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1、Fiber Optical Cable Technology Training Course,光纤技术及光缆系统培训资料,2003年8月,成都科网通信息产业有限公司 Email:,目录光纤光缆基本知识光缆的安装施工与测试,目录 光纤光缆基本知识 光纤结构 光纤工作原理 光纤的主要参数 光纤的分类光缆的安装施工与测试,光纤的成分 通信光纤的主要成分是高纯度石英组成,光纤结构光纤由纤芯、包层和涂敷层构成,光纤结构图,Avaya光纤均为双层涂敷,纤芯和包层一样，都是由SIO2和锗组成，包层折射率小于纤芯折射率。光纤涂敷层的组成丙稀酸树脂。,光纤涂敷层作用,减小微弯损耗增加抗磨损功能改进抗老化性能防潮
2、易于采用机械方法剥除,涂敷层为光纤提供物理保护,n1sin q1= n2sin q2,入射角 临界 qc, 发生全反射 n1sin qc = n2sin 90=n2,光纤工作原理,光的反射、折射,光的全反射,n 2,n 1 n 2,Core,Cladding,光纤工作原理,光在纤芯中传播,光纤分类：单模和多模,按传输模式可分为:多模和单模光纤两类,光纤的制造工艺,制造预制件拉 丝 涂 敷着 色,几种不同的制棒工艺,制造预制棒 -CVD 法-化学汽相沉积法 -VAD 法-汽相轴向沉积法 -MCVD 法-改进的化学汽相沉积法 -OVD 法-棒外汽相沉积法,（擅长制造纤芯）,（擅长制造包层),（擅长
3、制造包层）,（擅长制造包层）,预制棒,High-frequency doughnut-shaped furnace,直径检测,涂覆着色,同心度监测,Curing,拉丝、涂覆,光纤的着色,为了区分光缆内的不同光纤，光纤应着色 每根光纤可以通过辨认缠绕每组光纤的纱线颜色及光纤本身的颜色分开 每组内的光纤其排列顺序从1号纤(蓝色纤)开始，严格按色谱顺序依次排列,光纤色谱,光 纤 序 号 光 纤 颜 色1 蓝 (BL) 2 桔 (OR) 3 绿 (GR) 4 棕 (BR) 5 灰 (SL) 6 白 (WH) 7 红 (RD) 8 黑 (BK) 9 黄 (YL) 10 紫 (VI) 11 玫 瑰 (RS
4、)12 天 蓝 (AQ),单模光纤的主要参数,模场直径(MFD)损耗色散截止波长,模场直径: 衡量单模光纤中光功率强度分布直径 的参数,I,e,r,=,-,2,2,/,2,w0,w0 =模场半径,95% 功率分布于w0 内,高斯定义:,0,0,- w0,w0,I0,0.135 I0,比特曼II定义没有假定光纤能量场的特定性状，适用于各种单模光纤.,光纤损耗,损耗就是指光功率随传输距离的增加而衰减低损耗是实现远距离光纤通信的前提用衰减系数来表示损耗，其单位是dB/km损耗的测量：两种主要的测量方法 -剪断法(CCITT建议的基准测量法) -背向散射法(又称光时域反射计(OTDR)法),0,0.3
5、,0.6,0.9,1.2,1250,1300,1350,1400,1450,1500,1550,1600,波长 (nm),衰 减 （dB/km),光纤衰减曲线,三 15301565nm,四 15651625nm,色散,材 料 色 散 (色度色散)波 导 色 散 (很小可以忽略)偏 振 模 色 散,色度色散,不同波长的传输速率不同而引起的延差 单位：ps/nm.km,偏振模色散(PMD),内在因素,外在因素,PMD的成因,PMD对传输的影响,L = 10,000/(PMD*BR)2 这里典型的 L 为 400KM,为使PMD功率代价小于1dB,各标准化组织提出光路的PMD不能超过1/10比特周期
6、。1/10比特周期可转换为最大PMD为40ps来支持2.5Gbit/s信道速率和转换成最大10ps来支持10Gbit/s信道速率。,PMD对大容量数字和模拟通信系统工作是十分重要的,截止波长,截止波长定义： 光纤中只传输一个基模（单模）时的最短波长 Avaya光缆的截止波长：=1260nm,多模光纤的主要参数,数值孔径（NA） 带宽（模间色散） 差分模时延（DMD）,数值孔径,表示光纤接收入射光的能力 数值孔径（NA）Sin（ n12n22 ）,带宽（模间色散）,不同模式之间传播速度不同而产生的时延差，随光纤长度积累 模间色散很大，在多模光纤中使用带宽这以概念来描述模间色散 模间色散越大，带宽
7、越小,n 2,差分模时延DMD-预制棒的制造,改变掺杂二氧化锗的浓度来改变折射率的分布 位于光纤中央位置的二氧化锗浓度最高并逐渐减少折射率到包层以形成梯度型特性,二氧化锗极易挥发，在对预制棒进一步熔缩前及熔缩过程中，中央位置的二氧化锗极易损失掉，导致光纤折射率在中央位置出现凹陷。,差分模时延DMD影响,折射率凹陷破坏了传输极理：不同模式沿不同路径仍然可在同一时间到达接收端 导致光脉冲抖动引起误码 DMD随光纤长度积累,差分模时延DMD-如何解决,在光纤的制作过程中减少折射率凹陷的宽度和幅 对已有光纤采用偏置注入 使用模式调节尾纤 使光注入点偏离中心位置达1/2纤芯半径以避开中心凹陷 通过一段单
8、模光纤接多模光纤来完成,光缆的敷设分类,架空光缆管道光缆直埋光缆水底光缆,Slotted Core 骨架式,Central Tube 中心束管式,Loose Tube 层绞式,光缆的结构分类,层绞式,中心束管式,骨架式,层绞式技术：余长和抗拉强度,层绞式：受拉力时由于光纤层绞，光纤受力相应小 中心束管式：受拉力时光纤直接受力，光纤受力相应大,层绞式:光缆光纤余长比较大 中心束管式:光缆光纤余长比较小,层绞式室外光缆的优点,1、从结构上讲，层绞式光缆光纤余长比中心束管式光缆光纤余长更容易控制。,4、从结构性能上讲，大芯数层绞式光缆比同样芯数的中心束管式光缆性能更稳定。,2、从防水性能上讲，层绞式
9、光缆优于中心束管式光缆，这是因为中心束管式光缆松套管直径比层绞式要粗，中心束管式光缆纤芯都封装在一个松套管内，而层绞式光缆有多个不同的松套管组成，直径相对较小。因此层绞式光缆防水性能优于中心束管式光缆。,3、从机械性能上讲，层绞式光缆抗拉强度优于中心束管式光缆,层绞式室外光缆的优点,5、从敷设方式上讲，层绞式敷设方式多于中心束管式光缆，层绞式光缆能适用于各种场合包括架空、直埋、管道、水下。 6、 从安装上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，中心束管式光缆所有纤芯都在同一松套管内，光缆开剥后，所有光纤全部裸露，而且充满油膏，不便于安装。层绞式光缆由多个不同的松套管组成，可以有选择的开剥松套管，便于
10、安装使用。 7、 从工艺成熟性上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，绝大部分厂家选用层绞式工艺。 8、 从应用范围上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，几乎80%的场合都使用层绞式光缆，符合国家标准。,光纤模式分类,多模光纤 (G.651) 单模光纤色散非位移光纤 （G.652）色散位移光纤 （G.653）非零色散位移光纤 （G.655）零水峰光纤 (G.652.C),Multimode 62.5 micron,Multimode 50 micron,Singlemode 8.3 micron,单模光纤分类,国际电信联盟（ITU-T）光纤标准,G.650单模光纤相关参数的定义和试验方法 G.651
11、50/125m多模渐变型折射率光纤光缆特性 G.652单模光纤光缆特性 G.653色散位移单模光纤光缆特性 G.654截止波长位移型单模光纤光缆特性 G.655非零色散位移单模光纤光缆特性,多模光纤的应用,传输速率相对较低、传输距离相对较短 节点多、接头多、弯路多(光功率强） 连接器、耦合器用量大（器件成本低） 规模小，单位光纤长度使用光源个数多（LED和VCSEL激光器）,衰减大，色散大 数值孔径大，接收的光功率强 多模光纤器件比单模光纤便宜 使用LED、VCSEL激光器,光纤网络的特点,多模光纤的特点,网络成本是单模光纤的 1/4,多模光纤的特性正好满足了网络用纤的要求 用于短距离数据和图
12、像系统 光纤计算机局域网 校园网 企业内部网 大楼布线的垂直主干 水平布线 光纤到桌（FTTD),多模光纤的应用,“62.5”的兴衰和“50”的崛起,芯径大，数值孔径高，能从LED光源中耦合更多的光功率 首先被美国采用为多家行业标准 AT&T室内配线系统标准 美国电子工业协会（EIA)的局域网标准 美国国家标准研究所（ANSI)100Mb/s令牌网标准 IBM计算机光纤数据通信标准 我国也采用62.5/125m光纤作为局域网传输介质和室内配线使用,“62.5”的兴衰和“50”的崛起,芯径和数值孔径较小 带宽比62.5/125m光纤高，制作成本可降低1/3 随局域网传输速率不断升级50/125m
13、光纤受到越来越多的重视,IEEE802.3z千兆比特以太网标准中规定50125m和62.5125多模光纤都可以作为1GMbits以太网的传输介质使用。,端到端光纤布线,建立光纤网络需要全套的设备,光缆,光纤架,光纤面板,跳接线,盒盖,X,连接器,出口,传输设备,目录 光纤光缆基本知识光缆的安装施工与测试 搬运 铺设 开剥 接续 测试,光缆禁止平放，禁止多层叠放。 光缆禁止长距离滚动。短距离移动时，可按指示的方向滚动。 光缆装卸时，应使用合适的装卸工具或卸货平台，应避免破坏光缆外包装。 木制光缆盘边缘及外包装板有较多钉子，搬运时应注意人身安全。 运输和储存时不应对光缆出厂包装有任何破坏。 不应在
14、有腐蚀性气体或液体的环境下运输或储存。,光缆搬运,光缆铺设方式,直埋 管道 架空 水底,注意事项: 在铺设光缆前,应检查及处理缆盘侧面,避免有钉子在放线时划伤光缆. 光缆放线应使用合适的放线架，并使其高度适宜. 光缆放线应由2-3人负责转盘,以控制较好的牵引张力,并同光缆铺设同速. 光缆应从缆盘上方牵引,避免在牵引时拖地划伤. 应使光缆匀速前进,避免忽急忽慢. 布放光缆入沟前,应进行清沟.使沟底无砖头石快等杂物. 光缆沟底应填放10cm的细砂土,在光缆上方填放30cm的细砂土,然后才能将含有石块等杂物的沟土填入. 直埋光缆填埋时应注意光缆不能受到如石头等硬物挤压造成的不均匀受力。 光缆穿越管道
15、时应使管口处平滑，不对光缆产生尖锐受力。建议使用喇叭口保护罩. 光缆铺设时应确保光缆外护套完好。如发现护套损伤,应及时处理,然后才能进行铺设. 光缆铺设盘8字或预留环时，应满足光缆最小弯曲半径的要求,即大于光缆直径的20倍. 任何情况下都禁止使用铁锹等工具接触,处理光缆.,直埋铺设,直埋方式影响的光缆主要性能,光缆拉伸性能,光缆抗侧压性能,光缆扭转性能,护套抗摩擦性能,管道敷设,主要用途： 长途光缆干线 城市接入网,光缆路由： 沿高速公路管道，市政管道等既有管道设施,管道敷设,敷设前准备 清洗管孔预放塑料子管预放牵引绳、缆,敷设方法人工牵引敷设机械牵引敷设,管道敷设,特点：,设备造价低 一次布
16、放距离较短 布放速度慢; 约 20 m/min,最小弯曲半径 Under no tension = 10X cable diameter Under tension = 20X cable diameter 用大滑轮或子管过渡,管道敷设,管道方式影响的光缆主要性能,光缆拉伸性能,光缆扭转性能,护套抗摩擦性能,光缆弯曲性能,悬挂,架空光缆敷设,铺设线杆,架设钢绞线,预放光缆,安装吊环,光缆固定,光缆悬挂步骤图示,光缆开剥工具及材料：老虎钳，偏口钳，裁纸刀，环切刀，酒精，卫生纸 开剥简述： 使用老虎钳拉钢丝将光缆外护套撕开，有撕裂绳时可使用之。 用偏口钳将外护套及钢丝截断，并截下阻水带及钢带。 对非金属光缆及细钢丝加强单元光缆，可使用环切刀将加强单元及铠装层切断。 用环切刀或裁纸刀将芯管切开并取下。 做光缆中间开剥时，应将光缆外护套及钢丝钢带等除去，并使用中间开剥刀来开剥光缆芯管。 使用酒精及卫生纸来擦拭光纤，禁止使用如汽油，丙酮等其他溶剂来代替酒精。 使用纱线对光纤进行分组。,
