光纤光缆基本原理课件

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1、1,光纤光缆基本原理（1）,光纤通信系统的基本构成,光通信的优点： 传输频带宽；传输损耗低；线径细、重量轻；资源丰富；抗干扰性强；耐高压、抗腐蚀；安全保密。,2,光纤光缆基本原理（2）,光纤导光的波长：,光的电磁波属性：波长和频率 =c/f =c/n,可见光,红外,紫外,光通信,1310nm,1550nm,700nm,400nm,波长 ,3,光纤光缆基本原理（3）,光纤的结构和种类,光纤是由折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成。 光纤的结构参数： 光纤尺寸（直径、模场直径） 折射率分布 数值孔径 纤芯、包层的不圆度、同心度 截止波长 光纤的种类：多模光纤、单模光纤 G.652光纤（单模光纤，

2、SMF） G.653光纤（色散位移光纤，DSF） G.655光纤（非零色散位移光纤，NZ-DSF）,4,光纤光缆基本原理（4）,光纤的两项主要特性：损耗与色散 损耗原因：吸收损耗、散射损耗、其它损耗； 吸收损耗：本征吸收、杂 质吸收、原子缺陷吸收； 散射损耗：瑞利散射、波导散射； 色散特性：传输光脉冲被展宽的现象； 模式色散：单模光纤无此色散； 材料色散：材料折射率随波长变化产生； 波导色散：纤芯与包层折射率差产生； 偏振模色散：单模光纤传输所特有的；,5,光纤光缆基本原理（4）,光纤的两项主要特性：损耗与色散,波长（um）,损耗（dB/km）,1.6,1.4,1.2,1,10,波长（um）,

3、1.4,1.2,1.0,0,-2,2,4,6,色散系数ps/km.nm,全色散,材料色散,波导色散,单模光纤的色散特性,损耗波长特性,6,光纤光缆基本原理（5）,G.652光纤参数建议： 最佳工作波长：1310nm 光纤几何特性： 模场直径：910um10% 包层直径：125um 2.4%（ 3um） 同心度误差：1um 包层不圆度：2% 截止波长：2m涂敷光纤，c为11001280；20m光缆+2m光纤， cc1270nm； 衰减系数：1.0dB/km(1310nm) ；0.5dB/km(1550nm)最低值：0.30.4dB/km(1310nm)；0.150.25dB/km(1550) 色

4、散系数：12851330nm为3.5ps/km.nm；12701340nm为6ps/km.nm； 1550nm为20ps/km.nm 中继段最大色散值：140Mbit/s系统为300ps/nm,7,光纤光缆基本原理（6）,光缆的结构与光缆结构的选择： 光缆的结构分为缆芯与护层： 缆芯结构：层绞式、骨架式、大束管式（中心束管式常）和带式。 常用光缆护层结构：无铠装光缆、皱纹钢带铠装光缆、钢丝铠装光缆、皱纹钢带铠装防蚁光缆、单钢线铠装光缆、双钢线铠装,8,光纤光缆基本原理（6）,光缆的结构与光缆结构的选择：,9,光纤光缆基本原理（7）,光缆型号： 光缆型号由光缆型式代号和规格代号两部分构成，中间用

5、一短横线分开。 光缆型式代号,分类代号： GY通信用室外光缆 GR通信用软光缆 GJ通信用室内光缆 GS通信用设备内光缆 GH通信用海底光缆 GT通信用特殊光缆,加强构件的代号： 无符号金属加强构件 F非金属加强构件 G金属重型加强构件 H非金属重型加强构件,派生特性代号： B扃平形状 Z自承式光缆 T填充式结构,护套的代号： Y聚乙烯护套 V聚氯乙烯护套 U聚氨脂护套 A铝聚乙烯粘接护套 L铝护套 G钢护套 Q铅护套 S钢铝聚乙烯综合护套,外护套代号： 0无 0无 2双钢带 1纤维层 3细圆钢丝 2聚氯乙烯套 4粗圆钢丝 3聚乙烯套,10,光纤光缆基本原理（7）,光缆型号： 光纤的规格代号,

6、适用温度代号： A适用于-40+40 B适用于-30+50 C适用于-20+60 D适用于-5+60,光纤数目：用光缆中同类光纤的实际有效数目的数字表示。,光纤主要尺寸参数：多模光纤用芯径/包层直径的um数表示；单模光纤用模场直径/包层直径的um数表示。,光纤类别的代号： J二氧化硅系多模淅变型光纤 T二氧化硅系多模阶跃型光纤 Z二氧化硅系多模准阶跃型光纤 D二氧化硅系单模光纤 X二氧化硅系塑料包层光纤 S塑料光纤,光纤传输特性代号：光纤的带宽、损耗、波长表示由a、bb、cc三组数字构成。a表示使用波长代号：10.85um；21.31um；31.55um。bb表示损耗常数代号，其数字依次为光缆

7、中光纤损耗常数数值（dB/km）的个位和小数位数字。cc表示模式带宽的代号，单模无此项。,11,直埋光缆防雷设施的安装,防雷主要措施：局内接地方式、系统接地方式、光缆上方敷设屏蔽线、采用无金属光缆、采用能承受一定雷电流的光缆； 排流线的敷设安装：要求与注意事项； 接地装置的安装：要求、种类、安装方法以及降阻措施。,12,光缆测试维护用仪表与工具,光时域反射仪（OTDR）：用来测量光纤衰减、接收损耗、光纤长度、光纤故障点位置以及了解光纤沿长度的均匀分布情况。 LD稳定光源：测量光纤衰减、光纤接续损耗。 光功率计：测量光功率大小。 氦氖激光器：用于简单光纤断线障碍测试、端面检查、心线对准及数值孔径

8、的测量。 接地电阻测试仪、高阻计、耐压测试器、金属护套对地绝缘故障探测仪 直流电桥、数字万用表 自动光纤熔接机及配套工具 光缆接续用配套工具,13,光缆测试光特性测试,光缆线路衰减测量 要求： 单模光纤中继段每公里最大平均衰减，应不大于工程设计值。 单盘备用光缆测试时，其每根光纤的每公里衰减，应不大于工程设计值。 测试仪表的波长和传输模式与被测光纤系统使用的一致。 测量光纤衰减应在稳态模下进行。 进行中继段光纤衰减 测量时，应进行双向测试，取平均值；测试结构记录时，应注明测试地点及光注入方向。 测试标准方法： 剪断法测量光纤衰减 插入法测量光纤衰减 用后向散射法测量光纤衰减,14,光缆测试光特

9、性测试,检查光纤后向散射信号曲线 要求： 中继段光纤后向散射信号曲线，与竣式资料或上次测试结果比较，应无异常情况。 测试仪表的波长和传输模式与被测光纤系统使用的一致。 光缆线路障碍抢修时，其光纤接头损耗一般应不大于0.2dB/个。 一般在始端有一盲区，最好先连接长度在100米以上的参考光纤于始端。 OTDR可测距离至少应是被测光纤长度的两倍。 脉冲宽度应根据测量目的进行选择：脉冲较宽，提高了信噪比，但距离信息变得模糊；较窄，信噪比降低，提高了距离信息的清晰度。 仪表置定的光纤折射率应与被测光纤的折射率相同。 主要检测项目有光纤线路总衰减、光纤接头、全段波形情况。,15,光缆测试光特性测试,光缆

10、线路光特性测试周期,16,光缆测试电特性测试,铜线直流电阻测试 目的：导线的直流电阻偏差超出规定标准，会使回路的衰减增大，以致影响信号的传输；通过直流电阻测试，可以判断线路的障碍。 要求：铜线的直流电阻应满足20时，单根铜导线直流电阻应不大于28.5欧/公里（直径为0.9毫米）。 测试方法：采用直流电桥，测量方法可为普通电桥法、伐莱法及茂莱法，一般多采用普通电桥法。 注意：若光缆中铜导线连接有其他附属设备，则测得的电阻值应减去这些附属设备的电阻值。,17,光缆测试电特性测试,铜线不平衡电阻测试 目的：不平衡电阻是针对成对线路而言的，如果偏差过大，便会影响回路的平衡度，引入串音、降低通路质量。

11、要求：对于0.9毫米的远供铜线，中继段每工作线对导线直流电阻差，20 时应不大于0.35欧/公里。对于开有电路的公务线对芯径为0.9毫米的铜线，中继段每工作线对导线直流电阻差，20 时应不大于0.18欧/公里。 测试方法：采用直流电桥，测量方法可为普通电桥法、伐莱法及茂莱法，一般多采用普通电桥法。,18,光缆测试电特性测试,铜线绝缘电阻测试 目的：光缆中铜导线间绝缘良好与否直接影响着导线回路的衰减、回路间的串音以及导线上能否进行远距离供电等。 要求：0.9毫米的远供铜线对其它金属线或金属护套间的绝缘电阻应大于10000兆欧/公里；0.9毫米的公务铜导线与其它金属线或金属护套间的绝缘电阻应大于5

12、000兆欧/公里。 测试方法：测试采用仪表为兆欧表或高阻计。导线间绝缘电阻大于500兆欧时用高阻计进行测量，反之用兆欧表即可。 注意：测得绝缘电阻应换算成每公里绝缘电阻值（注意换算方法）。,19,光缆测试电特性测试,光缆金属护套对地绝缘电阻测试 目的：光缆金属护套对地绝缘的好坏，直接影响光缆的防潮，防腐蚀性能及光缆的使用寿命。 要求：金属护套各盘之间电气上不连接的直埋光缆线路其单盘光缆金属护套对地绝缘电阻应大于2兆欧。（该值不按长度折算，无论光缆的长短均取同一指标） 测试仪表：金属护套对地绝缘测试仪 其它电特性测试：光缆金属加强心对地绝缘电阻测试 光缆接头盒对地绝缘电阻测试 光缆保护地线接地电

13、阻测试。,20,光缆测试电特性测试,光缆线路电特性测试周期,21,损耗的现场测量方法及选择光纤的光损耗，是指光信号沿光纤波导传输过程中光功率的衰减。单位长度上的损耗量称损耗常数，单位为dB/km。 切断测量法它是以N次测量为基础的带破坏性的方法。,22,单盘光缆切断测量示意图,23, 后向测量法（又称为OTDR法）这是一种非破坏性且具有单端（单方向）测量特点的方法。,单盘光缆后向测量法示意图,24,图4.5 后向法测量实例,25, 插入测量法插入测量法又称介入损耗法，这也是一种非破坏性的测量方法。对于单盘光缆损耗的测量，采用图4.6所示的方法，可以得到偏差0.1dB的效果。,单盘光缆插入测量法

14、示意图,26, 现场测量方法的比较和选择 a三种测量方法的比较,27,b现场测量方法的选择只要有条件，首先应选择后向法。切断法，一般不宜普遍采用。插入法作为光缆敷设后的安全检查极为方便、经济。,28,4光纤后向散射信号曲线观察 （1）信号曲线观察的作用和必要性 （2）观察方法和评价,29,对信号曲线的评价方法，根据以往的经验可按下列方法评价、处理。 发现反射峰或不明显的反射点，必须反复测量确认故障性质。 当确认光纤存在断点或微伤时，必须处理后方可施工。 对于严重缺陷，如曲线“台阶”明显、损耗增加较大则应考虑排除。 对于“台阶”不明显的一般缺陷，可视同“缓慢台阶”光纤，可以使用。,30,2光缆接

15、续的步骤及方法 （1）光缆接续的程序a技术准备b器具准备c光缆准备,31,光缆的接续程序图,32, 接续位置的确定 光缆护层的开剥处理 加强芯、金属护层等接续处理 光纤的接续a光纤端面处理第一，去除套塑层,33,紧套光纤套塑层剥除方法之一,34,紧光纤塑套剥除方法,35,第二，去除一次涂层 第三，切割、制备端面 第四，清洗,36,用光纤涂层剥离钳去除一次涂层,37,光纤切割方法示意图,38,光纤端面制备的几种状态,39,b光纤的对准及熔接第一，多模光纤的自动熔接第二，单模光纤芯轴直视方式的自动熔接,40,多模光纤自动熔接程序示意图,41,c接头的增强保护如图4.69（a）所示，这种增强件由三部

16、分组成。（a）易熔管（b）加强棒（c）热可缩管,42,光纤接头热可缩补强保护法,43, 光纤连接损耗的现场监测、评价OTDR监测方法有远端监测、近端监测和远端环回双向监测3种主要方式。,44,光纤熔接的现场监测,45, 光纤余留长度的收容处理a光纤余长的作用（a）再连接的需要（b）传输性能的需要b光纤余留长度的收容方式（a）近似直接法（b）平板式盘绕法,46,光纤余长的收容方式,47,光纤收容盒（板）实例,48,（c）绕筒式收容法 （d）存储袋筒形卷绕法,49,光纤存储袋筒形收容实例,50,光时域反射仪（OTDR）,光时域反射仪（OTDR），又称后向散射仪或光脉冲测试器，光纤光缆的生产、施工及维护工作中不可缺少的重要仪表，被人称为光通信中的“万用表”。,