆心结构为层绞式。曾先后在上海、北京、武汉等地开展了现场试验。后不久便在市内电话网内作为局间中继线试用，1984 年以后，

2、逐渐用于长途线路，并开始采用单模光纤。通信光缆比铜线电缆具有更大的传输容量，中继段距离长、体积小，重量轻，无电磁干扰，自 1976 年以后已发展成长途干线、市内中继、近海及跨洋海底通信、以及局域网、专用网等的有线传输线路骨干，并开始向市内用户环路配线网的领域发展，为光纤到户、宽代综合业务数字网提供传输线路。 光纤光缆原理与应用光缆是信息高速路的基石）光缆是当今信息社会各种信息网的主要传输工具。如果把互联网称作信息高速路的话，那么，光缆网就是信息高速路的基石-光缆网是互联网的物理路由。一旦某条光缆遭受破坏而阻断，该方向的“信息高速公路 ”即告破坏。通过光缆传输的信息，除了通常的电话、电报、传真以

3、外，现在大量传输的还有电视信号，银行汇款、股市行情等一刻也不能中断的信息。目前，长途通信光缆的传输方式已由 PDH 向 SDH 发展，传输速率已由当初的140MB/S 发展到 2.5GB/S、42.5GB/S、162.5GB/S 甚至更高，也就是说，一对纤芯可开通 3 万条、12 万条、48 万条甚至向更多话路发展。如此大的传输容量，光缆一旦阻断不但给电信部门造成巨大损失，而且由于通信不畅，会给广大群众造成诸多不便，如计算机用户不能上网、股票行情不能知晓、银行汇兑无法进行、异地存取成为泡影、各种信息无法传输。在边远山区，一旦光缆中断，就会使全县甚至光缆沿线几个县在通信上与世隔绝，成为孤岛。给党

4、政军机关和人民群众造成的损失是无法估量的。 第一部分 光纤光缆原理与应用（理论与结构 ）光及其特性 1、光是一种电磁波 可见光部分波长范围是：390760nm(毫微米)。大于 760nm 部分是红外光，小于390nm 部分是紫外光。目前光纤中应用较多的是：850，1310，1550 三种。 2、光的折射，反射和全反射。 因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是

5、不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 光纤结构及种类 1、光纤结构： 光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为 50 或 62.5m），中间为低折射率硅玻璃 包层（直径一般为 125m），最外是加强用的树脂涂层。 2、数值孔径： 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同（AT&TCORNING ）。 3、光纤的种类： A、按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多

6、模光纤。 多模光纤：中心玻璃芯较粗（50 或 62.5m），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在 2KM 时则只有 300MB 的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为 9 或 10m），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。 B、按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。 常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长

7、的光上，如 1310nm。 色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1310nm和 1550nm。 C、按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。 突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯， 如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。 渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。 4、常用光纤规格： 单模：8/125m，9/125m，10/125m 多模：50/125m，欧洲标准 6

8、2.5/125m，美国标准 工业，医疗和低速网络：100/140m，200/230m 塑料：98/1000m，用于汽车控制 光纤制造与衰减 1、光纤制造： 现在光纤制造方法主要有：管内 CVD（化学汽相沉积）法，棒内 CVD 法，PCVD（等离子体化学汽相沉积）法和 VAD（轴向汽相沉积）法。 2、光纤的衰减： 造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。 本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。 弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。 挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损

9、失。 不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于 0.8m），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。 光纤的优点 1、光纤的通频带很宽.理论可达 30 亿兆赫兹。 2、无中继段长. 几十到 100 多公里，铜线只有几百米。 3、不受电磁场和电磁辐射的影响。 4、重量轻，体积小。例如：通 2 万 1 千话路的 900 对双绞线，其直径为 3 英寸，重量 8 吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆，直径为 0.5 英寸，重量 450P/KM。 5、光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。 6、使用环境温度范围宽。

10、7、化学腐蚀，使用寿命长。 第二部分 光纤光缆原理与应用（光纤光缆知识）光缆的制造 光缆的制造过程一般分以下几个过程： 1、光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。 2、光纤的染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。 3、二次挤塑：选用高弹性模量，低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶，最后存放几天（不少于两天）。 4、光缆绞合：将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。 5、挤光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。 光缆的种类 1、按敷设方式分有：自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。 2、按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱

11、式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。 3、按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。 第三部分 光纤光缆原理与应用（光缆的施工）光缆的户外施工： 较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。 必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。 光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的 20 倍。 1、户外架空光缆施工： A、吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。 B、吊线缠绕式架

12、空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。 C、自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。 D、架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。 E、要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要每公里有 3 个接地点，甚至选用非金属光缆。 2、户外管道光缆施工： A、施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。 B、计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。 C、一次布放长度不要太长（一般 2KM），布线时应从中间开始向两边牵引。 D、布缆

13、牵引力一般不大于 120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。 E、光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。 F、管道光缆也要注意可靠接地。 3、直接地埋光缆的敷设： A、直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表： B、不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。 C、沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。 D、敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。 E、敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。 4、建筑物内光缆的敷设： A、垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。 B、光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，

14、并且要用阻燃的填充物将管子填满。 C、在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。 第四部分 光纤光缆原理与应用（选用） 光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的外护套。 1、户外用光缆直埋时，宜选用铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆。 2、建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型，暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟 的类型。 3、楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆；水平布线时，可选用可分支光缆。 4、传输距离在 2km 以内的，可选

15、择多模光缆，超过 2km 可用中继或选用单模光缆。 直埋光缆埋深标准 敷设地段或土质 埋深（m） 备注 普通土（硬土） 1.2 半石质（沙砾土、风化石） 1.0 全石质0.8 从沟底加垫 10cm 细土或沙土 流沙0.8 市郊、村镇 1.2 市内人行道 1.0 穿越铁路、公路 1.2 距道渣底或距路面 沟、渠、塘 1.2 农田排水沟 0.8 第五部分 光纤光缆原理与应用（连接和检测）光缆的连接方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。 1、永久性光纤连接（又叫热熔）： 这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的

16、连接方法中最低，典型值为0.010.03dB/点。但连接时，需要专用设备（熔接机）和专业人员进行操作，而且连接点也需要专用容器保护起来。 2、应急连接（又叫）冷熔： 应急连接主要是用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为 0.10.3dB/点。但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，所以只能短时间内应急用。 3、活动连接： 活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与光缆连接起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中。其典型衰减为 1dB/接头。 光纤检测 光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。 1、人工简易测量： 这种方法一般用于