光纤光缆基础知识ppt课件.ppt

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1、8/7/2022光纤光缆基础知识光纤光缆基础知识孙建华孙建华中天宽带技术有限公司中天宽带技术有限公司8/7/2022光通信发展史光通信发展史u 2000多年前多年前 烽火台烽火台灯光、旗语灯光、旗语 u1880年年 光电话光电话无线光通信无线光通信u1970年年 光纤通信光纤通信 1966年年高锟博士首次提出光纤通信的想法高锟博士首次提出光纤通信的想法1970年年贝尔研究所林严雄研究出在室温下可贝尔研究所林严雄研究出在室温下可连续工作的半导体激光器；连续工作的半导体激光器；1970年年康宁公司首先开发出损耗为康宁公司首先开发出损耗为2.0dB/公公里的光纤里的光纤 8/7/2022光通信的优缺

2、点光通信的优缺点u优点：优点：a a、传输衰减低，、传输衰减低，中继距离长；中继距离长；ub b、传输带宽宽，通信、传输带宽宽，通信容量大；容量大；uc c、光缆尺寸小，重量、光缆尺寸小，重量轻；轻；ud d、不受电磁感应，不、不受电磁感应，不受强电、雷电干扰；受强电、雷电干扰；ue e、节省有色金属；、节省有色金属；uf f、适用于需防暴、高、适用于需防暴、高压和雷电的场合。压和雷电的场合。 u缺点：缺点：a a、需要光端机、需要光端机和光中继器进行光和光中继器进行光电电转换和电转换和电光转换；光转换；ub b、光纤材料较脆，应、光纤材料较脆，应对光纤小心保护且光缆对光纤小心保护且光缆弯曲半

3、径不宜过小；弯曲半径不宜过小；uc c、光纤接续较难；、光纤接续较难；ud d、连接和测试需要专、连接和测试需要专门的工具和高精度仪门的工具和高精度仪器器8/7/2022光纤的结构光纤的结构定义定义传输光能的介质波导，由纤芯和包层组成。传输光能的介质波导，由纤芯和包层组成。纤芯：光纤的纤芯：光纤的中心部分，折中心部分，折射率高于包层，射率高于包层，光波主要在纤光波主要在纤芯中传输。芯中传输。包层：环绕纤芯的区域，折包层：环绕纤芯的区域，折射率低于纤芯，以提供反射射率低于纤芯，以提供反射面或光隔离。面或光隔离。n一次被覆层作用：一次被覆层作用：保护光纤的机械保护光纤的机械强度；强度；隔绝能够隔绝

4、能够引起微变损耗的外引起微变损耗的外应力应力。8/7/2022光纤的种类光纤的种类单模光纤种类：单模光纤种类：u1 1、B1.1(G.652)B1.1(G.652)非色散位移光纤，在非色散位移光纤，在1550nm1550nm窗窗口衰减小，但色散较大，不利于高速系统的长口衰减小，但色散较大，不利于高速系统的长距离传输；距离传输；u2 2、B2(G.653)B2(G.653)零色散位移光纤，在零色散位移光纤，在1550nm1550nm窗口窗口色散为零，但在波分复用时会出现四波混频效色散为零，但在波分复用时会出现四波混频效应；应；u3 3、B1.2(G.654)B1.2(G.654)截止波长位移光纤

5、；截止波长位移光纤；u4 4、B4(G.655)B4(G.655)非零色散位移光纤，在非零色散位移光纤，在1550nm1550nm窗窗口衰减低，色散小，大大减小四波混频效应。口衰减低，色散小，大大减小四波混频效应。故其可用于远距离、波分复用、高速系统；故其可用于远距离、波分复用、高速系统；u5 5、色散平坦光纤；、色散平坦光纤；u6 6、色散补偿光纤。、色散补偿光纤。8/7/2022光纤的种类光纤的种类u多模光纤多模光纤nA1a：503/1253m；nA1b：62.53/1253m； nA1c：853/1253m ；nA1d：1005/1404m。8/7/2022光纤参数光纤参数光纤几何参数：

6、光纤几何参数：涂层直径涂层直径 包层直径包层直径 模场直径模场直径 包层不圆度包层不圆度 纤芯包层同心度纤芯包层同心度 涂层包层同心度涂层包层同心度模场直径模场直径单模光纤所特有的一个重要参数，通俗单模光纤所特有的一个重要参数，通俗地讲就是单模光纤中光斑的大小。模场就是光纤中基地讲就是单模光纤中光斑的大小。模场就是光纤中基模场的电场强度在空间的分布。因此，单模光纤中的模场的电场强度在空间的分布。因此，单模光纤中的场并不是完全集中在纤芯中，而是相当部分能量在包场并不是完全集中在纤芯中，而是相当部分能量在包层中，所以不宜用纤芯的几何尺寸作为单模光纤的特层中，所以不宜用纤芯的几何尺寸作为单模光纤的特

7、征参数，而是用模场直径作为描述单模光纤中光能集征参数，而是用模场直径作为描述单模光纤中光能集中的范围。是单模光纤所特有的参数，给出了保证单中的范围。是单模光纤所特有的参数，给出了保证单模传输的光波长的范围。模传输的光波长的范围。8/7/2022光纤传输特性参数光纤传输特性参数u衰减衰减光在光纤中传输时的能量损耗。光在光纤中传输时的能量损耗。u截止波长截止波长保证单模传输的最低工作波长，是保证单模传输的最低工作波长，是单模光纤的本征参数单模光纤的本征参数。u色散色散光脉冲沿着光纤进行一段距离后造成的光脉冲沿着光纤进行一段距离后造成的频宽变粗，它是限制传输速率的主要因素。频宽变粗，它是限制传输速率

8、的主要因素。 模间色散、材料色散、波导色散模间色散、材料色散、波导色散u偏振模色散偏振模色散由于光纤的椭圆度和残余内应力由于光纤的椭圆度和残余内应力的原因，改变了光纤的折射率分布，从而引起基的原因，改变了光纤的折射率分布，从而引起基模模LP01LP01的两个垂直方向的模已不同的速度传输，的两个垂直方向的模已不同的速度传输，从而使其到达的时间不同，其差称为偏振模色散。从而使其到达的时间不同，其差称为偏振模色散。衰减衰减 截止波长截止波长 色散色散 偏振模色散偏振模色散8/7/2022光纤损耗光纤损耗u散射损耗散射损耗 由于下列原因，光信号会损耗:n光缆中的分子不均匀n光缆的光学纯度不高8/7/2

9、022光纤损耗光纤损耗吸收损耗吸收损耗u光缆中的杂质会吸收光的能量光缆中的杂质会吸收光的能量8/7/2022光纤损耗光纤损耗弯曲损耗弯曲损耗u光缆内核与覆层之间的不均匀会引起如图所示的损耗光缆内核与覆层之间的不均匀会引起如图所示的损耗8/7/2022光纤损耗光纤损耗u光纤的弯曲会造成损耗光纤的弯曲会造成损耗u光穿越叠层光穿越叠层弯曲损耗弯曲损耗8/7/2022光缆光缆u定义：用适当的材料和缆结构，对通信用光纤定义：用适当的材料和缆结构，对通信用光纤进行保护，使光纤免受机械和环境的影响和损进行保护，使光纤免受机械和环境的影响和损坏，适应不同场合。坏，适应不同场合。u光缆的主要特性：光缆中光纤的传

10、输特性，光光缆的主要特性：光缆中光纤的传输特性，光缆的机械特性，光缆的环境特性和光缆的电气缆的机械特性，光缆的环境特性和光缆的电气特性。特性。u机械特性：光缆的拉伸、压扁、冲击、反复弯机械特性：光缆的拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、卷绕等。曲、扭转、卷绕等。u环境特性：温度特性、滴流性能，热老化性能、环境特性：温度特性、滴流性能，热老化性能、渗水性能、阻燃、低温下弯曲性能和冲击性能，渗水性能、阻燃、低温下弯曲性能和冲击性能，耐电痕性能。耐电痕性能。 8/7/2022光缆分类光缆分类u分类：按光纤在光缆中的松紧自由状态不同，分类：按光纤在光缆中的松紧自由状态不同，分为紧结构、松结构、半紧半松结

11、构。分为紧结构、松结构、半紧半松结构。u按缆芯结构分：中心管式、层绞式、骨架式。按缆芯结构分：中心管式、层绞式、骨架式。u按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋、水底按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋、水底等。等。u按使用环境：按使用环境： 室外光缆：适用于架空、管道、直埋，室外光缆：适用于架空、管道、直埋， 室内光缆：适用于建筑物内使用的光缆，不填室内光缆：适用于建筑物内使用的光缆，不填充油膏充油膏8/7/2022光缆生产工艺流程图光缆生产工艺流程图8/7/2022光缆余长光缆余长u光缆余长形成的两种方法：光缆余长形成的两种方法：张力法张力法和和温差法温差法。 影响余长主要因素：影响余长主要因素

12、： 1、放纤张力；、放纤张力； 2、牵引轮直径；、牵引轮直径； 3、前后两段冷却水温差、前后两段冷却水温差 4、生产线速度；、生产线速度； 5、触变型填充油膏的温度和压力、粘度；、触变型填充油膏的温度和压力、粘度； 6、在双牵引生产线中，履带牵引和盘式牵引、在双牵引生产线中，履带牵引和盘式牵引的速度差。的速度差。8/7/2022二次余长二次余长u定义：当光缆被拉伸或收缩时，光纤从松套管定义：当光缆被拉伸或收缩时，光纤从松套管中心位置向内侧或外侧移动所能发生的变化。中心位置向内侧或外侧移动所能发生的变化。u作用：增强光缆的机械性能抗拉强度，提高温作用：增强光缆的机械性能抗拉强度，提高温度稳定性。

13、度稳定性。8/7/2022护套护套u分类：内护套、中护套、外护层分类：内护套、中护套、外护层u内护套：内护套：PEPE护套，侧重于防潮。护套，侧重于防潮。u外护套：各种铠装挤制高、中密度外护套：各种铠装挤制高、中密度聚乙烯或阻燃料、防蚁层等外护层，聚乙烯或阻燃料、防蚁层等外护层，侧重于抗侧压和耐磨。侧重于抗侧压和耐磨。8/7/2022护套护套u挤塑方式可分为：挤压式与挤管式挤塑方式可分为：挤压式与挤管式其区别为：其区别为：u挤压式：出胶速度慢，偏芯调节困难，绝缘厚挤压式：出胶速度慢，偏芯调节困难，绝缘厚薄不易控制，挤出的塑胶层结构紧密。薄不易控制，挤出的塑胶层结构紧密。u挤管式：塑料不是直接压

14、在缆芯上，而是沿着挤管式：塑料不是直接压在缆芯上，而是沿着管状尾径部分向前移动，易调偏芯，减小内应管状尾径部分向前移动，易调偏芯，减小内应力，降低护套的后收缩，先形成管状，然后经力，降低护套的后收缩，先形成管状，然后经拉伸再包覆在缆芯上。拉伸再包覆在缆芯上。8/7/2022光缆型号的命名方法光缆型号的命名方法u执行标准：执行标准：YD/T 908-2000YD/T 908-2000u1 1、型号的组成：由型式和规格两部分组成。、型号的组成：由型式和规格两部分组成。u2 2、型式由、型式由5 5个部分构成，各部分均用代号表示。个部分构成，各部分均用代号表示。其中结构特征指缆芯结构和光缆派生结构特

15、征。其中结构特征指缆芯结构和光缆派生结构特征。 n 1 1、分类、分类n 2 2、加强构件、加强构件n 3 3、结构特征、结构特征n 4 4、护套、护套n 5 5、外护层、外护层 8/7/2022光缆型号的命名方法光缆型号的命名方法3 3、分类的代号、分类的代号uGYGY通信用室（野）外光缆。通信用室（野）外光缆。uGMGM通信用移动式光缆。通信用移动式光缆。uGJGJ通信用室（局）内光缆。通信用室（局）内光缆。uGHGH通信用海底光缆。通信用海底光缆。uGTGT通信用特殊光缆。通信用特殊光缆。8/7/2022光缆型号的命名方法光缆型号的命名方法4、加强构件的代号加强构件的代号u加强构件指护套

16、以内或嵌入护套中用于加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。如同时有金属增强光缆抗拉力的构件。如同时有金属和非金属的加强构件，只表示为金属构和非金属的加强构件，只表示为金属构件结构特征。件结构特征。u（无符号）（无符号）金属加强构件。金属加强构件。u FF非金属加强构件。非金属加强构件。8/7/2022光缆型号的命名方法光缆型号的命名方法u5 5、缆芯和光缆的派生结构特征的代号。光缆结构特征应表示、缆芯和光缆的派生结构特征的代号。光缆结构特征应表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代

17、号表示，其组合代号按下列构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。相应的各代号自上而下的顺序排列。uDD光纤带结构。光纤带结构。uSS光纤松套结构光纤松套结构uJJ光纤紧套结构光纤紧套结构u（无符合）（无符合）层绞结构。层绞结构。uXX中心管结构中心管结构uTT填充式结构。填充式结构。uCC自承式结构。自承式结构。uBB扁平形状扁平形状uEE椭圆形状椭圆形状uZZ阻燃结构。阻燃结构。 8/7/2022光缆型号的命名方法光缆型号的命名方法6 6、护套的代号：、护套的代号：uYY聚乙烯护套聚乙烯护套uVV聚氯乙烯护套聚氯乙烯护套uUU聚氨脂护套聚氨脂护套u

18、AA铝铝- -聚乙烯粘接护套（简称为聚乙烯粘接护套（简称为A A护套）护套）uSS钢钢- -聚乙烯粘接护套（简称为聚乙烯粘接护套（简称为S S护套）护套）uWW夹带钢丝的钢夹带钢丝的钢- -聚乙烯粘接护套（简称为聚乙烯粘接护套（简称为W W护护套）套）8/7/2022光缆型号的命名方法光缆型号的命名方法7 7、外护层的代号：、外护层的代号：u其代号用两组数字表示，第一组表示铠装层，它其代号用两组数字表示，第一组表示铠装层，它可以是一位或二位数字理体制，第二组表示外被可以是一位或二位数字理体制，第二组表示外被层或外套，它应是一位数字。层或外套，它应是一位数字。代号代号铠装层铠装层0 0无铠装层无铠装层2 2绕包双钢带绕包双钢带3 3单细圆钢丝单细圆钢丝3333双细圆钢丝双细圆钢丝4 4单粗圆钢丝单粗圆钢丝4444双粗圆钢丝双粗圆钢丝5 5皱纹钢带皱纹钢带8/7/2022光缆型号的命名方法光缆型号的命名方法u8 8、外被层或外套、外被层或外套 代号代号外被层或外套外被层或外套1 1纤维外被纤维外被2 2聚氯乙烯套聚氯乙烯套3 3聚乙烯套聚乙烯套4 4聚乙烯套加覆尼龙套聚乙烯套加覆尼龙套5 5聚乙烯保护管聚乙烯保护管8/7/2022结束语结束语 谢谢 谢！谢！