第一部分光纤理论与光纤结构 S2'`|uI
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一.光及其特性： ,5 eH2W
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1. 光是一种电磁波。 iHE0N6%q
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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。 *Z]5!$UpC
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2.光的折射，反射和全反射。 CJMaltPp&
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因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率)，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 6( N.T+;]
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二.光纤结构及种类： ;Cr_NP[8|j
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1.光纤结构： g x!*O<|e4
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光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)，最外是加强用的树脂涂层。 ^8?j~&u$F
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2.数值孔径： \LO_Nu9
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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)。 !
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3.光纤的种类： [2GXAvXsT
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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。 \6`v.B&v
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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。 Tjnt(5 g
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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。 X'V+^u@W
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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 8_xnWMOe
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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： 0s 860Kn
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1300μm和1550μm。 zc6H o
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C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。 jA4PDH f+
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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。 n_< mPU
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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。 oJP< 'l1
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4.常用光纤规格： ]UK`?J=t2g
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单模： 8/125μm， 9/125μm ， 10/125μm "Jb3&qdU
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多模： 50/125μm 欧洲标准 $GQphXb$
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62.5/125μm 美国标准 ?V#G x> \
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工业，医疗和低速网络： 100/140μm， 200/230μm M6 # \na
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塑料： 98/1000μm 用于汽车控制。 zLh Fbyn(
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三.光纤制造与衰减： Xa4GqV9M/-
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1.光纤制造： 2bWUa~%B
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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. a]`itjL^
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2.光纤的衰减： Was'A+GZ
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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。 f:xUPH?+
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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。 f7Yz>To
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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。 d;{y`4p)s
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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。 p:B
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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。 pqJ)G;%9
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不均匀： 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 P2On k l
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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。 | B
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四.光纤的优点： %8
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1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 Khj=llo,
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2. 无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。 ?!H)zz6y
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3 不受电磁场和电磁辐射的影响。 ovz#
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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。 > =Jsv
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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。 C,.-Q"juH
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6. 使用环境温度范围宽。 ?s%v 3T
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7. 化学腐蚀，使用寿命长。 AQe !Sqg'
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第二部分 光 缆 K}N a3}m
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一. 光缆的制造： ~Zmi(Ra
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光缆的制造过程一般分以下几个过程： E`tQe5K
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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。 |# V(p^
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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。 qC..\{z
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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)。 ?g N9kd)
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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。 VJg,~lQN#t
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5.挤光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。 EI \v
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二. 光缆的种类： 2 h< U
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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。 Pcdf$a"`
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2.按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。 Xem5@
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3.按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。 |!Fk 2Je,
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三. 光缆的施工：多年来，做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。 f^?uY8<
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（一） 光缆的户外施工： (]XbPW
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较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。 IA2GUnUhu
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必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。 f ;wc{qy
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光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。 +T2HE\
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1. 户外架空光缆施工： k2p'G ')H
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A. 吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。 q^*6C[G B
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B. 吊线缠绕式架空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。 %b =p< h'(
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C. 自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。 9U^$.Lb
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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。 {6O0.}q]&
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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。 ru{f]|
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2. 户外管道光缆施工： BS7J#8 cu
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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。 @Tr&`Hi
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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： 6>,#
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自然弯曲增加长度(m/km) k|FSz#Y
人孔内拐弯增加长度(m/孔) 62kb2C
接头重叠长度 {1 55b0
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局内预留长度 w!`Umll2
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注 `f)(Y1%.
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其它余留安设计预留 t3b@P4c \
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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。 *eUc.MX6x
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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。 J :S'uxM
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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。 -$YJfQE6G
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D. 管道光缆也要注意可靠接地。 J`o Tes ,
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3. 直接地埋光缆的敷设： [X/(D9J
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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： _%Z P{5D>
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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。 BU6Jyuwn
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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。 (oaYF+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。 ^o d<JD4
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E. 敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。 2o5;Uz1{
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4. 建筑物内光缆的敷设： f z}?*vPW
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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。 &5Y_>{,
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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。 it1 /3y
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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。
