第一部分光纤理论与光纤结构 vSH-hAk
(dV 7N
一.光及其特性： Vn_>c#B
x_/H
1. 光是一种电磁波。 F#qc#s
Y'R/|:YL@
可见光部分波长范围是： 390~760nm(毫微米).大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850，1300，1550三种。 y'JJ#7O=
>km$zfM2-
2.光的折射，反射和全反射。 <YCR^?hJSi
eQqCRXx
因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率)，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 =OKUSHu@V
W4h ]4X
二.光纤结构及种类： eq9qE^[Z&
`;m0GU68
1.光纤结构： j2 >WHh
M[_Ptqjb
光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)，最外是加强用的树脂涂层。 xq%BR[1
p-7?S^!l
2.数值孔径： LVL#qNIu
ICTjUQP
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&TCORNING)。 H3Zt 3l1u+
,.L o)[(
3.光纤的种类： 4(,X. GVY/
";n%^I}
A. 按光在光纤中的传输模式可分为： 单摸光纤和多模光纤。 8|\xU9VT
=H}}dC<)
多模光纤：中心玻璃芯教粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。单模光纤：中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。 NG4@L1f%
u}?{1B!
B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。 90H/Txq
azTiY@/
常规型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300 CKU)wJ5t
LXR>M>a`
μm。 (YYwn@NGj
T+!0`~`
色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如： T%YN( f
^vOEG;TR<-
1300μm和1550μm。 160BgFM
Bf W@f
C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。 X{h[
D2\Ep L/
突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。 |CBJ8],mT
z qd1G(tO
渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。 ~6O dw GWV
XhOg >
4.常用光纤规格： grJ(z)c
gf8~Zlq4v
单模： 8/125μm， 9/125μm ， 10/125μm Jp~[D m
Maiy d
多模： 50/125μm 欧洲标准 K-@cn*6
) _Iu 7b
62.5/125μm 美国标准 [-#q 'S
5ai$W`6
工业，医疗和低速网络： 100/140μm， 200/230μm fs#9*<]m
J^pq<
塑料： 98/1000μm 用于汽车控制。 1L3 $h0i
j<L !(6B
三.光纤制造与衰减： Uz `OAb
l!} 7GWj
1.光纤制造： t & 5s .
miY=xwK&
现在光纤制造方法主要有：管内CVD(化学汽相沉积)法，棒内CVD法，PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法. pJQ_G`E
w4UJXc
2.光纤的衰减： tYUo ;V
C3C&hq\%
造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。 D:N\K/p
l hF)$M
本征： 是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。 #5^S @}e
S&'-wA Ed
弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。 2(Nf$?U @0
u4[rA2Bf8E
挤压： 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 4}<[4]f?|
,u.A[{@py
杂质： 光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。 + a'nP=e&
v0%FG9Gk
不均匀： 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 4uv*F:eo
p4Xhs@.k
对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。 BM02k\%
,k,+UisG
四.光纤的优点： 2 :6lr4{uY
e~$aJO@B.R
1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 /,ISx }
sg_%=;
2. 无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。 #-g2p?+i&
#23($CSE
3 不受电磁场和电磁辐射的影响。 `Fb%v Y f
FF30 VlJ
4. 重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8 吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆直径为0.5英寸，重量450P/KM。 m =MM
4'L.I%#tZ
5. 光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。 fvoPV &:
t\-;n:p-
6. 使用环境温度范围宽。 #:[C F:
@P<Mc )o^
7. 化学腐蚀，使用寿命长。 oX6( )FR
D (Q=EdlO
第二部分 光 缆 -$(2Z[
p @+D$
一. 光缆的制造： y~rtYI
V}q=!zz
光缆的制造过程一般分以下几个过程： = /=?l
W_| 7hwr
1.光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。 >]?!9 @#IH
O J)XJL
2.光纤的染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。 x )e(g}n
/#e-x|L
3.二次挤塑：选用高弹性模量，低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶，最后存放几天(不少于两天)。 X@@ 7Qk
t~
z;G%a
4.光缆绞合：将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。 |`@ 7G`x
c.;<+dYsm*
5.挤光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。 PKt;]T0
8?$XT
二. 光缆的种类： Kl*/{&,P
~G 8haN4
1.按敷设方式分有：自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。 V(6Ql
j7
#h2 qrX&+
2.按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。 F3 <Ip~K
e `IL7$
3.按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。 lC=T{rR
Zex`n:Wl?j
三. 光缆的施工：多年来，做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。 8|IlJiJ~v
6Vy4]j dT5
（一） 光缆的户外施工： Ly`FU)
^ V8?6E
较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。 5`1p
?
a O(&<
必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。 L7$1 rO<
#|acRZ9
}
光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。 *!yY7 ~#
O *hQP*Rs
1. 户外架空光缆施工： &^])iG,Ew
w:@W/e*9N
A. 吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。 Ve\P ,.
X6EnC5 7
B. 吊线缠绕式架空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。 #:} mi;{
3 bl l9Ey
C. 自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。 )zvjsx*e=J
`'/1Ij+
D. 架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。 uE,j$d
?bl9e&/!
E. 要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要每公里有3个接地点，甚至选用非金属光缆。 0tP{K
tcj3x<
2. 户外管道光缆施工： fZrB!\Q
Z}$ 1~uyw
A. 施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。 N PE7AdB8
-n`2>L1
B. 计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见下表： (Ei} :6,}
H.[t&VO
自然弯曲增加长度(m/km) &%` 0&y
人孔内拐弯增加长度(m/孔) 7B#HF?,?
接头重叠长度 c:_dW;MJ0
9l:v Vp7Uk
(m/侧) H4g1@[{|0O
局内预留长度 vK8!V7o~h%
aDjYT/`l
(m) ?E.MP7Y# V
注 [f r!J?/@
$C9['GGR
5 G0pqiU6
0.5~1 >Gxh=**F
8~10 &3bh K5P
15~20 "0Yb
2> F
其它余留安设计预留 k= oCpXq^
=FXq=x%9+
C. 一次布放长度不要太长(一般2KM)，布线时应从中间开始向两边牵引。 P(Q}r 7F~(
=fy'w3m
D. 布缆牵引力一般不大于120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。 hwd{ ^
:A]CD (
E. 光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。 4W36VtQ@E
ue"e><c6 :
D. 管道光缆也要注意可靠接地。 3\&I7o3V
CGJ>j}C
3. 直接地埋光缆的敷设： L$
ZZ]?7j
2U `g[1
A. 直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表： P/doNv}iG
t Ai?B jo
B. 不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。 BZAF;j
X16r$~Pb
C. 沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。 }R2afTn[;
ud GZ%Mr_
D. 敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。 Ue2k^a*Ww
<l"rn M%
E. 敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。 @[w.!GW%
"y$s`n4Mj
4. 建筑物内光缆的敷设： 9:]|TIPi
3pI )
A. 垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。 +]jJ: V
8Xk,Nbcqt
B. 光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。 pJPP6Be<
,S\AUU t%
C. 在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。
