第一部分光纤理论与光纤结构 {WQq}-(
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一.光及其特性: ]n;1x1'
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1. 光是一种电磁波。 Qs%B'9")
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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。 BEUK}T K4
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2.光的折射,反射和全反射。 Y%@hbUc}x9
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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。 }gv8au<
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二.光纤结构及种类: 2: SO_O4C
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1.光纤结构: aJzLrX
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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。 pr&=n;_ n
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2.数值孔径: ]{GDS! )
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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)。 x#*QfE/E(@
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3.光纤的种类: SwW['c'*]B
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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。 H43MoC
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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。 R[jEvyD>(
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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。 ^5; `-Ky
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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 ,|h)bg7.
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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: )Xtnk
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1300μm和1550μm。 j Ux
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C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。 bB}5U@G|
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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。 AUe# RP
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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。 SUM4Di7
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4.常用光纤规格: ,9D+brm
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单模: 8/125μm, 9/125μm , 10/125μm ,Lr<)p
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多模: 50/125μm 欧洲标准 '#/G,%m<!i
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62.5/125μm 美国标准 De&6 9
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工业,医疗和低速网络: 100/140μm, 200/230μm OEx^3z^
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塑料: 98/1000μm 用于汽车控制。 pmWr]G3,*
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三.光纤制造与衰减: ^Yj xeNY
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1.光纤制造: k%]=!5F
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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. Uyx!E4pl(
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2.光纤的衰减: 6/V3.UP-
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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。 ]n."<qxeT
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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。 *^%Q0mU[
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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。 4;`oUt'.
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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。 3"n\8#X{
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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。 o]:3H8
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不均匀: 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 n_ lo`
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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。 ?;/^Ya1;Z
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四.光纤的优点: D%6;^^WyUx
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1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 >{\7&}gz
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2. 无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。 <\kr1qHH
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3 不受电磁场和电磁辐射的影响。 FFdBtB
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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。 !*6CWV0
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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。 L|bwZ,M=}?
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6. 使用环境温度范围宽。 .`>y@p!
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7. 化学腐蚀,使用寿命长。 <! )**
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第二部分 光 缆 2^i(gaXUQ
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一. 光缆的制造: ~3uP6\F
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光缆的制造过程一般分以下几个过程: T)r9-wOq
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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。 M1KqY: 9E
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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。 ,#pXpAz/
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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)。 e=O,B8)_
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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。 S)DnPjN{
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5.挤光缆外护套:在绞合的光缆外加一层护套。 bV,}Pp+/"!
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二. 光缆的种类: 6{txm+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。 Ol!ntNhXm
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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。 =:~R=/ZXk
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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。 ,G)r=$XU
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三. 光缆的施工:多年来,做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。 h<$MyN4]g
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(一) 光缆的户外施工:
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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。 AvW:<}a,
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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。 x)@G;nZ
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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。 6Oy$gW)
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1. 户外架空光缆施工: I"GB<oB
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A. 吊线托挂架空方式,这种方式简单便宜,我国应用最广泛,但挂钩加挂、整理较费时。 x9JD\vZ
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B. 吊线缠绕式架空方式,这种方式较稳固,维护工作少。但需要专门的缠扎机。 D|{jR~J)xK
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C. 自承重式架空方式,对线干要求高,施工、维护难度大,造价高,国内目前很少采用。 <[-nF"Q
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D. 架空时,光缆引上线干处须加导引装置,并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。 !_Wi!Vr_
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E. 要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要每公里有3个接地点,甚至选用非金属光缆。 Q637N|01
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2. 户外管道光缆施工: -X"p:=;j
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A. 施工前应核对管道占用情况,清洗、安放塑料子管,同时放入牵引线。 x U4 +|d
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B. 计算好布放长度,一定要有足够的预留长度。详见下表: 6}!#;@D~
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自然弯曲增加长度(m/km) jWrj?DV,2N
人孔内拐弯增加长度(m/孔) LA}Syt\F
接头重叠长度 }n>p4W"OM
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(m/侧) A|<jX}
局内预留长度 s*-n^o-
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注
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其它余留安设计预留 mjW8Q\D
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C. 一次布放长度不要太长(一般2KM),布线时应从中间开始向两边牵引。 ,X`)ct
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D. 布缆牵引力一般不大于120kg,而且应牵引光缆的加强心部分,并作好光缆头部的防水加强处理。 -;^j:L{
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E. 光缆引入和引出处须加顺引装置,不可直接拖地。 "eB$k40-
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D. 管道光缆也要注意可靠接地。 e&&53?
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3. 直接地埋光缆的敷设: 7/I, HxXp!
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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: 5kCUaPu
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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。 e4?>-
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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。 --$
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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。 :bwjJ}F
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E. 敷设完成后,应尽快回土覆盖并夯实。 ,$s8GAmq
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4. 建筑物内光缆的敷设: _`&m\Qe>
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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。 bk;?9%TW
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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。 Azl&m