第2章 光纤和光缆教学课件.pdf

第2章光纤和光缆（教材11页）第2章光纤和光缆 光纤通信本章内容、重点和难点本章内容 光纤的结构和类型。光纤的导光原理。光纤的特性。光缆的结构和种类。本章重点 光纤的结构和类型。光纤的特性。光缆的种类。本章的难点 光纤的导光原理。学习本章目的和要求掌握光纤的结构和类型。了解光纤的导光原理。掌握光纤的特性。掌握光缆的结构和种类。2018/6/22（教材页）光纤通信2.1光纤的结构和类型2.1.1光纤的结构1.光纤结构 nx=1.47 n2=1.2图2-1光纤的结构（教材12页）2013/6/222.1光纤的结构和类型 光纤通信（1）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径&=4pm50pm,单模光纤的纤芯为4pm10pm,多模光纤的纤芯为50pm。纤芯的成分是高纯度Si。2，掺有极少量的掺杂剂（如Ge。?，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率（工），以传输光信号。（2）包层：包层位于纤芯的周围。直径&=125pm,其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度 SiO2o而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射 率（2），使之略低于纤芯的折射率，即生它使得光信号 封闭在纤芯中传输。2013/6/22（教材12页）2.1光纤的结构和类型光纤通信（3）涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓 冲层和二次涂覆层。一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料;缓冲层一般为性能良好的填充油膏;二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加 了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆 后的光纤其外径约L5mm。通常所说的光纤为此种光纤。（教材12页）2.1光纤的结构和类型紧套光纤与松套光纤紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一层尼龙或 聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管，光纤可以在套管中自由活动。纤芯包层预涂覆（硅树脂）缓冲层二次涂覆（尼龙）（b）松套光纤纤芯包层软涂层硬涂层（a）紧套光纤图2-3套塑光纤结构2018/6/22（教材14页）2.1光纤的结构和类型光纤通信2.光纤的折射率分布与光线的传播图2-3所示为两种典型光纤的折射率分布情况。一种称为阶跃折射率光纤；另一种称为渐变折射率光纤，如 图2-3(a)、(b)所示。(a)(b)图2-3光纤的折射率分布2013/6/222.1光纤的结构和类型光纤通信光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹分别 如图2-5和图2-6所示。图2-4光在阶跃折射率多模光纤中的传播图2-4光在渐变折射率多模光纤中的传播20W/6/22（教材13页）2.1.2光纤的分类光纤通信若按传输模的数量分类可分为多模光纤和单模光纤 若按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤 若按套塑结构分类可分为紧套光纤和松套光纤2013/6/22（教材15页）2.L2光纤的分类光纤通信1.按传输模数分类按传输模的数量不同，光纤分为多模光纤和单模光纤。传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何 尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播 模式进行传播。如图24所示。这些不同的光束称为模式。图2-4光在阶跃折射率光纤中的传播2018/6/22（教材14页）2.1.2光纤的分类光纤通信（1）多模光纤当光纤的几何尺寸（主要是芯径必）远大于光波波长时（约 1pm）,光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模 式，这样的光纤称为多模光纤。如图25和图26所示。（2）单模光纤当光纤的几何尺寸（主要是芯径必）较小，与光波长在同一 数量级，如芯径必在4pmlOpm范围，这时，光纤只允许一 种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的 光纤称为单模光纤。如图27所示。2018/6/22（教材14页）2J.2光纤的分类光纤通信n2%n2图25光在单模光纤中的传播轨迹2018/6/22（教材14页）2g光纤的分类光纤通信2.按传输波长分类光纤可分为短波长光纤和长波长光纤。短波长光纤的波长为085pm(0.8pm0.9|jm)长波长光纤的波长为IJpml,6pm,主要有L31pm 和L55pm两个窗口。3.按套塑结构分类按套塑结构不同，光纤可分为紧套光纤和松套光纤。2013/6/22(教材16页)Z九2光纤的分类光纤通信4.单模光纤的分类mj-T建议规范了G.652、G.653 G,654和G.655四种单模光纤。（1）G.652光纤G.652光纤，也称标准单模光纤（SMF）,是指色散零点（即色 散为零的波长）在1310nm附近的光纤。它的折射率分布如图28所示。图（a）表示的阶跃折射率设计称 为匹配包层型，图（b）表示的阶跃折射率设计被称为凹陷包层型。（2）G.653光纤G.653光纤也称色散位移光纤（DSF）,是指色散零点在1550nm 附近的光纤，它相对于G.652光纤，色散零点发生了移动，所以叫色 散位移光纤。2018/6/22（教材15页）2.1.2光纤的分类光纤通信(Ed.Ewsd)疑怅馨卸 4色散系数的单位ps/(nm.km)物理概念：若脉冲光源中含有两个不同波 长的光，二者之间的波长相差Imn,这两个光同时进入光纤，传输1km后，长波长的光先到，短波长的光后到，二者的时间差为ps。导致光脉冲展宽。光脉冲展宽的时间=色散系数x光纤长度x光源谱宽。光纤在色散系数为0的光波段，可传输的光脉冲速率最高。C 波段：15301565nm L 波段：15651625nm2018/6/22(教材17页)光纤的分类光纤通信4.单模光纤的分类(3)G.654光纤G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是降低工550nm的衰减，其零色散点仍然在1310nm附近，因而1550nm 窗口的色散较高。G.654光纤主要应用于海底光纤通信。(4)G.655光纤由于G.653光纤的色散零点在1550nm附近，DWDM系统在零 色散波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该效应，将色散零 点的位置从1 550nm附近移开一定波长数，使色散零点不在1 550nm附近的DWDM工作波长范围内。这种光纤就是非零色散位移 光纤(NDSF)o2018/6/22(教材17页)2J.2光纤的分类光纤通信这四种单模光纤的主要性能指标是衰减、色散、偏振模色 散（PMD）和模场直径。另：G.653光纤是为了优化1550nm窗口的色散性能而设 计的，但它也可以用于1310nm窗口的传输。由于G.654光纤 和G655光纤的截止波长都大于1 310nm,所以G.654光纤和 G.655光纤不能用于1 310nm窗口。2018/6/22（教材17页）2.2光纤的导光原理光纤通信i.折射和折射率光线在不同的介质中以不同的速度传播，描述介质的这一特征的参数就是折射 率，或称折射指数。折射率可由下式确定：n-civ其中混光在某种介质中的速度，C是光在真空中的速度3x108米/秒。在折射率为的介质中，光传播速度变为光波长变为表示光在 真空中的波长）。表21中给出了一些介质的折射率。表2T 不同介质的折射率材料空气水玻璃石英钻石折射率1.0031.331.52-1.891.432.422018/6/22（教材18页）2.2光纤的导光原理 光纤通信当一条光线照射到两种介质相接的边界时，入射光线分成两束：反 射光线和折射光线（如图29所示）。斯涅耳定律给出这些光线方向的规则：01=03V临界角仇空气玻璃为=1.5图2-8光的全反射 入射角等于反射角/in a=n2sn&使折射角等于90。的入射角称临界角，折射角与入射角的关系入射角大于临界角的光线将产生全反射，全反射是光信号在光纤中传播的必要条件O2018/6/22（教材19页）实验作业1:全反射现象的观察 光纤通信产生全反射的条件：1、均匀折射率分布的两种光媒质，n1n22、光线从n1高密度的媒质入射到n2低密度媒质的分界面上3、入射角大于临界角。用一个透明的玻璃杯装上水，从水下观看水与上面空气分界面的全反射现象。实验作业2：极化光现象的观察从普通光源获得极化偏振光的方法：1、用光栅过滤出极化偏振光，2、用反射面（如 空气与水的界面）当入射角大于起偏角后，反射光中主要含水平极化光，折射光中主要 含垂直极化光。判断极化光的偏振方向的方法：采用偏 光镜过滤光栅（购买一个偏光太阳镜）1.水面反射光，2.水中的折射光，3.玻璃 和陶瓷地砖上的反射光，4.LCD液晶显示器的极化方向图2-3-13通过光的反射和折射获得线偏振光5.戴上垂直极化的偏光镜，滤除水平 极化的反射光，可更清晰地观看到水 下的鱼。2018/6/22光纤通信2.2光纤的导光原理2.光的偏振光波属于横波，即光的电磁场振动方向与传播方向垂直。如果光波的振动方向始终 不变，只是光波的振幅随相位改变，这样的光称为线偏振光，如图29（c）和图2-9（d）所示。从普通光源发出的光不是偏振光，而是自然光，如图29（a）所示。自然光在传播的过程中，由于外界的影响在各个振动方向的光强不相同，某一个振 动方向的光强比其他方向占优势，这种光称为部分偏振光，如图2-9（b）所示。（a）自然光（b）部分偏振（c）偏振（垂直）（d）偏振（水平）图2.9光的偏振方向（教材19页）2018/6/2222光纤的导光原理光纤通信3.光的色散如图2所示，当日光通过棱镜或水雾时会呈现按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩 色光谱。这是由于棱镜材料（玻璃）或水对不同波长（对应于不同的颜色）的光呈 现的折射率不同，从而使光的传播速度不同和折射角度不同，最终使不同颜色的光 在空间上散开。赤 橙黄 绿 青 蓝紫玻璃对自然光中不同波长光的折射率不同，因此产生色散。2,正常色散：长波光的折射率n小，速度快。短 波光的折射率n大，传输速度慢。图2-4-1几种常用光学材料的色散曲线3.反常色散：折射率与波长的光纤与上述相反。2018/6/22（教材19页）2.3光纤特性光纤通信2.3.1 光纤的几何特性光纤的几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。1.芯直径芯直径主要是对多模光纤的要求。rru-T规定，多模光纤的芯 直径为50 土 3pm。2.包层直径包层直径指光纤的外径，ITU-T规定，多模及单模光纤的包层 直径均要求为125 土 3pm。目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从125.。土3pm提高 至!|125.0 土 1pm。2018/6/22（教材24页）2.3光纤特性3.纤芯/包层同心度和不圆度光纤通信纤芯/包层同心度是指纤芯在光纤内所处的中心程度。目前光纤制造商已将纤芯/包层同心度从W0.8|jni的规格提高到W0.5pm的规格。不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。ITUT规定，纤芯/包层同心度误差W6%）（单模为VLOpm）,芯径不圆度包层不圆度（包括单模）V2%）。4.光纤翘曲度光纤翘曲度指在特定长度光纤上测量到的弯曲度，可用曲率半径 来表示弯曲度。翘曲度（即曲率半径）数值越大，意味着光纤越直。注：纤芯/包层同心度对接续损耗的影响最大，其次是翘曲度。2018/6/22（教材25页）2.3.2光纤的光学特性光纤通信光纤的光学特性有折射率分布、最大理论数值孔径、模场直径 及截至波长等。1.折射率分布光纤折射率分布，可用下式表示：的=%l-2A(r/),1/2 其中，工为纤芯折射率，2为包层折射率，a为芯半径，苗离 开纤芯中心的径向距离，A为相对折射率差，多模光纤的折射率分布，决定光纤带宽和连接损耗，单模光纤 的折射率分布，决定工作波长的选择。2018/6/22(教材25页)232光纤的光学特性光纤通信2.最大理论数值孔径（仪Imax）最大理论数值孔径的定义为：其中，生为阶跃光纤均匀纤芯的折射率（梯度光纤为纤芯中心 的最大折射率），小为均匀包层的折射率。光纤的数值孔径（相）对光源耦合效率、光纤损耗、弯曲的敏 感性以及带宽有着密切的关系，数值孔径大，容易耦合，微弯敏感 小，带宽较窄。2018/6/22（教材21页）2.3.2光纤的光学特性3.模场直径和有效面积模场直径是指描述单模光纤中光能集中程度 的参量。有效面积与模场直径的物理意义相同，通过 模场直径可以利用圆面积公式计算出有效面积。模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度就 越大。当通过光纤的能量密度过大时，会引起光 纤的非线性效应，造成光纤通信系统的光信噪比 降低，影响系统性能。因此，对于传输光纤而言，模场直径（或有效 面积）越大越好。图213所示为模场直径示意图o光纤通信2018/6/22（教材24页）23.2光纤的光学特性光纤通信4.截止波长理论上的截止波长是单模光纤中光信号能以单模方式传播的最 小波长。截止波长条件可以保证在最短光缆长度上单模传输，并且可以 抑制高次模的产生或可以将产生的高次模噪声功率代价减小到完全 可以忽略的地步。注：几何特性、光学特性影响光纤的连接质量，施工对它们不产 生变化，而传输特性则相反，它不影响施工，但施工对传输特性将 产生直接的影响。2018/6/22（教材23页）2,3.2光纤的传输特性光纤通信光纤的传输特性主要是指光纤的损耗特性和色散特性，另有机 械特性和温度特性。1.光纤的损耗特性光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，而光功率强度逐渐 减弱，光纤对光波产生衰减作用，称为光纤的损耗（或衰减）。光纤的损耗限制了光信号的传播距离。光纤的损耗主要取决于 吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗3种损耗。（1）吸收损耗光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的损耗，包括紫外吸 收、红外吸收和杂质吸收。2018/6/22（教材27页）232光纤的传输特性光纤通信（2）散射损耗由于材料的不均匀使光信号向四面八方散射而引起的损耗称为 瑞利散射损耗。光纤制造中，结构上的缺陷会引起与波长无关的散射损耗。（3）弯曲损耗光纤的弯曲会引起辐射损耗。实际中，有两种情况的弯曲：一种 是曲率半径比光纤直径大得多的弯曲；一种是微弯曲。决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗，弯曲损 耗对光纤衰减常数的影响不大。2018/6/22（教材29页）2.3.3光纤的传输特性光纤通信(4)衰减系数光纤的衰减系数是指光在单位长度光纤中传输时的衰耗量，单 位一般用dB/km。它是描述光纤损耗的主要参数。在单模光纤中有两个低损耗区域，分别在1310nm和1 550nm 附近，即通常说的工31Onm窗口和1550nm窗口；1550nm窗 口又可以分为Cband(1 525nm-l 562nm)和Lband(1 565nm1610nln)。如图216所示。2018/6/22(教材28页)2.3.3光纤的传输特性光纤通信20105.002.001.000.500.200.10 0.050.020.010.7 0.8 0.9.1.0 1.1 1.2 1.3 14 1.5 1.6 1.7；即图2/6光纤的总损耗谱 2018/6/22（教材28页）2.3.3光纤的传输特性光纤通信2.光纤的色散特性光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，这些频率成 分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光 纤的色散，如图2-17所示。色散一般用时延差来表示，所谓时延差,是指不同频率的信号成分传输同样的距离所需要的时间之差。pulseAi图2-17色散引起的脉冲展宽示意图（教材30页）2018/6/22233光纤的传输特性光纤通信光纤的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散。(1)模式色散多模光纤中不同模式的光束有不同的群速度，在传输过程中，不同模式的光束的时间延迟不同而产生的色散，称模式色散。(2)色度色散由于光源的不同频率(或波长)成分具有不同的群速度，在传输 过程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。色度色散包括材料色散和波导色散。2018/6/22(教材30页)233光纤的传输特性光纤通信材料色散由于材料折射率随光信号频率的变化而不同，光信号不同频率成分所对应的 群速度不同，由此引起的色散称为材料色散。普通石英玻璃的色散系数为正值，用于色散矫正的特殊光纤的色散系数为负值。波导色散由于光纤波导结构引起的色散称为波导色散。其大小可以和材料色散相比拟，普通单模光纤在1.31pm处这两个值基本相互抵消。注：模式色散主要存在于多模光纤。单模光纤无模式色散，只有材料色散和 波导色散。当波长在附近，色散接近为零。色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差,用D表示，单位是ps/(nm km)o2018/6/22(教材30页)2.3.3光纤的传输特性光纤通信(3)偏振模色散(PMD)由于光信号的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引 起的色散称偏振模色散。图2-19偏振模色散(教材31页)2018/6/22233光纤的传输特性(4)码间干扰(ISI)光纤通信色散将导致码间干扰。由于各波长成分到达的时间先后不一致,因而使得光脉冲加长了(FbAD，这叫作脉冲展宽，如图220。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠，形成码间干扰，码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。图2-20码间干扰(教材31页)2018/6/22233光纤的传输特性 光纤通信3.光纤的机械特性光纤的机械特性主要包括耐侧压力、抗拉强度、弯曲以及扭绞性 能等，使用者最关心的是抗拉强度。(1)光纤的抗拉强度光纤的抗拉强度很大程度上反映了光纤的制造水平。影响光纤 抗拉强度的主要因素是光纤制造材料和制造工艺。预制棒的质量。拉丝炉的加温质量和环境污染。涂覆技术对质量的影响。机械损伤。2018/6/22(教材32页)2.3.3光纤的传输特性光纤通信Zj o(2)光纤断裂分析存在气泡、杂物的光纤，会在一定张力下断裂，如图2-21所张力裂纹深度张力应力首先/作用点图2-21光纤断裂和应力关系示意图2018/6/22(教材32页)2.3.3光纤的传输特性光纤通信(3)光纤的寿命光纤的寿命，习惯称使用寿命，当光纤损耗加大以致系统开通 困难时，称其已达到了使用寿命。从机械性能讲，寿命指断裂寿命。(4)光纤的机械可靠性一般来说，二氧化硅包层光纤的机械可靠性已经得到广泛的认 可。为了提高光纤的机械可靠性，在光纤的外包层中掺入二氧化钛,从而增加网络的寿命。2018/6/22(教材33页)233光纤的传输特性光纤通信4.光纤的温度特性光纤的温度特性，是指在高、低温条件下对光纤损耗的影 响，图2-22光纤低温特性曲线（教材33页）2018/6/22光纤通信2.4光缆的结构和种类2.4.1 光缆的结构1.光缆的结构光缆由缆芯、护层和加强芯组成。(1)缆芯缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型两种。(2)护层护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械 力和环境损坏。护层可分为内护层(多用聚乙烯或聚氯乙烯等)和 外护层(多用铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等)。(3)加强芯加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。2018/6/22(教材33页)2.4光缆的结构和种类光纤通信2.各种典型结构的光缆（1）层绞式结构光缆把经过套塑的光纤绕在加强芯周围绞合而构成。层绞式结构光缆 类似传统的电缆结构，故又称之为古典光缆。图223图226所示是目前在市话中继和长途线路上采用的几 种层绞式结构光缆的示意图（截面）。2018/6/22（教材34页）2.4光缆的结构和种类光纤通信填充油膏紧套光纤中心增强件包带 铝纵包PE护层填充油膏双芯松套光纤中心增强件包带A1-PE粘接护层 皱纹钢带 PE外护层图2-23 6芯紧套层绞式光缆图2-24 12芯松套层绞式直埋光缆2018/6/22（教材35页）24光缆的结构和种类光纤通信填充绳（聚乙烯）包带皱纹钢带PE层尼龙12外护层填充油膏第一单元松套管（6芯）第二单元松套管（6芯）中心增强件图2-25 12芯松套层绞式直埋防蚁光缆2018/6/22（教材35页）24光缆的结构和种类图2-26 648芯松套层绞式水底光缆光纤通信塑料包带 铝一聚乙烯粘接护层填充油膏 钢丝铠装（外层）钢丝铠装（内层）松套光纤 金属中心加强件 铝（或铅）护层 麻被外层2018/6/22（教材35页）24光缆的结构和种类光纤通信松套光纤绝缘铜线对（0.9mm）细钢丝铠装反绕包层PE外护层填充油膏 中心增强件塑料包带 挡潮层（铝纵包）PE内护层OOOO图227 12芯松套+8芯义2线对层绞式直埋光缆2018/6/22（教材36页）24光缆的结构和种类光纤通信(2)骨架式结构光缆骨架式结构光缆是把紧套光纤或一次涂覆光纤放入加强芯周围 的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。骨架结构有中心增加螺旋型、正反螺旋型、分散增强基本单元 型，图225(b)为螺旋型结构，图228为基本单元结构。目前,我国采用的骨架式结构光缆，都是采用如图229所示的结构。图 230所示是采用骨架式结构的自承式架空光缆。2018/6/22(教材36页)2.4光缆的结构和种类光纤通信塑料骨架铝纵包包带分散式增强件光纤(a)管道、架空PE外护层直埋19(b)皱纹钢带塑料骨架 中心增强件紧套光纤图2-28 12芯骨架式光缆2018/6/22(教材36页)24光缆的结构和种类光纤通信图2-29 70芯骨架式光缆PE外护层 铝纵色 包带分散式增强件 塑料管架 光纤填充油膏2018/6/22（教材37页）2A光缆的结构和种类光纤通信图2-30骨架式自承式架空光缆2018/6/22（教材37页）2.4光缆的结构和种类光纤通信(3)束管式结构光缆把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯配置在套管周 围而构成。图2-31所示的光缆结构即属护层增强构件配制方式。图2-32、2-33所示是属于分散加强构件配置方式的束管式结构 光缆。另图2-37所示的浅海光缆实际上就是双层加铠装束管式光缆。2018/6/22(教材39页)2.4光缆的结构和种类光纤通信纤维薄荷衬 纤维线0.5细钢丝（护层增件）内外PE护层高强度尼龙棒 弹性塑料包带 一次套层光纤 高强度塑料光纤束管图2-38 12芯束管式光缆2018/6/22（教材39页）24光缆的结构和种类光纤通信图2-32 648芯束管式光缆PE外护层铝纵包钢丝（分散增强）高强度塑料光纤束管6-48芯光纤2018/6/22（教材37页）24光缆的结构和种类光纤通信图2-33 LEX束管式光缆-单根金属加强构件-高密度PE护层-开索-皱装钢护套-防潮层-高强度塑料束管-118芯光纤2018/6/22（教材37页）24光缆的结构和种类(4)带状结构光缆光纤通信把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结构；也可把带 状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。如图2-34、2-35所示。撕裂绳12芯光纤带层叠体填充纤膏中心松套管加强钢丝填充阻水油膏双面涂塑轧纹钢带PE外护套金属中心PE垫层 松套管包带填充阻水 双面涂塑 PE外护套图2-35层绞式带状光缆图2-34中心束管式带状光缆2018/6/22(教材38页)2.4光缆的结构和种类光纤通信（5）单芯结构光缆单芯结构光缆简称单芯软光缆，如图2-36所示。这种结构的光缆主要用于局内（或站内）或用来制作仪表测试软 线和特殊通信场所用特种光缆以及制作单芯软光缆的光纤。PVC塑料护层 增强纤维束紧套光纤图2-36单芯软光缆（教材38页）2018/6/2224光缆的结构和种类光纤通信（6）特殊结构光缆特殊结构的光缆，主要有光/电力组合缆、光/架空地线组合缆和 海底光缆和无金属光缆。这里只介绍后两种。海底光缆有浅海光缆和深海光缆两种，图2-37所示为典型的浅海光缆，图 2-38所示是较为典型的深海光缆。无金属光缆无金属光缆是指光缆除光纤、绝缘介质外（包括增强构件、护层）均是全塑结构，适用于强电场合，如电站、电气化铁道及强电磁干 扰地带。2018/6/22（教材39页）24光缆的结构和种类图237浅海光缆光纤通信内金属或高强度塑料绳光纤光纤或聚乙烯填充线聚乙烯铜管聚乙烯聚丙烯内层钢丝铠装外层钢丝铠装2018/6/22（教材39页）24光缆的结构和种类光纤通信图2-38深海光缆PE外护层一 PE绝缘层 一钢管高强度钢绞线扇形铝管中心钢线一光纤（光缆单元）2018/6/22（教材39页）2.4.2光缆的种类光纤通信1.按传输性能、距离和用途分可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。2.按光纤的种类分可分为多模光缆、单模光缆。3.按光纤套塑方法分可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光缆。4.按光纤芯数多少分可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆和二十四芯光缆等。2018/6/22（教材40页）2.4.2光缆的种类光纤通信5.按加强件配置方法分光缆可分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨架式光缆等）、分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆和扁平光缆）、护层加强 构件光缆（如束管钢丝铠装光缆）和PE外护层加一定数量的细钢 丝的PE细钢丝综合外护层光缆。6.按敷设方式分光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。7.按护层材料性质分光缆可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆和尼龙 防蚁防鼠光缆。2018/6/22（教材4页）2.4.2光缆的种类8.按传输导体、介质状况分光纤通信光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。9.按结构方式分光缆可分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、铠装结构光缆(包括单、双层铠装)和高密度用户光缆等。10.目前通信用光缆可分为(1)室(野)外光缆用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空 及水下敷设的光缆。(2)软光缆具有优良的曲挠性能的可移动光缆。(3)室(局)内光缆适用于室内布放的光缆。(4)设备内光缆用于设备内布放的光缆。(5)海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。(6)特种光缆除上述几类之外，作特殊用途的光缆。2018/6/22(教材40页)2.4.3光缆的结构和种类光纤通信光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短横线分 开。（1）光缆型式由五个部分组成，如图2-36所示。外护层护层派生（形状、特性等）加强构件分类图2-40光缆型式的组成部分2018/6/22（教材41页）2.4.3光缆的结构和种类光纤通信图中：I：分类代号及其意义为：GY一通信用室（野）外光缆；GR一通信用软光缆；GJ通信用室（局）内光缆；GS通信用设备内光缆；GH通信用海底光缆；GT一通信用特殊光缆。II：加强构件代号及其意义为：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。2018/6/22（教材41页）2.4.3光缆的结构和种类光纤通信III：派生特征代号及其意义为:D光纤带状结构；B-扁平式结构；T一填充式结构。IV：护层代号及其意义为；Y聚乙烯护层；U聚氨酯护层；L铝护套；Q铅护套；G骨架槽结构;Z自承式结构。V一聚氯乙烯护层；A一铝-聚乙烯粘结护层；G钢护套；S钢-铝-聚乙烯综合护套2018/6/22（教材41页）2A3光缆的结构和种类光纤通信v：外护层的代号及其意义为：外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号及其意 义如表2-2所示。表2-2 外护层代号及其意义代号铠装层（方式）代号外护层（材料）0无0无11纤维层2双钢带2聚氯乙烯套3细圆钢丝3聚乙烯套4粗圆钢丝5单钢带皱纹纵包2018/6/22（教材42页）243光缆的结构和种类光纤通信（2）光缆规格由五部分七项内容组成，如图2-41所示。适用温度模式带宽损耗（常数）使用波长光纤主要尺寸参数 光纤类别光纤数（目）图2-41光缆的规格组成部分2018/6/22（教材42页）243光缆的结构和种类光纤通信图中:I：光纤数目用1、2.表示光缆内光纤的实际数目。II：光纤类别的代号及其意义。3二氧化硅系多模渐变型光纤；T二氧化硅系多模突变型光纤；Z二氧化硅系多模准突变型光纤；D二氧化硅系单模光纤；X二氧化硅纤芯塑料包层光纤；S塑料光纤。III:光纤主要尺寸参数用阿拉伯数（含小数点数）及以pm为单位表示多模光纤的芯 径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。2018/6/22（教材42页）2A3光缆的结构和种类光纤通信IV：带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由a、bb及cc三 组数字代号构成。a表示使用波长的代号，其数字代号规定如下：1波长在085pm区域；2波长在L31|jm区域；3波长在L55pm区域。注意，同一光缆适用于两种及以上波长，并具有不同传输特性时,应同时列出各波长上的规格代号，并用划开。bb表示损耗常数的代号。两位数字依次为光缆中光纤损耗 常数值(dB/km)的个位和十位数字。cc表示模式带宽的代号。两位数字依次为光缆中光纤模式 带宽分类数值(MHzkm)的千位和百位数字。单模光纤无此项。2018/6/222.4.3光缆的结构和种类光纤通信V：适用温度代号及其意义。A适用于-40+40 B适用于-30+50 C适用于-20。+60 D适用于-5+602018/6/22（教材43页）2.4.3光缆的结构和种类光纤通信光缆中还附加金属导线（对、组）编号，如图2-38所示。其符 合有关电缆标准中导电线芯规格构成的规定。+X X 兴-导线材料（L表示铝线，无字母表示铜线）-导线的线径-导线组（对）内导线的数目-导线（对组）的数目图2-42光缆中附加金属导线编号示意图例如，2个线径为0.5111111的铜导线单线可写成2义：1X0.5；4个线径为0.9mm的铝导线四线组可写成4X4X0.9L；4个内导体直径为2.6mm,外径为9.5mm的同轴对，可写成4X2.6/9.5。2018/6/22（教材43页）2A3光缆的结构和种类光纤通信(3)光缆型号例题设有金属重型加强构件、自承式、铝护套和聚乙烯护层的通信 用室外光缆，包括工2根芯径/包层直径为50/125pm的二氧化硅系 列多模突变型光纤和5根用于远供及监测的铜线径为0.9mm的四线 组，且在L31|jm波长上，光纤的损耗常数不大于LOdB/km,模 式带宽不小于800MHzkm；光缆的适用温度范围为-20+60o该光缆的型号应表示为：GYGZL03-12T50/125(21008)C+5X4X0.9o2018/6/22(教材43页)2.5光缆的熔接光纤通信第一代远端监控熔接机第二代本地监控熔接机第三代纤芯直视熔接机（教材45页）光纤熔接质量的评判（1）光纤通信表2-6 熔接质量不正常情况屏幕上显示图形形成原因及处理方法由于端面尘埃、结露、切断角不良以及放电时间过短引起。熔接损耗很高，需 要重新熔接.由于端面不良或放电电流过大引起，需重新熔接&q熔接参数设置不当，引起光纤间隙过大，需要重新熔接屏幕上显示图形形成原因及处理方法8 u 1&_9-9端面污染或接续操作不良。选按“ARC”追加放电后，如黑影消失，推算损耗 值又较小，仍可认为合格。否则，需要重新熔接2018/6/22（教材47页）光纤熔接质量的评判（2）光纤通信表2-7熔接质量正常情况屏幕显示图形形成原因及处理方法白线光学现象，对连接特性没有影响模糊细线光学现象，对连接特性没有影响包层错位两根光纤的偏心率不同。推算损耗较小，说明光纤纤芯已对准，属质量良好包层不齐两根光纤外径不同。若推算损耗值合格，可看作质量合格污点或伤痕二二二.、一一二 0应注意光纤的清洁和切断操作，不影响传光2018/6/22（教材48页）光纤切割刀的深度调整上边缘断裂大:刀片调的过低中间的碎片较多：刀片调的过高图2-50 光纤断面情况示意控制光纤的切割深度，可获得整齐的光纤断面，这样熔接后的接头损耗最小。可实现0.05dB2018/6/22（教材50页）光纤连接器的类型与比较光纤通信1、LC光纤接头，陶瓷外径l.25mm,高密度安装，千兆以太网交换机接口2、时钟同轴电缆：75欧，SYV-75-2-1/0.32,采用CC4连接插头2018/6/22（内容补充）