光纤光缆分析.pptx

光缆通信线路知识培训光缆通信线路知识培训中国联通河南省分公司中国联通河南省分公司二零一零年九月二零一零年九月第一章第一章光纤光缆光纤光缆-2-n本章的重点：n介绍光纤及其主要特性、光纤通信基本原理、光纤通信优越性n光缆的类型、结构、种类和规格、物理性能等知识，使维护人员对光纤光缆能有深刻的认识。第一章第一章 光纤光缆光纤光缆-3-n第一节 光纤n第二节 光纤传输的基本原理n第三节 光纤的主要特性n第四节 几种单模光纤标准介绍n第五节 光缆的种类和结构n第六节 光缆的机械物理性能目录目录-4-n 一、光纤的结构 n光纤实际是由透明材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯折射率稍低 的材料做成的包层所被覆，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号保持在纤芯中传播前进的媒体。第一节第一节 光纤光纤-5-光纤的分类方法有光纤的分类方法有：工作波长（长、短波）工作波长（长、短波）折射率分布（阶跃、渐变）折射率分布（阶跃、渐变）传输模式（传输模式（SM、MM）材料性质（石英、塑料）材料性质（石英、塑料）套塑方法等（紧套、松套）套塑方法等（紧套、松套）二、光纤的分类二、光纤的分类第一节第一节 光纤光纤-6-1几何参数几何参数 纤芯直径：在光纤的横截面上能够确定纤芯中心的圆的直径纤芯直径：在光纤的横截面上能够确定纤芯中心的圆的直径 包层直径：在光纤的横截面上能够确定包层中心的圆的直径包层直径：在光纤的横截面上能够确定包层中心的圆的直径 不不 圆圆 度：纤芯、包层断面最大直径与最小直径的差与标称直径的比值度：纤芯、包层断面最大直径与最小直径的差与标称直径的比值 同同 心心 度：纤芯在光纤芯内所处的中心程度度：纤芯在光纤芯内所处的中心程度2光学参数光学参数 数值孔径：表征光纤接收光的能力大小（入射角度的可用范围）数值孔径：表征光纤接收光的能力大小（入射角度的可用范围）模场直径：模场直径：基模场强在光纤横截面内分布的范围（有效光斑）基模场强在光纤横截面内分布的范围（有效光斑）截止波长：保证单模传输的最小工作波长截止波长：保证单模传输的最小工作波长三、光纤的参数三、光纤的参数第一节第一节 光纤光纤-7-带状光纤常用是由带状光纤常用是由4、6、8、12、24 芯芯UV固化涂覆光纤和固化涂覆光纤和UV固固化粘结材料组成，通过粘结材料把光纤集中在一个组合的线性阵列中。化粘结材料组成，通过粘结材料把光纤集中在一个组合的线性阵列中。接续时一般也是同时一次性接续完成。接续时一般也是同时一次性接续完成。四、带状光纤简介四、带状光纤简介第一节第一节 光纤光纤-8-1新型多模光纤：新型多模光纤：100 Gb/s速率下为数据中心、高速速率下为数据中心、高速计算、超级计算中心、局域网和中央办公室等应用实计算、超级计算中心、局域网和中央办公室等应用实现低成本数据传输。现低成本数据传输。2新型单模光纤新型单模光纤 塑料光纤（室内数据传输）塑料光纤（室内数据传输）晶体光纤（稳定的光弧子传输）晶体光纤（稳定的光弧子传输）五、新型光纤五、新型光纤第一节第一节 光纤光纤-9-目录目录n第一节 光纤n第二节 光纤传输的基本原理n第三节 光纤的主要特性n第四节 几种单模光纤标准介绍n第五节 光缆的种类和结构n第六节 光缆的机械物理性能-10-本节主要从光的全反射和阶跃型多模光纤的传光条件来论述光本节主要从光的全反射和阶跃型多模光纤的传光条件来论述光纤传输的基本原理纤传输的基本原理 第二节 光纤传输的基本原理-11-光的全反射光的全反射法线界面n1n21=c2临界角sin c=n2/n1 c=NA（数值孔径）第二节 光纤传输的基本原理法线界面n1n21c-12-第二节 光纤传输的基本原理n为简便起见，以阶跃型多模光纤的交轴(子午)光线为例，进一步讨论光纤的传输条件。设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1，纤芯中心轴线与z轴一致。-13-第二节 光纤传输的基本原理(a)阶跃型多模光纤（阶跃型多模光纤（SIF）(b)渐变型多模光纤（渐变型多模光纤（GIF）（c）单模光纤（单模光纤（SMF）-14-n第一节 光纤n第二节 光纤的传输的基本原理n第三节 光纤主要特性n第四节 几种单模光纤标准介绍n第五节 光缆的种类和结构n第六节 光缆的机械物理性能目录目录-15-n一、传输特性n二、机械特性n三、温度特性第三节第三节 光纤的主要特性光纤的主要特性-16-一、传输特性n1、损耗n2、色散n3、色度色散n4、偏振模色散第三节第三节 光纤的主要特性光纤的主要特性-17-一、传输特性n1、损耗l光纤的损耗又称衰减。很大程度上决定光纤通信的中继距离。损耗用损耗常数来a()(dB/km)来表达，表示单位长度的某一波长光功率信号的衰减值。主要有固有损耗、外部损耗和应用损耗等-18-一、传输特性n2、色散当一个光脉冲从光纤输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真。光纤的色散会限制光纤的传输距离和传输速率。单位Ps/nm.km光纤的色散主要有三部分即模式色散、材料色散与波导色散（结构色散）色散色散光纤光纤模式色散模式色散材料色散材料色散 结构色散结构色散（波导色散）（波导色散）多模多模主要影响主要影响主要影响主要影响可以忽略可以忽略单模单模不存在不存在主要影响主要影响随波长增大随波长增大-19-一、传输特性n3、单模光纤的色度色散材料色散与波导色散（结构色散）合称色度色散（下图为单模光纤传输特性的分析图，包含了几种标准的光纤色散特性斜率）.-20-一、传输特性n4、偏振模色散单模光纤传输光波的基模含有两个相互垂直的偏振模。实际光纤中存在着随机双折射,使两个正交偏振模的传播速度不等，经过一段光纤所需的时间就不一样，造成了两个偏振模的群时延差，即PMD引起原因:纤芯不圆、内部残余应力、弯曲、扭绞、振动 影响:高速传输容量和传输距离单位为-21-n二、二、机械特性机械特性第三节第三节 光纤的主要特性光纤的主要特性n光纤的机械特性直接关系着它的抗张强度和使用寿命。光纤的抗张强度，很大程度上反映了光纤的制造水平。n 1、影响光纤强度的主要因素n 预制棒质量、环境污染、涂敷技术、机械损伤n 2、光纤断裂分析n 气泡、杂质、损伤n 3、光纤的寿命n 使用环境、应力(湿度、潮气以及静态、动态疲劳)-22-n三、温度特性三、温度特性第三节第三节 光纤的主要特性光纤的主要特性n 1、光纤的温度特性是指在高、低温条件下对光纤损耗的影响，一般是损耗增大。n n 2、注意施工时的低温特性和环境改善(光缆施工的接续，一般不应在低于-5条件下进行)-23-n第一节 光纤n第二节 光纤的传输的基本原理n第三节 光纤主要特性n第四节 几种单模光纤标准介绍n第五节 光缆的种类和结构n第六节 光缆的机械物理性能目录目录-24-1、G.652光纤：也称标准单模光纤（光纤：也称标准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色散为零的），是指色散零点（即色散为零的波长）在波长）在1310nm附近的光纤，目前附近的光纤，目前G.652光纤已开发使用到光纤已开发使用到G.652C和和G.652D，即无水峰、全波段光纤。，即无水峰、全波段光纤。2、G.653光纤：也称色散位移光纤（光纤：也称色散位移光纤（DSF），是指色散零点在），是指色散零点在1550nm附近的附近的光纤，它相对于光纤，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。光纤，色散零点发生了移动，所以叫色散位移光纤。3、G.655光纤：也称非零色散位移单模光纤，将色散零点的位置从光纤：也称非零色散位移单模光纤，将色散零点的位置从1550nm附附近移开一定波长数，使色散零点不在近移开一定波长数，使色散零点不在1550nm附近的附近的DWDM工作波长范围内，工作波长范围内，这种光纤就是非零色散位移光纤（这种光纤就是非零色散位移光纤（NDSF）。目前此类光纤已发展至）。目前此类光纤已发展至G.655B和和G.655C光纤，与光纤，与G.655A型相比增大了型相比增大了C波段的色散值范围，增加了在波段的色散值范围，增加了在1625nm最大值衰减值的要求，最大值衰减值的要求，PMD值降低，更适合值降低，更适合DWDM系统。系统。4、G.656光纤：即新型宽带光传输非零色散位移单模光纤。光纤：即新型宽带光传输非零色散位移单模光纤。5、G.657光纤：弯曲不敏感单模光纤，最小弯曲半径可达光纤：弯曲不敏感单模光纤，最小弯曲半径可达5MM，良好的抗疲，良好的抗疲劳能力。劳能力。一、分类一、分类第四节第四节 几种单模光纤标准介绍几种单模光纤标准介绍-25-n光纤波段划分OCSULE00.20.40.612501350145015501650Wavelength(nm)Fiber loss(dB/km)C波段（波段（1530-1565nm）；）；L波段（波段（1565-1625nm）；）；E波段（波段（1360-1460nm）；）；S 波段（波段（1460-1530nm）；）；U波段（波段（1625-1675nm）第四节第四节 几种单模光纤标准介绍几种单模光纤标准介绍-26-二、演进过程二、演进过程第四节第四节 几种单模光纤标准介绍几种单模光纤标准介绍色散影响色散影响,高速需补偿高速需补偿G.652G.652零色散点平移零色散点平移,非线性效应大非线性效应大G.653G.653有一定色散有一定色散,斜率不优化斜率不优化G.655G.655色散小色散小,全波全波段段,间隔小间隔小G.656G.656G.657G.657弯曲损耗不敏感弯曲损耗不敏感-27-n第一节 光纤n第二节 光纤的传输的基本原理n第三节 光纤主要特性n第四节 几种单模光纤标准介绍n第五节 光缆的种类和结构n第六节 光缆的机械物理性能目录目录-28-第五节 光缆的种类与结构n一、光缆的种类n二、光缆的型号n三、几种典型的光缆结构-29-一、光缆的种类 1、按传输性能、距离和用途分类 可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆 2按光纤的种类分类 可分为多模光缆、单模光缆 3按光纤套塑方法分类 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按光纤芯数多少分类 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 5按加强件配置方法分类 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。第五节第五节 光缆的种类与结构光缆的种类与结构-30-一、光缆的种类一、光缆的种类n 6按敷设方式分类n 光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆n 7按护层材料性质分类n 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n 8按传输导体、介质状况分类n 光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆n 9按结构方式分类n 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n （包括单、双层铠装）和高密度用户光缆等n 10目前通信用光缆可分为n（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n（2）软光缆具有优良的曲挠性能的可移动光缆。n（3）室（局）内光缆适用于室内布放的光缆。n（4）设备内光缆用于设备内布放的光缆。n（5）海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。n（6）特种光缆除上述几类之外，作特殊用途的光缆-31-第五节 光缆的种类与结构n二、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、光缆型式由五个部分组成2、光缆规格由五部分七项内容组成、光缆规格由五部分七项内容组成GYGZL03-12T50/125（21008）C+540.9。-32-第五节 光缆的种类与结构n三、几种典型的光三、几种典型的光缆结构构1、层绞式结构光缆2、骨架式结构光缆3、中心束管式结构光缆4、带状结构光缆5、单芯结构光缆6、特殊结构光缆-33-三、几种典型的光缆结构n 1、层绞式式结构光构光缆：把放置在松套管内的光纤绕在加强芯周围绞合而构成。抗拉好，余长合理。-34-三、几种典型的光缆结构n 2、骨架式结构光缆：把光纤放入加强芯周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。抗侧压-35-三、几种典型的光缆结构n3、束管式光缆：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。重量轻-36-三、几种典型的光缆结构n4、带状光缆：带状光纤单元放入形成中心束管、骨架式或层绞式结构。-37-三、几种典型的光缆结构n5、单芯光缆：简称单芯软光缆，主要用于局内（或站内）或仪表测试软线-38-三、几种典型的光缆结构n6、特殊结构光缆：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-39-四、新型光缆n主要是成主要是成缆结构的构的变化：向直径小、重量化：向直径小、重量轻、全干式、布放快方、全干式、布放快方向向发展。展。-40-四、新型光缆n皮皮线光光缆（软光光缆）：引入光）：引入光缆、室内光、室内光缆。FTTX的大量需求。的大量需求。-41-n第一节 光纤n第二节 光纤传输的基本原理n第三节 光纤的主要特性n第四节 几种单模光纤标准介绍n第五节 光缆的种类和结构n第六节 光缆的机械物理性能目录目录-42-第六节 光缆机械物理性能n光缆的机械物理性能十分重要，是确保安全敷设、可靠运行和寿命要求的基本条件，是确保光缆在正常环境和恶劣条件下达到设计能力的必要条件。一、机械性能和试验要求一、机械性能和试验要求二、环境条件及试验要求二、环境条件及试验要求 -43-第六节 光缆机械物理性能序号项目方法 试验条件验收要求1拉伸GB/T7425.2卡盘直径受试长度拉伸速率拉伸负载持续时间无开裂、衰减变化符合要求2压扁GB/T7425.35采样压点数/受压面积/允许压扁力/持续时间个护层无开裂附加衰减符合要求3冲击GB/T7425.45采样点/冲锤重量/冲锤落高/冲击次数护层无开裂无明显残余附加衰减4反复弯曲GB/T7425.5心轴半径/负载/弯曲次数护层无开裂无明显残余附加衰减5扭转GB/T7425.6轴向张力/受扭长度/扭转角度/扭转次数护层无开裂；附加衰减符合规定。一、机械性能和试验要求一、机械性能和试验要求-44-第六节 光缆机械物理性能n二、环境条件及试验要求 序号项目方法试验条件验收要求1温度循环GB/T8405.2取样长度：一个盘长；温度范围：试验温度范围的低限TA和高限TB应符合表4规定；保温时间（t1）；应足以使试样温度达到稳定，应不少于12h；循环次数：2次；衰减监测：后向散射监测法衰减变化如表2-7所列。2渗水GB/T8405.4温度为15-25，气压为86KPA下进行。采用T型或L型水套，水面高度为1M（水中加荧光染料水），光缆试样为1M，试验24小识。应无水渗出3滴油IEC标准光缆试样31CM，悬吊于烘箱中，温度升至60并恒温24小时应无油滴出-45-第六节 光缆机械物理性能n光光缆的温度特性的温度特性分级代号分级代号适用温度范围（适用温度范围（）允许光纤附加衰减（允许光纤附加衰减（dB/km）低限低限TA高限高限TB1级级2级级3级级A-40+60不大于不大于0.10不大于不大于0.15不大于不大于0.20B-30+60C-20+60注：光缆温度附加衰减为适用温度下相对于注：光缆温度附加衰减为适用温度下相对于20下的光纤衰减差。下的光纤衰减差。谢谢！