第一部分光纤理论与光纤结构 Ub/ZzAwq
Whe-()pG{
一.光及其特性: .3&(Y
_@W1?;yD
1. 光是一种电磁波。 p<3<Zk 7~0
T^vhhfCUr
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。 :IucH%6V
OX%#8Lx
2.光的折射,反射和全反射。 RFoCM^
DLuaM?7
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。 )qe
rA
5Dzf[V^]`
二.光纤结构及种类: -Nn<pq
uVTacN%X
1.光纤结构: :w+vi7l$
=#=}|Q}
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。 @S:T8
*~}
xkv%4H>
2.数值孔径: )F Nn
p=odyf1hK
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)。 V>/,&~0
05g %5vHF
3.光纤的种类: 7hTpjox2
+abb[
A. 按光在光纤中的传输模式可分为: 单摸光纤和多模光纤。 7Mk>`4D'c
.>z1BP:(
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。 ?U+hse3e~
i&?\Pp;5-j
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。 t<ZBp0
lv9Tq5C
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`Ffd.
zw+RDo
μm。 n}t9Nf_
,H%[R+)
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: C+g}+
%P D}VF/Y
1300μm和1550μm。 HNCu:$Wr@
xy
b=7
C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。 r}es_9*~Z
;!G#Y
Oe
突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低,模间色散高。适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤由于模间色散很小,所以单模光纤都采用突变型。 ]YtN6Rq/
7e\Jg/FU
渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高模光按正弦形式传播,这能减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。 dNhbvzl(
L]8z6]j*
4.常用光纤规格: zjh:jrv~
Arm'0)B>
单模: 8/125μm, 9/125μm , 10/125μm 0|.jIix;
/(*Ucv2i}T
多模: 50/125μm 欧洲标准 [T,Hpt
o$eCd{HuX
62.5/125μm 美国标准 2Z%n
"z68
^lt2,x
工业,医疗和低速网络: 100/140μm, 200/230μm qZ'2M.;
yo/;@}g}
塑料: 98/1000μm 用于汽车控制。 =yz"xWH
}Nd1'BVf
三.光纤制造与衰减: G%FZTA6a
Le:C8^
1.光纤制造: 'tY(&&
DH%PkGn
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. r{^43g?
?'Hd0)yZ
2.光纤的衰减: yvj /u
c
]J'TebP=L5
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。 IdN3Ea]
rJkJ/9s
本征: 是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。 ?&;_>0P
W#~7X
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。 YLi6GY
sYBmL]Hr
挤压: 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 tT>LOI_z
?tL' X
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。 !u@P\8M}
Rx&O}>"E>l
不均匀: 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 hNsi
8/
Ht4O5yl"
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。 2H}y1bkW
xYCJO(&
四.光纤的优点: A5J41yH
S4`X^a}pY
1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 +/Y2\s
"WuUMt
2. 无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。 v:/\;2
#
:k=
3 不受电磁场和电磁辐射的影响。 9D+k71"+
Qy0w'L/@
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。 `DF49YP"~
Hp04apM:
5. 光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴场所。 d}zh.O5P!
G@#lf@M]
6. 使用环境温度范围宽。 D\&S {
V%s7*`U
7. 化学腐蚀,使用寿命长。 /nQuM05*Z
%]&$VVVh
第二部分 光 缆 Lo1ySLo$G
I2WP/
一. 光缆的制造: ^J#*sn
Lm~<BBp.
光缆的制造过程一般分以下几个过程: U%s@np
)gdLb}
1.光纤的筛选:选择传输特性优良和张力合格的光纤。 A6]X
aF
/]3[|
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。 gAWi&
0|FxSc
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)。 Rtz~:v%
dhob]8b
4.光缆绞合:将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。 x)Bbo9J
0>Snps3*Z
5.挤光缆外护套:在绞合的光缆外加一层护套。 8#yu.\N.xt
h8asj0
二. 光缆的种类:
Pd~=:4
Kh\ 7%>K#
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。 4F|79U #
IS&qFi}W|W
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。 I U"
"ktuq\a@
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。 [w'Q9\,p
p?y2j
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。 c%/b*nQ(=
?'TK~,dG/
(一) 光缆的户外施工: /RJ
e9{0hw7
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。 1v]%FC`
}w$2,r
gA
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。 o@zxzZWg
9y*] {IY
光缆转弯时,其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。 d j\Z}[
FSA%,b;U
1. 户外架空光缆施工: ~Mn3ADIb=
9Vm1q!lE
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。 sWo`dZ\6WB
5q0L<GOrj
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。 ZX:rqc
UmWXv#q\l
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。 7yfh4-1M
jXE:aWQht
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。 T06(Q[)
3@I0j/1#k1
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。 $o?U=
z)^|.
2. 户外管道光缆施工: HJAiQ[m5s
PK2;Ywk`
A. 施工前应核对管道占用情况,清洗、安放塑料子管,同时放入牵引线。 fQa*> **j;
WT ;2aS:
B. 计算好布放长度,一定要有足够的预留长度。详见下表: %,
psUOY
G(a5@9F
自然弯曲增加长度(m/km) nXRa_M(z8
人孔内拐弯增加长度(m/孔) =8T!ldVxES
接头重叠长度 mF;mJq<d
9Y,JYc#
(m/侧) RJWO h
局内预留长度 >8(i;)(3
Z&n[6aV'F
(m) y8~OkdlN#
注 M(I%y0
4$KDf;m@
5 *2X~NJCt
0.5~1 R!j #
8~10 UN.;w3`Oc
15~20 ,-e}Xw9
其它余留安设计预留 OS,!`8cw
/^.S
nqk
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。 jU&m*0nL
e-ta 7R4
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。 U.<j2Kum
Rs<q^w]
E. 光缆引入和引出处须加顺引装置,不可直接拖地。 s-"KABEE
]
]U )wg
D. 管道光缆也要注意可靠接地。 -O *_+8f
uB
I/3aQ
3. 直接地埋光缆的敷设: 7~XC_Yc1
2o?j{K
A. 直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘,标准见下表: |eu8;~A
fY00
B. 不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。 +\T8`iCFB
E#KZZ lbx
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。 eC!=4_lx)
64?HqO
6(
D. 敷设时可用人工或机械牵引,但要注意导向和润滑。 jKml:)k
x
[]ad"R
E. 敷设完成后,应尽快回土覆盖并夯实。 s>J5.Z7"'j
E5^\]`9P
4. 建筑物内光缆的敷设: dC({B3#e{
@Y/&qpo$#W
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。 `}?;Ow&2CY
O6G\0o
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。 hQ@k|3=Re
w.x&3aG
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。