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1、第二章第二章第二章第二章 光纤与光缆光纤与光缆光纤与光缆光纤与光缆(3)(3)2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2 2 光缆的结构与种类光缆的结构与种类光缆的结构与种类光缆的结构与种类 几种常用的单模光纤几种常用的单模光纤几种常用的单模光纤几种常用的单模光纤 光纤和光缆的制造光纤和光缆的制造光纤和光缆的制造光纤和光缆的制造本节内容本节内容本节内容本节内容 光纤接续光纤接续光纤接续光纤接续2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统3 3光纤的材料光纤的材料v要求：可拉长、拉细、卷绕；对特定光波长透明；物理上合适，
2、使纤芯折射率与包层折射率仅有稍许差异成为可能。v种类：玻璃纤维、卤化物玻璃纤维、有源玻璃纤维、硫属化合物玻璃纤维、塑料纤维。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统4 4塑料光纤（塑料光纤（POF）塑料光纤的纤芯，既可以是有机玻璃，也可以是加氟的聚合物。尽管塑料光纤与玻璃光纤相比有更大的光信号衰减，但是它们有更好的韧性，更为耐用。与石英光纤相比，塑料光纤的纤芯直径要大1020倍，这就使得在连接时允许有一定的差错，而不牺牲光耦合效率。另外，廉价的塑料注入成形技术，可用于制造光连接器、光分路器和收发设备。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系
3、统光纤通信系统光纤通信系统5 52024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统6 62024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统7 7Fiber Optic Manufacturing2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统8 8新型新型MCVD预制棒车床预制棒车床2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统9 9改进的电炉改进的电炉2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1010光纤拉丝塔主体光纤拉丝塔主体2
4、024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1111制造光纤的注意事项制造光纤的注意事项光纤原材料的纯度必须很高。必须防止杂质污染，以及气泡混入光纤。要正确控制折射率的分布；正确控制光纤的结构尺寸；尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光纤机械强度。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1212单模光纤的种类单模光纤的种类G.652(NDSF) 1310nm波长性能最佳光纤，又称色散未移位光纤。可供双窗口(1310nm和1550 nm)应用，典型的衰减常数分别为0.30.4dB/km和0.150.25dB/km。 缺点：13
5、10nm处衰减偏大。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1313 不适用于不适用于 10Gb/s 以上速率传输，以上速率传输，但可应用于但可应用于 2.5Gb/s 或以下速率的或以下速率的DWDM。（G.652是是大多数已安装的光纤）大多数已安装的光纤）n低损耗低损耗 n大色散分布大色散分布n大有效面积大有效面积n色散受限距离短色散受限距离短n2.5Gb/s系统色度色散受限距离约系统色度色散受限距离约600kmn10Gb/s系统色度色散受限距离约系统色度色散受限距离约34km652652光纤的特点与应用光纤的特点与应用光纤的特点与应用光纤的特点与应用
6、2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1414G.653: 色散位移光纤(DSF)。通过设计光纤折射率剖面，将 零色散点移到1550nm窗口，使该窗口同时具有最小色散、和最小衰减。 2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统15151.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7波长波长(m)色散色散(ps/nm.km)20 100-10-201550nm处的零色散点处的零色散点G.653的色散的色散2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1616n低损耗低损耗 n零色
7、散零色散 n小有效面积小有效面积n长距离、单信道超高速长距离、单信道超高速EDFA系统系统n四波混频（四波混频（FWM）是主要的问题，不利于）是主要的问题，不利于DWDM技术技术结论结论: 适适用用于于10Gb/s以以上上速速率率单单信信道道传传输输，但但不不适用于适用于 DWDM 应用，已经被市场淘汰应用，已经被市场淘汰。G.653单模光纤（单模光纤（DSF）2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1717降低了1550nm处的衰减(0.18dB/km)，而零色散点仍在1310nm处。由于制造困难，最低衰减光纤十分昂贵。主要应用在传输距离很长，且不能
8、插入有源器件的无中继海底光纤通信系统，且传输容量不能太大。现在很少应用。G.654截止波长位移光纤截止波长位移光纤(CSFG) 2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统1818 对G.653的零色散点进行了移动，使15401565nm内色散系数的上限能抑制FWM的产生。在1550nm窗口有最小衰减系数和色散系数。G.655:非零色散光纤非零色散光纤(NZDSF)2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统19191.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.55 1.6 1.7波长波长(m)色散色散(ps/nm.km)2
9、0 100-10-20 EDFA带宽带宽(15301565)nmG.655光纤的色散光纤的色散2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2020v 有几种类型的光纤可以使用（有几种类型的光纤可以使用（TruewaveTruewaveTMTM、LSLSTMTM、LEAFLEAFTMTM、大保实光纤等）、大保实光纤等）v 在在153015301565nm1565nm窗口有较低的色散窗口有较低的色散v 可以有正的或负的色散，正色散可以有正的或负的色散，正色散SPMSPM效应压缩效应压缩脉冲，负色散脉冲，负色散SPMSPM效应展宽脉冲。效应展宽脉冲。v 为为DWD
10、MDWDM系统的应用而设计系统的应用而设计 适适用用于于 10Gb/s 10Gb/s 以以上上速速率率DWDMDWDM传传输输，是是未来大容量传输光纤的理想选择。未来大容量传输光纤的理想选择。G.655单模光纤单模光纤2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2121光缆光缆v光缆的概念；光缆的概念；v光缆的优点；光缆的优点；v如何安装；如何安装；v常用光缆；常用光缆；v敷设方式。敷设方式。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2222定义：把定义：把光纤光纤和其他和其他元器件元器件组合起来构成一体组合起来构成一体
11、, , 这种这种组合体组合体就是光缆。就是光缆。作用：为光纤提供可靠的作用：为光纤提供可靠的机械保护机械保护，使之适应，使之适应外部使用环境，并确保在敷设和使用过程中外部使用环境，并确保在敷设和使用过程中光缆中的光纤具有光缆中的光纤具有稳定可靠的稳定可靠的传输性能传输性能。制造过程：制造过程：光缆的概念光缆的概念光缆光缆缆芯缆芯光纤素线光纤素线光纤光纤2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2323光缆的基本要求光缆的基本要求v缆内光纤不断裂；缆内光纤不断裂；v传输特性不劣化；传输特性不劣化；v缆径细、重量轻；缆径细、重量轻；v制造工艺简单；制造工艺简单
12、；v施工简便、维护方便。施工简便、维护方便。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2424光缆组成光缆组成 光缆是由光纤、导电线芯、加强芯和护光缆是由光纤、导电线芯、加强芯和护套等部分组成。一根完整、实用的光缆，套等部分组成。一根完整、实用的光缆，从一次涂敷到最后成缆，要经过很多道工从一次涂敷到最后成缆，要经过很多道工序，结构上有很多层次，包括光纤缓冲层、序，结构上有很多层次，包括光纤缓冲层、结构件和加强芯、防潮层、光缆护套、油结构件和加强芯、防潮层、光缆护套、油膏、吸氧剂和恺装等，以满足上述各项要膏、吸氧剂和恺装等，以满足上述各项要求。求。2024/
13、9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2525光缆的基本结构及作用光缆的基本结构及作用v光纤：光纤：1144根，每根光纤位置根，每根光纤位置不同，颜色不同，便于识别。不同，颜色不同，便于识别。v导电线芯：进行遥远供电、遥测、导电线芯：进行遥远供电、遥测、遥控和通信联络。遥控和通信联络。v加强芯：加大光缆抗拉、耐冲击加强芯：加大光缆抗拉、耐冲击的能力，以承受光缆在施工和使的能力，以承受光缆在施工和使用过程中产生的拉伸负荷。用过程中产生的拉伸负荷。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2626光缆护套光缆护套作用：保护纤芯不
14、受外界伤害。作用：保护纤芯不受外界伤害。材料：内护套的材料要能经受日晒雨淋，不致因紫外材料：内护套的材料要能经受日晒雨淋，不致因紫外线的照射而龟裂，要有一定的抗拉、抗弯能力，能线的照射而龟裂，要有一定的抗拉、抗弯能力，能经受施工时的磨损和使用过程中的化学腐蚀。室内经受施工时的磨损和使用过程中的化学腐蚀。室内光缆可以用聚氯乙烯护套，室外光缆可用聚乙烯护光缆可以用聚氯乙烯护套，室外光缆可用聚乙烯护套。要求阻燃时，可用阻燃聚乙烯、阻燃聚氯乙烯套。要求阻燃时，可用阻燃聚乙烯、阻燃聚氯乙烯等。在湿热地区、鼠害严重地区和海底，应用铠装等。在湿热地区、鼠害严重地区和海底，应用铠装光缆。聚氯乙烯护套适合于架空
15、或管道敷设，双钢光缆。聚氯乙烯护套适合于架空或管道敷设，双钢带绕包恺装和纵包搭接皱纹复合钢带适用于直埋式带绕包恺装和纵包搭接皱纹复合钢带适用于直埋式敷设，钢丝铠装和铅包适用于水下敷设。敷设，钢丝铠装和铅包适用于水下敷设。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2727光缆的分类光缆的分类分类方法光缆种类按所使用光纤分类单模、多模（阶跃、渐变）按缆芯结构分类层绞式、骨架式、束管式、叠带式、单元式按外护套结构分类无铠装、钢带铠装、钢丝铠装按光缆材料有无金属分类金属、非金属按维护方式分类充油占69 、充气占8 按敷设方式分类直埋、管道、架空、水底按适用范围分类
16、中继、海底、用户、局内2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2828层绞式光缆层绞式光缆从电缆的结构演示而从电缆的结构演示而来，在一根松套管内放置来，在一根松套管内放置多根光纤（多根光纤（1212芯以下），芯以下），一个松套管就是一个单元。一个松套管就是一个单元。多根松套管围绕加强芯绞多根松套管围绕加强芯绞合成一体，加上聚乙烯护合成一体，加上聚乙烯护层成为缆芯，松套管内充层成为缆芯，松套管内充稀油膏，松套管材料为尼稀油膏，松套管材料为尼龙、聚丙烯或其他聚合物龙、聚丙烯或其他聚合物材料。材料。绑带绑带外护套外护套光纤或光光纤或光纤单元纤单元加强芯加强芯松
17、套管松套管优点：结构简单、性能稳优点：结构简单、性能稳定、制造容易、光纤密度定、制造容易、光纤密度高、价格便宜。高、价格便宜。缺点：难以保证施工与使缺点：难以保证施工与使用中不受外部侧压力和内用中不受外部侧压力和内部应力的影响部应力的影响。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统2929骨架式光缆骨架式光缆在多股钢丝绳外挤压在多股钢丝绳外挤压开槽硬塑料而成，中心开槽硬塑料而成，中心钢丝绳用于提高抗拉伸钢丝绳用于提高抗拉伸和低温收缩能力，铜线和低温收缩能力，铜线用于公务联络。用于公务联络。槽的数目依光纤数设槽的数目依光纤数设计，计，6 61818槽（可放置
18、槽（可放置上千根光纤）。放置一上千根光纤）。放置一次涂覆光纤，槽内填充次涂覆光纤，槽内填充油膏。油膏。 优点：结构简单、耐优点：结构简单、耐压、抗弯性能好。压、抗弯性能好。缺点：制造工艺复杂。缺点：制造工艺复杂。外护套外护套聚乙烯构件聚乙烯构件绑带绑带加强芯加强芯光纤光纤铜线铜线2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统3030束管式光缆束管式光缆中心管内放置一中心管内放置一次涂覆光纤，可达次涂覆光纤，可达近百根，加强件由近百根，加强件由缆芯中央移到缆芯缆芯中央移到缆芯外部的护层中。外部的护层中。优点：体积小、优点：体积小、质量轻、成本低质量轻、成本低.
19、.高强度高强度塑料管塑料管648芯光纤芯光纤钢丝钢丝（分散增强）（分散增强）铝纵包铝纵包PE外护套外护套2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统3131带状式光缆带状式光缆0外护套外护套 优点：结构紧凑、优点：结构紧凑、光纤密度高，可多光纤密度高，可多根光纤一次接续。根光纤一次接续。带状光纤带状光纤先把若干根光纤排先把若干根光纤排成一排粘合在一起，制成成一排粘合在一起，制成带状芯线（光纤带），每带状芯线（光纤带），每根光纤带内可放置根光纤带内可放置416416根根光纤，多根光纤带叠合起光纤，多根光纤带叠合起来形成一矩形带状块再放来形成一矩形带状块再放入缆芯管内。缆芯典型配入缆芯管内。缆芯典型配置为置为12121212芯。目前所用芯。目前所用的有两种，一种为薄型带，的有两种，一种为薄型带，一种为密封式带，前者用一种为密封式带，前者用于少芯数，后者用于多芯于少芯数，后者用于多芯数。数。2024/9/52024/9/5光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统3232敷设方式敷设方式架空敷设方式；架空敷设方式；直埋敷设方式；直埋敷设方式；管道敷设方式；管道敷设方式；水底敷设方式；水底敷设方式；室内敷设方式。室内敷设方式。34343434 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！
