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1、光缆线路工程基础光缆线路工程基础技术交流技术交流一、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
2、梯度折射率多模光纤的衰减系数降至 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
3、了光通信技术研究，1977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
4、系 统。 我国光纤光缆生产企业： 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
5、设备。调制光源光电 检测放大 恢复输入电信号输出电信号光发射机光纤光缆光接收机光纤通信系统的基本构成4、光纤通信的传输窗口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。D 125um纤芯（n1）包层（n2 ）D为光纤纤芯直径或模场直径光纤的基本结构光纤一次涂覆层缓冲层二次涂覆层紧套光纤光
6、纤一次涂覆层油膏松套管(PBT)松套光纤(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)、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)n1n2n1n2N(r)n2（a）阶跃型单模光纤（b）阶跃型多模光纤（c）渐变型多模光纤几种主要的光纤色散补偿单模光纤B4G655:A、B非零色散位移单模光纤B1.2G654截止波长位移单模光纤B2G653色
7、散位移单模光纤B1.1、B1.3G652:A、B、C、 D非色散位移单模光纤IECITU-T名称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12阶跃型光纤的导光原理n2n11.31.3、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。 衰减系数：
8、 /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/kmP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）波长色散（材料色散、波
9、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 t2L1 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。ITU-T已经定义了三种截止
10、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 于大的光功率引起信号与光纤的相互作用而产
11、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。参考公式: 限制系统传输距离：Lmax=
12、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/s1.4 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。abbcc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-二氧化硅纤芯塑料包层光纤； T-二氧化硅多模突变型光纤； D-二
13、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-适用于2060摄氏度； D-适用于560摄氏度；例1：某光纤型号
14、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。 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
15、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。推荐方案工作波长 （nm）工作方式传输 速率 （Gbit/s）G.652G.653G.6551310 1550单信道 单信道2.5 2.5直接开通 直接开通1310 1550单信道2.5G.652+DCF+EDFA155010直接开通1550波分复用10G.652+WDM+EDFA1550单信道 密集波分复 用10直接开通 G.652+DCF+ DWDM+ EDFA陆地干线网的光纤优选方案陆地干线网的光纤优选方案2、光缆2.1、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
