第一部分光纤理论与光纤结构 3JW9G0 4.
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一.光及其特性： QX%m4K/a
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1. 光是一种电磁波。 V EY !0PIj
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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。 >[|:cz
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2.光的折射，反射和全反射。
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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。 bG ^eP :r
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二.光纤结构及种类： DDAqg x
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1.光纤结构： w41#? VC/
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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。 nr&G4t+%Hv
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2.数值孔径： P]Gsc
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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)。 7h&xfrSrD
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3.光纤的种类： =m} {g/Bk
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A. 按光在光纤中的传输模式可分为： 单摸光纤和多模光纤。 yr sP'th
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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。 $Z{ fKr
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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。 *3"C"4S
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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 {g/\ 5Z\b
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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： Kq{s^G
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1300μm和1550μm。 |{ 9"n<JW
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C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。 @Wx_4LOhf
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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。 :hMuxHr
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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。 W:5m8aE\
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4.常用光纤规格： :eIB K
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单模： 8/125μm， 9/125μm ， 10/125μm 4 uNcp0
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多模： 50/125μm 欧洲标准 sXhtn' <v
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62.5/125μm 美国标准 J puW
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工业，医疗和低速网络： 100/140μm， 200/230μm 8<]> q
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塑料： 98/1000μm 用于汽车控制。 zb;' }l;+
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三.光纤制造与衰减： (b{
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1.光纤制造： W1: o2 C7
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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. {Or|] 0
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2.光纤的衰减： Z&.FJZUP
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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。 `E|IMUB~
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本征： 是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。 S>"d UM
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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。 + u)'
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挤压： 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 $~:hv7%
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杂质： 光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。 ikx SWO_Y=
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不均匀： 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 Pu 9.Uwx
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对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。 W:) M}}& H
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四.光纤的优点： [j![R
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1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 ,U7hzBj8k
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2. 无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。 st+Kz uK
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3 不受电磁场和电磁辐射的影响。 d9^=#ot
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4. 重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8 吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆直径为0.5英寸，重量450P/KM。 b u hxC5i%
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5. 光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。 {==Q6BG*
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6. 使用环境温度范围宽。 DX!$k[
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7. 化学腐蚀，使用寿命长。 J`x9 XWYw
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第二部分 光 缆 Tl1?5
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一. 光缆的制造： 9<YB &:<
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光缆的制造过程一般分以下几个过程： K3X y%pqR#
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1.光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。 !l\pwfXP&%
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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。 :heJ5* !,
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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)。 9z-"JnM
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4.光缆绞合：将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。 w%ip"GT,
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5.挤光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。 )l"0:1I g
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二. 光缆的种类： y%GV9
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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。 }.hBmhnZmI
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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。 ^Uf`w7"iY
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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。 YW 'Y=*
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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。 AH}
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（一） 光缆的户外施工： >2 |#b
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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。 980+Y
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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。 %z.G3\s0
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光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。 ,S8Vfb &
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1. 户外架空光缆施工： ZHBwoC#5}
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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。 J\%:jg( m
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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。 OYzJE@r^
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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。 z=xHk |+'
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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。 kj8zWG4KH
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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。 = MXF`k^}
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2. 户外管道光缆施工： ! Q#b4 f
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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。 b^xf ,`D
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B. 计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见下表： V.4j?\#%
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自然弯曲增加长度(m/km) A/QVotcU
人孔内拐弯增加长度(m/孔) <|8 l ;
接头重叠长度 m^=,
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(m/侧) oY ] VP+b!
局内预留长度 {)[i\=,`{
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注 q5 A+%#
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0.5~1 79V5{2Y*U
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其它余留安设计预留 miKi$jC}vq
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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。 :+5afv}
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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。 E, |n'
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E. 光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。
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D. 管道光缆也要注意可靠接地。 Q. Xs Y.{
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3. 直接地埋光缆的敷设： g5V r2
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A. 直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表： $SXxAS 1
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B. 不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。 vz:0"y
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C. 沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。 c-T
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D. 敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。 J*Hn/m
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E. 敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。 L8zqLD i&
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4. 建筑物内光缆的敷设： ]*@$%iCPE
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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。 Zz-;jk X)
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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。 Yel(}Ny
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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。
