第一部分光纤理论与光纤结构 S*n5d >;
cY+fZ=
一.光及其特性: w15a~\Qu
VN09g&
1. 光是一种电磁波。 yOD=Vc7i
C/
VHzV%q
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。 jHob{3
^d#
AU7V|
2.光的折射,反射和全反射。 3rMi:*?
.5>]DZn6
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。 >KQ/ c
c0l?+:0M
二.光纤结构及种类: ]2ab~
gr
cxQ %tL+S&
1.光纤结构: 'w1ll9O
P_H2[d&/>D
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。 @/N]_2@8;
KXz7l\1Gb
2.数值孔径: G,+3(C
Bx)!I]gi_
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)。 {|0YcL
}s"].Xm^2
3.光纤的种类: &*8.%qe;
?N9Z;_&^.
A. 按光在光纤中的传输模式可分为: 单摸光纤和多模光纤。 7'8G,|&:*
3=?,Dv0P
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。 YnU*MC}
9Y:.v@:}0
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。 Gh6U<;V?*
X]2x0
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 JoG(Nk]
eVX/<9>
μm。 #y"LFoJn
GBBp1i
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: oV9{{
YIIc@)
1300μm和1550μm。 TtWzjt
0dsL%G~/N
C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。 `2\:b^h
6~>h;wC
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。 hW~UJ/$
OaT]2o
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。 A|4
3W=
"1>w\21
4.常用光纤规格: Q t>|TGz
M(C$SB>
单模: 8/125μm, 9/125μm , 10/125μm '~7zeZ'
C%ZPWOc_8
多模: 50/125μm 欧洲标准 r}(m jC"o
6#qt%t%?D
62.5/125μm 美国标准 ^xScVOdP
>[nR$8_J-l
工业,医疗和低速网络: 100/140μm, 200/230μm F|'u0JQ)$
GJU9[
塑料: 98/1000μm 用于汽车控制。 I\M
}Dxpp
Chad}zU`
三.光纤制造与衰减: VV54$a
a3A3mBw
1.光纤制造: o!&+ _BKw
0`v-pL0|
现在光纤制造方法主要有:管内CVD(化学汽相沉积)法,棒内CVD法,PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法. %h,&N D
C CLc,r>)
2.光纤的衰减: OTAe#]#
6kAGOjO
造成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,挤压,杂质,不均匀和对接等。 xTH3g^E
K W
ZEi?
本征: 是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。 3xdJ<Lrq
W1LR ,:$
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。 d0Ubt
z
yp3+|
挤压: 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 %] :ZAmN
mfffOG
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。 >lyE@S sA
Jk7 Am-.0
不均匀: 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 paMK]-
Lm<WT*@
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。 \L}7.fkb8
Z( "-7_
四.光纤的优点: 62Tel4u
"(dI/}
1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 Aeo=m}C;
i]4n YYS
2. 无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。 |QR9#Iv
1;B&R89}
3 不受电磁场和电磁辐射的影响。 @o#Yq
n3Y
L.JL4;U P
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。 @[f$MRp\
>#gDk K
5. 光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴场所。 Br{(sL0e
lF40n4}
6. 使用环境温度范围宽。 WIAukM8~
PRFl%M.H`
7. 化学腐蚀,使用寿命长。 ?|
6sTu!
cW"DDm
g
第二部分 光 缆 !"-.D4*r
_2}~Vqb+
一. 光缆的制造: |;d#k+/;
|YV> #l
光缆的制造过程一般分以下几个过程: h^1!8oOYD
G+k wG)K
1.光纤的筛选:选择传输特性优良和张力合格的光纤。 ;KEie@Ry
=w"Kkj>%oh
2.光纤的染色:应用标准的全色谱来标识,要求高温不退色不迁移。 OA} r*Wz
SXvflr] =m
3.二次挤塑:选用高弹性模量,低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子,将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶,最后存放几天(不少于两天)。 s aHY9{)
8K8jz9.s
4.光缆绞合:将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。 WB<MU:.Vc
S;D]ym
5.挤光缆外护套:在绞合的光缆外加一层护套。 L
8;H_:~_'
gSj0+|
二. 光缆的种类: dD~H ft
loE;q}^
1.按敷设方式分有:自承重架空光缆,管道光缆,铠装地埋光缆和海底光缆。 Dfc%
jWbA
\DBEs02
2.按光缆结构分有:束管式光缆,层绞式光缆,紧抱式光缆,带式光缆,非金属光缆和可分支光缆。 q"DHMZB
19pFNg'kA
3.按用途分有:长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。 ,`k6@4
qK2jJ3)>
三. 光缆的施工:多年来,做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。 ]l +<-
#sg
dMrVQ
(一) 光缆的户外施工: sX3qrRY
Qnt9x,1m_
较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的,还要注意土地的使用权,架设的或地埋的可能性等。 Uq{$j5p8
:xbj&
l
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。 |-S+ x]9
:*DWL!a
光缆转弯时,其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。 /0fHkj/J=B
kt\,$.v8
1. 户外架空光缆施工: y65lbl%Zn
E`hR(UL
?
A. 吊线托挂架空方式,这种方式简单便宜,我国应用最广泛,但挂钩加挂、整理较费时。 X Z3fWcw[
jAv3qMQA
B. 吊线缠绕式架空方式,这种方式较稳固,维护工作少。但需要专门的缠扎机。 iVf7;M8O
2mMi=pv9
C. 自承重式架空方式,对线干要求高,施工、维护难度大,造价高,国内目前很少采用。 ?~.:C'
mO(Y>|mm
D. 架空时,光缆引上线干处须加导引装置,并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。 4GG>n
!_~/Y/M
E. 要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要每公里有3个接地点,甚至选用非金属光缆。 XzqB=iX
a^E>LJL
2. 户外管道光缆施工: ocMTTVo
bmi",UZ:F
A. 施工前应核对管道占用情况,清洗、安放塑料子管,同时放入牵引线。 .XRe:\8mc
^8]7
B. 计算好布放长度,一定要有足够的预留长度。详见下表: ~ qaT
jSP
fkImX:|q
自然弯曲增加长度(m/km) 3/uvw>$
人孔内拐弯增加长度(m/孔) UUZm]G+
接头重叠长度 @p}_"BHYWt
B!8X?8D
(m/侧) 1^V.L+0s]
局内预留长度 }|N88PN
}~ N\A
(m) ?TIi0;h
注 3 |LRb/|
BYHyqpP9
5 WPlf8* -fQ
0.5~1 f&$;iE
8~10 &(l.jgqg&
15~20 \*qradgx$
其它余留安设计预留 PApr8Xe
$sg- P|Wo
C. 一次布放长度不要太长(一般2KM),布线时应从中间开始向两边牵引。 d#$Pf=}
e6tU8`z
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。 PYs0w6o
1OMaY5F
E. 光缆引入和引出处须加顺引装置,不可直接拖地。 R^sgafGl=
Nq\)o{<1
D. 管道光缆也要注意可靠接地。 br
3-.g
8'bZR]
3. 直接地埋光缆的敷设: 9 BU#THDm
BD}%RTeWKq
A. 直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘,标准见下表: ;;XY&