光纖通信第02章

1、 第二章第二章 光纖和光纜光纖和光纜 2.1 光纖的結(jié)構(gòu)與類型光纖的結(jié)構(gòu)與類型 2.1.1 2.1.1 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu) 光纖光纖( (Optical Fiber)Optical Fiber) ，即光導(dǎo)纖維，是用，即光導(dǎo)纖維，是用 來導(dǎo)光的透明介質(zhì)纖維。一根來導(dǎo)光的透明介質(zhì)纖維。一根實用化實用化的光纖一的光纖一 般可以分為三部分：折射率較高的般可以分為三部分：折射率較高的纖芯纖芯、折射、折射 率較低的率較低的包層包層和外面的和外面的涂覆層涂覆層，如圖，如圖2.12.1所示。所示。 圖圖2.1 光纖結(jié)構(gòu)示意圖光纖結(jié)構(gòu)示意圖 2.1.2 2.1.2 光纖的類型光纖的類型 光纖的分類方法很多，除

2、了光纖的分類方法很多，除了ITUTITUT的國際的國際 建議之外，還可以建議之外，還可以按照光纖截面折射率分按照光纖截面折射率分 布布、按照光纖中傳輸模式數(shù)的多少按照光纖中傳輸模式數(shù)的多少、光纖光纖 使用的材料使用的材料或或傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩL傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩL來分類。來分類。 1. 按光纖截面上折射率分布分類按光纖截面上折射率分布分類 按照截面上折射率分布的不同可以將按照截面上折射率分布的不同可以將 光纖分為光纖分為階躍型光纖階躍型光纖(Step-Index Fiber， SIF)和和漸變型光纖漸變型光纖(Graded-Index Fiber， GIF)，其折射率分布如其折射率分布如圖圖2.2所示。所

3、示。 2. 按傳輸模式的數(shù)量分類按傳輸模式的數(shù)量分類 按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光 纖分為纖分為多模光纖多模光纖(Multi-Mode Fiber，MMF) 和和單模光纖單模光纖(Single Mode Fiber，SMF)。 圖圖2.2 光纖的折射率分布光纖的折射率分布 圖2.3 光在階躍折射率多模光纖中的傳播 圖2.4 光在漸變折射率多模光纖中的傳播 在一定的工作波上，當有多個模式在光纖中傳在一定的工作波上，當有多個模式在光纖中傳 輸時，則這種光纖稱為輸時，則這種光纖稱為多模光纖多模光纖。 單模光纖單模光纖是只能傳輸一種模式的光纖，單模光是只能傳輸一種模

4、式的光纖，單模光 纖只能傳輸纖只能傳輸基?；? (最低階模最低階模) )，不存在模間時延，不存在模間時延 差，具有比多模光纖大得多的帶寬，這對于高差，具有比多模光纖大得多的帶寬，這對于高 碼速傳輸是非常重要的。碼速傳輸是非常重要的。 幾種典型的特種單模光纖如圖幾種典型的特種單模光纖如圖2.52.5所示所示 2a 2a n1 n 2 n3 (a)(b)(b) 圖 2.5典型特種單模光纖 (a) 雙包層； (b) 三角芯； (c) 橢圓芯 3. 3. 按光纖的工作波長分類按光纖的工作波長分類 按光纖的工作波長可以將光纖分為按光纖的工作波長可以將光纖分為短波長光纖短波長光纖 (850nm)、長波長

5、光纖長波長光纖(1310nm)和和超長波超長波 長光纖長光纖(1550nm)。 4. 4. 按按ITU-TITU-T建議分類建議分類 按照按照ITU-TITU-T關(guān)于光纖類型的建議，可以將光纖關(guān)于光纖類型的建議，可以將光纖 分為分為G.651G.651光纖光纖( (漸變型多模光纖漸變型多模光纖) )、G.652G.652光纖光纖 ( (常規(guī)單模光纖常規(guī)單模光纖) )、G.653G.653光纖光纖( (色散位移光纖色散位移光纖) )、 G.654G.654光纖光纖( (截止波長光纖截止波長光纖) )和和G.655G.655( (非零色散非零色散 位移光纖位移光纖) )光纖。光纖。 5. 5.按制

6、造材料分按制造材料分 石英光纖、塑料光纖石英光纖、塑料光纖、多成分玻璃光纖等。、多成分玻璃光纖等。 2.1.2.1.3 3 光纖的制造工藝光纖的制造工藝 光纖是由圓柱形預(yù)制棒拉制而成的，因而光光纖是由圓柱形預(yù)制棒拉制而成的，因而光 纖的生產(chǎn)工藝包括纖的生產(chǎn)工藝包括預(yù)制棒的制造預(yù)制棒的制造和和拉絲工藝拉絲工藝。 化學(xué)汽相沉積法（化學(xué)汽相沉積法（MCVD)MCVD)是目前使用最廣是目前使用最廣 泛的預(yù)制棒生產(chǎn)工藝泛的預(yù)制棒生產(chǎn)工藝。 2.2 光纖傳輸原理光纖傳輸原理 2.2.1 2.2.1 基本光學(xué)定義和定律基本光學(xué)定義和定律 光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，其傳播速光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，其

7、傳播速 度為度為 v= c /n 式中：式中：c2.997105km/s，是光在真空中是光在真空中 的傳播速度；的傳播速度；n是介質(zhì)的折射率是介質(zhì)的折射率( (空氣的折射空氣的折射 率為率為1.00027，近似為，近似為1；玻璃的折射率為；玻璃的折射率為1.45 左右左右) )。 反射定律：反射定律：反射光線位于入射光線和法線所決反射光線位于入射光線和法線所決 定的平面內(nèi)，反射光線和入射光線處于法線的定的平面內(nèi)，反射光線和入射光線處于法線的 兩側(cè)，并且反射角等于入射角，即：兩側(cè)，并且反射角等于入射角，即：=。 折射定律：折射定律：折射光線位于入射光線和法線所決折射光線位于入射光線和法線所決 定

8、的平面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的定的平面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的 兩側(cè)，且滿足：兩側(cè)，且滿足： n1sin1=n2sin2 2.2.2 2.2.2 光纖中光的傳播光纖中光的傳播 一束光線從光纖的入射端面耦合進光纖時，光一束光線從光纖的入射端面耦合進光纖時，光 纖中光線的傳播分纖中光線的傳播分兩種兩種情形：一種情形是光線情形：一種情形是光線 始終在一個包含光纖中心軸線的平面內(nèi)傳播，始終在一個包含光纖中心軸線的平面內(nèi)傳播， 并且一個傳播周期與光纖軸線相交兩次，這種并且一個傳播周期與光纖軸線相交兩次，這種 光線稱為光線稱為子午射線子午射線，那個包含光纖軸線的固定，那個包含光纖軸線的固定

9、 平面稱為子午面；另一種情形是光線在傳播過平面稱為子午面；另一種情形是光線在傳播過 程中不在一個固定的平面內(nèi)，并且不與光纖的程中不在一個固定的平面內(nèi)，并且不與光纖的 軸線相交，這種光線稱為軸線相交，這種光線稱為斜射線斜射線。 1. 子午射線在階躍型光纖中的傳播子午射線在階躍型光纖中的傳播 階躍型光纖是由半徑為階躍型光纖是由半徑為a、折射率折射率 為常數(shù)為常數(shù)n1的纖芯和折射率為常數(shù)的纖芯和折射率為常數(shù)n2的的 包層組成，并且包層組成，并且n1n2，如圖如圖2.6所示。所示。 圖圖2.6 光線在階躍型光纖中的傳播光線在階躍型光纖中的傳播 2. 子午射線在漸變型光纖中的傳播子午射線在漸變型光纖中的

10、傳播 漸變型光纖與階躍型光纖的區(qū)別在于漸變型光纖與階躍型光纖的區(qū)別在于 其纖芯的折射率不是常數(shù)，而是隨半徑其纖芯的折射率不是常數(shù)，而是隨半徑 的增加而遞減直到等于包層的折射率。的增加而遞減直到等于包層的折射率。 因此光線在漸變型光纖中的傳輸路徑是因此光線在漸變型光纖中的傳輸路徑是 曲線。曲線。 3. 3. 斜射線在光纖中的傳播斜射線在光纖中的傳播 斜射線在光纖中的傳播也滿足光傳播的斜射線在光纖中的傳播也滿足光傳播的 三大定律，只不過不能用二維的平面圖三大定律，只不過不能用二維的平面圖 直觀的表示出來。直觀的表示出來。 2.2.2.2.3 3 光纖傳輸?shù)牟▌永碚摴饫w傳輸?shù)牟▌永碚?所謂光纖傳輸?shù)?/p>

11、波動理論就是研究光在所謂光纖傳輸?shù)牟▌永碚摼褪茄芯抗庠?光纖中傳播時的電磁場分布情況。光纖中傳播時的電磁場分布情況。 設(shè)光纖沒有損耗，折射率設(shè)光纖沒有損耗，折射率n n變化很小，在光纖中傳播變化很小，在光纖中傳播 的是角頻率為的是角頻率為的單色光，電磁場與時間的單色光，電磁場與時間t t的關(guān)系為的關(guān)系為exp exp (j (j tt) )，則標量波動方程為，則標量波動方程為 ： 0)( 22 E c n E 0)( 22 H c n H 選用柱面坐標系，將上面的方程組在柱面坐選用柱面坐標系，將上面的方程組在柱面坐 標系中展開得到電場在標系中展開得到電場在z方向的分量方向的分量Ez的波動方的波

12、動方 程為程為 磁場分量磁場分量Hz的方程完全相同，不再列出。的方程完全相同，不再列出。 解方程，求出解方程，求出Ez和和Hz，再通過麥克斯韋方程組，再通過麥克斯韋方程組 求出其他電磁場分量，就得到任意位置的電場和求出其他電磁場分量，就得到任意位置的電場和 磁場。磁場。 0)( 11 2 2 2 2 2 22 2 Z ZZZZ E c nw Z EE rr E rr E 光纖的主要特性參數(shù)包括：數(shù)值孔徑、光纖的主要特性參數(shù)包括：數(shù)值孔徑、 歸一化頻率、截止波長、模場直徑、色歸一化頻率、截止波長、模場直徑、色 散特性、損耗特性及傳輸帶寬。散特性、損耗特性及傳輸帶寬。 2.3 光纖的特性參數(shù)光纖的

13、特性參數(shù) 一、一、 數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑 （1 1）階躍型光纖的數(shù)值孔徑）階躍型光纖的數(shù)值孔徑 其中=(n1-n2)/n1為纖芯與包層相對折為纖芯與包層相對折 射率差射率差 2 1 2 2 2 1 nnnNA （2 2）漸變型光纖的數(shù)值孔徑）漸變型光纖的數(shù)值孔徑(本地數(shù)值孔徑）本地數(shù)值孔徑） 2 2 2 )()(nrnrNA 二、歸一化頻率二、歸一化頻率 歸一化頻率又稱歸一化波導(dǎo)寬度，它決定歸一化頻率又稱歸一化波導(dǎo)寬度，它決定 光纖中傳輸模式的數(shù)量。光纖中傳輸模式的數(shù)量。 歸一化頻率定義為：歸一化頻率定義為： 在階躍型光纖中，傳輸模式的數(shù)量為：在階躍型光纖中，傳輸模式的數(shù)量為： 在漸變型光纖中，傳

14、輸模式的數(shù)量為在漸變型光纖中，傳輸模式的數(shù)量為 2 2 V M 2 4 V M 2 22 v 1 2 2 2 1 an nn a 三、截止波長三、截止波長 在光纖中傳播的各個模式都有其自身在光纖中傳播的各個模式都有其自身 的歸一化截止頻率的歸一化截止頻率Vc，當光纖的實際歸一，當光纖的實際歸一 化頻率大于某一模式的截止頻率時，該模化頻率大于某一模式的截止頻率時，該模 式可以在光纖中導(dǎo)行，否則該模式截止。式可以在光纖中導(dǎo)行，否則該模式截止。 對應(yīng)于截止頻率的波長就叫做截止波長。對應(yīng)于截止頻率的波長就叫做截止波長。 當光纖的歸一化頻率滿足當光纖的歸一化頻率滿足 時，光纖中只能傳播一種模式，即光時，

15、光纖中只能傳播一種模式，即光 纖的單模傳輸。纖的單模傳輸。 2.405 c VV 即保證光纖單模傳輸?shù)臈l件是：即保證光纖單模傳輸?shù)臈l件是： 或或 02.405V 1 2 2 2.405 c an 四、四、 模場直徑模場直徑 模場直徑就是單模光纖中基模光斑的大小。一模場直徑就是單模光纖中基模光斑的大小。一 般用下式估計：般用下式估計： 22d NA 模場直徑一般越小越好，模場直徑一般越小越好，有利于增加光纖的抗彎有利于增加光纖的抗彎 性能，但減小模場直徑必然要增加相對折射率差性能，但減小模場直徑必然要增加相對折射率差,從從 而會導(dǎo)致光纖色散的增加而會導(dǎo)致光纖色散的增加 。 五、光纖的色散特性五、

16、光纖的色散特性 光纖的色散是指由于光纖中傳輸?shù)墓饫w的色散是指由于光纖中傳輸?shù)?信號是由不同模式或不同頻率的光攜帶信號是由不同模式或不同頻率的光攜帶 的，它們在傳輸過程中速度不同，從而的，它們在傳輸過程中速度不同，從而 產(chǎn)生時間延遲引起波形失真的一種物理產(chǎn)生時間延遲引起波形失真的一種物理 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 光纖的色散通常用時延差來表示，色散越光纖的色散通常用時延差來表示，色散越 嚴重，時延差就越大。其單位一般為嚴重，時延差就越大。其單位一般為 ns/km , ps/km 光纖的色散一般包括光纖的色散一般包括模式色散、材料色散模式色散、材料色散 和和波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散。 （1 1）模式色散）模式色散 指

17、在光纖中由于各模式的軸向速度不同，指在光纖中由于各模式的軸向速度不同， 使得到達終點的時間不同而引起的脈沖展使得到達終點的時間不同而引起的脈沖展 寬寬 。 u階躍型光纖的模式色散階躍型光纖的模式色散 設(shè)光纖長度為設(shè)光纖長度為L L，纖芯折射率為，纖芯折射率為n1n1，空氣中的光速為空氣中的光速為c c， 則纖芯中的光速為則纖芯中的光速為 最低次模沿光纖軸線前進，所走長度為最低次模沿光纖軸線前進，所走長度為L L，其傳輸所用，其傳輸所用 的時間最短的時間最短 ，為，為 最高次模走的路徑最長，為最高次模走的路徑最長，為L/sin L/sin ，（，（ 為產(chǎn)生全反為產(chǎn)生全反 射的臨界角）其傳輸所用的

18、時間最長，為射的臨界角）其傳輸所用的時間最長，為 1 n c v c Ln v L t 1 1 c c cc c Ln v L t sinsin 1 2 圖圖2.7 階躍型多模光纖中最高模和最低模的傳輸示意圖階躍型多模光纖中最高模和最低模的傳輸示意圖 最高次模和最低次模之間的傳輸時間差為：最高次模和最低次模之間的傳輸時間差為： ) 1 sin 1 ( 1 12 c n c Ln tt 由于由于 1 2 sin n n c 2 1 1 2 211 2 11 2 )1( cn NAL c Ln n nn c Ln n n c Ln n 所以所以 最高次模和最低次模的單位長度時延差稱為最高次模和最低

19、次模的單位長度時延差稱為 最大時延差最大時延差，即模式色散，即模式色散 為最大值為最大值n 2 1 1 max 2 cn NA c n n 由此可見，光纖的模式色散時延差與相對折射由此可見，光纖的模式色散時延差與相對折射 率差成正比，相對折射率差越大時延差越大，故率差成正比，相對折射率差越大時延差越大，故 希望相對折射率差越小越好。希望相對折射率差越小越好。 u漸變型光纖的模式色散漸變型光纖的模式色散 漸變型光纖的子午線軌跡近似為正弦波，由于漸變型光纖的子午線軌跡近似為正弦波，由于 折射率的分布使得各光線到達終點的時間幾乎相同，折射率的分布使得各光線到達終點的時間幾乎相同， 因此漸變型光纖的模

20、式色散很小幾乎為零。因此漸變型光纖的模式色散很小幾乎為零。 漸變型光纖模式色散的計算公式為：漸變型光纖模式色散的計算公式為： G ,)0( 2 c n , 2 2 )0( cg g n 2g 2g （2）材料色散）材料色散 材料色散是指由于構(gòu)成光纖的材料的折射率材料色散是指由于構(gòu)成光纖的材料的折射率 隨傳輸光波的頻率而變化，導(dǎo)致模內(nèi)不同頻率隨傳輸光波的頻率而變化，導(dǎo)致模內(nèi)不同頻率 信號的傳輸速度不同而引起的色散。信號的傳輸速度不同而引起的色散。 材料色散的計算公式為：材料色散的計算公式為： Lm m （3）波導(dǎo)色散）波導(dǎo)色散 波導(dǎo)色散是由光纖的幾何結(jié)構(gòu)所引起的色散。其波導(dǎo)色散是由光纖的幾何結(jié)構(gòu)

21、所引起的色散。其 產(chǎn)生原因是由于光纖的包層和纖芯折射率相差很小，產(chǎn)生原因是由于光纖的包層和纖芯折射率相差很小， 光線在其交界面上產(chǎn)生全反射時，有可能有一部分光線在其交界面上產(chǎn)生全反射時，有可能有一部分 光進入包層中傳輸。在傳輸一定距離后，這部分光光進入包層中傳輸。在傳輸一定距離后，這部分光 又有可能回到纖芯進行傳輸，這樣傳輸將導(dǎo)致模內(nèi)又有可能回到纖芯進行傳輸，這樣傳輸將導(dǎo)致模內(nèi) 各信號的速度不同，從而引起色散。各信號的速度不同，從而引起色散。 一般來說，入射光的一般來說，入射光的波長越長波長越長，進入包層的，進入包層的 光強比例就越大，光強比例就越大，波導(dǎo)色散就越大波導(dǎo)色散就越大。 波導(dǎo)色散和

22、材料色散都和入射光的波長有關(guān)，波導(dǎo)色散和材料色散都和入射光的波長有關(guān)， 故又統(tǒng)稱為故又統(tǒng)稱為波長色散波長色散。 （5）三種色散的比較）三種色散的比較 模式色散模式色散 材料色散材料色散 波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散 對于對于階躍型階躍型光纖光纖,模式色散占主要地位模式色散占主要地位,其次是其次是 材料色散和波導(dǎo)色散。材料色散和波導(dǎo)色散。 對于對于漸變型漸變型光纖，模式色散和波導(dǎo)色散可以光纖，模式色散和波導(dǎo)色散可以 忽略，主要考慮材料色散。忽略，主要考慮材料色散。 對于理想對于理想單模單模光纖，無模式色散，只有材料光纖，無模式色散，只有材料 色散和波導(dǎo)色散。色散和波導(dǎo)色散。 光纖色散光纖色散等于三種色散之和

23、，一般可用公式等于三種色散之和，一般可用公式 222 wmn 計算計算 從多模階躍型光纖到多模漸變型光纖到單模從多模階躍型光纖到多模漸變型光纖到單模 光纖，色散依次減小。光纖，色散依次減小。 六、光纖的損耗特性六、光纖的損耗特性 光纖的損耗定義為單位長度光纖光功率衰減的分貝數(shù)光纖的損耗定義為單位長度光纖光功率衰減的分貝數(shù) )/(lg 10 o i kmdB p p L 光纖的損耗大致可分為光纖本身具有的光纖的損耗大致可分為光纖本身具有的固有損固有損 耗耗和由使用條件造成的和由使用條件造成的附加損耗附加損耗兩部分。固有損耗兩部分。固有損耗 包括吸收損耗和散射損耗；附加損耗包括耦合損耗、包括吸收損

24、耗和散射損耗；附加損耗包括耦合損耗、 彎曲損耗和接續(xù)損耗等。彎曲損耗和接續(xù)損耗等。 1. 吸收損耗吸收損耗 吸收損耗是指由于組成光纖的材料及其中的雜吸收損耗是指由于組成光纖的材料及其中的雜 質(zhì)對光波的吸收，使一部分光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯⑹У臒崮埽|(zhì)對光波的吸收，使一部分光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯⑹У臒崮埽?從而造成光功率的損失。從而造成光功率的損失。 吸收損耗包括本征吸收損耗、雜質(zhì)吸收損耗和原吸收損耗包括本征吸收損耗、雜質(zhì)吸收損耗和原 子缺陷吸收損耗。子缺陷吸收損耗。 2. 散射損耗散射損耗 散射損耗是指由遠小于波長的不均勻（如散射損耗是指由遠小于波長的不均勻（如 折射率的不均勻性、摻雜離子濃度不均勻等）折射率的不均

25、勻性、摻雜離子濃度不均勻等） 引起光的散射而造成的損耗。引起光的散射而造成的損耗。 散射損耗包括散射損耗包括瑞利散射損耗瑞利散射損耗和和結(jié)構(gòu)不完善結(jié)構(gòu)不完善 散射損耗散射損耗。 3. 附加損耗附加損耗 （1）彎曲損耗）彎曲損耗 （2）接續(xù)損耗）接續(xù)損耗 （3）耦合損耗）耦合損耗 4. 實用光纖的損耗譜實用光纖的損耗譜 光纖的總損耗光纖的總損耗與波長的關(guān)系可以用下式表示：與波長的關(guān)系可以用下式表示： )()()( 4 UVIRCWB A 其中：其中：A為瑞利散射損耗系數(shù)，為瑞利散射損耗系數(shù)，B為結(jié)構(gòu)缺陷散射為結(jié)構(gòu)缺陷散射 損耗系數(shù)，損耗系數(shù)，CW(),IR(),UV()分別為雜質(zhì)吸收、分別為雜質(zhì)

26、吸收、 紅外吸收和紫外吸收產(chǎn)生的損耗。紅外吸收和紫外吸收產(chǎn)生的損耗。 從多模階躍光纖到多模漸變型光纖到單模光纖，從多模階躍光纖到多模漸變型光纖到單模光纖， 損耗依次減小。損耗依次減小。 七、傳輸帶寬七、傳輸帶寬 光纖的色散和帶寬描述的是光纖的同一特性。光纖的色散和帶寬描述的是光纖的同一特性。 其中色散特性是在其中色散特性是在時域時域中的表現(xiàn)形式，即光脈沖經(jīng)中的表現(xiàn)形式，即光脈沖經(jīng) 過光纖傳輸后脈沖在時間坐標軸上展寬了多少；而過光纖傳輸后脈沖在時間坐標軸上展寬了多少；而 帶寬特性是在帶寬特性是在頻域頻域中的表現(xiàn)形式，在頻域中對于調(diào)中的表現(xiàn)形式，在頻域中對于調(diào) 制信號而言，光纖可以看作是一個低通濾

27、波器，當制信號而言，光纖可以看作是一個低通濾波器，當 調(diào)制信號的高頻分量通過光纖時，就會受到嚴重衰調(diào)制信號的高頻分量通過光纖時，就會受到嚴重衰 減，如圖減，如圖2.8所示。所示。 圖圖2.8 光纖的帶寬光纖的帶寬(f為調(diào)制信號頻率為調(diào)制信號頻率) 帶寬是光纖的重要參數(shù)，它與色散有著直接帶寬是光纖的重要參數(shù)，它與色散有著直接 的關(guān)系：的關(guān)系： )( 441 3 MHzf dB 其中：其中： dB f3 為光脈沖的為光脈沖的3dB帶寬，帶寬， 單位為單位為nsns/km./km. 通常把調(diào)制信號經(jīng)過光纖傳播后，光功率下通常把調(diào)制信號經(jīng)過光纖傳播后，光功率下 降一半降一半(即即3dB)時的頻率時的頻

28、率(fc)的大小，定義為光纖的大小，定義為光纖 的的帶寬帶寬(B)。由于它是光功率下降由于它是光功率下降3dB對應(yīng)的頻率，對應(yīng)的頻率， 故也稱為故也稱為3dB光帶寬光帶寬。 光纖的總帶寬可由經(jīng)驗公式：光纖的總帶寬可由經(jīng)驗公式： )( 441 3 MHz LL f f rr dB 給出。給出。 其中：其中：L為光纖長度，單位為為光纖長度，單位為km，r為帶寬距離為帶寬距離 指數(shù)，對于指數(shù)，對于多模光纖取值在多模光纖取值在0.5-0.9之間，一般之間，一般 取取0.7，對于單模光纖取，對于單模光纖取1。 2.4 光光 纜纜 2.4.1 2.4.1 光纜的典型結(jié)構(gòu)光纜的典型結(jié)構(gòu) 1. 光纜的構(gòu)造光纜

29、的構(gòu)造 光纜的構(gòu)造一般分為纜芯和護套兩大部分。光纜的構(gòu)造一般分為纜芯和護套兩大部分。 纜芯纜芯 在光纜的構(gòu)造中，纜芯是主體，其結(jié)構(gòu)是否在光纜的構(gòu)造中，纜芯是主體，其結(jié)構(gòu)是否 合理，與光纖的安全運行關(guān)系很大。合理，與光纖的安全運行關(guān)系很大。 一般來說，纜芯結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下基本要求：一般來說，纜芯結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下基本要求： 光纖在纜芯內(nèi)處于最佳位置和狀態(tài)，保證光纖傳光纖在纜芯內(nèi)處于最佳位置和狀態(tài)，保證光纖傳 輸性能穩(wěn)定，在光纜受到一定的拉力、側(cè)壓力等輸性能穩(wěn)定，在光纜受到一定的拉力、側(cè)壓力等 外力時，光纖不應(yīng)承受外力影響；其次纜芯內(nèi)的外力時，光纖不應(yīng)承受外力影響；其次纜芯內(nèi)的 金屬線對也應(yīng)得到妥善安排

30、，并保證其電氣性能；金屬線對也應(yīng)得到妥善安排，并保證其電氣性能； 另外纜芯截面應(yīng)盡可能小，以降低成本和敷設(shè)空另外纜芯截面應(yīng)盡可能小，以降低成本和敷設(shè)空 間。間。 護套護套 光纜護套同電纜護套的情況一樣，其光纜護套同電纜護套的情況一樣，其 作用是進一步保護光纖，使光纖能適應(yīng)在各作用是進一步保護光纖，使光纖能適應(yīng)在各 種場地敷設(shè)，如架空、管道、直埋、室內(nèi)、種場地敷設(shè)，如架空、管道、直埋、室內(nèi)、 過河、跨海等。對于采用外周加強元件的光過河、跨海等。對于采用外周加強元件的光 纜結(jié)構(gòu)，護套還需提供足夠的抗拉、抗壓、纜結(jié)構(gòu)，護套還需提供足夠的抗拉、抗壓、 抗彎曲等機械特性方面的能力?？箯澢葯C械特性方面的

31、能力。 2. 光纜的典型結(jié)構(gòu)光纜的典型結(jié)構(gòu) 光纜的基本結(jié)構(gòu)按纜芯的特點一般可以光纜的基本結(jié)構(gòu)按纜芯的特點一般可以 分為分為層絞式、骨架式、中心束管式層絞式、骨架式、中心束管式和和帶帶 狀式狀式四種，如圖四種，如圖2.21所示。我國及歐亞所示。我國及歐亞 各國用的較多的是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各國用的較多的是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層絞式層絞式和和 骨架式骨架式兩種。兩種。 圖圖2.21光纜的典型結(jié)構(gòu)示意圖光纜的典型結(jié)構(gòu)示意圖 2.4.2 2.4.2 光纜的種類與型號光纜的種類與型號 1. 1. 光纜的種類光纜的種類 光纜的種類很多，其分類方法也很多，光纜的種類很多，其分類方法也很多， 習(xí)慣的分類有：習(xí)慣的分類有： 根據(jù)

32、光纜的傳輸性能、距離和用途根據(jù)光纜的傳輸性能、距離和用途，光，光 纜可以分為市話光纜、長途光纜、海底纜可以分為市話光纜、長途光纜、海底 光纜和用戶光纜；光纜和用戶光纜； 根據(jù)光纖的種類根據(jù)光纖的種類，光纜可以分為多模，光纜可以分為多模 光纜、單模光纜；光纜、單模光纜； 根據(jù)光纖套塑的種類根據(jù)光纖套塑的種類，光纜可以分為，光纜可以分為 緊套光纜、松套光纜；緊套光纜、松套光纜； 根據(jù)光纖芯數(shù)的多少根據(jù)光纖芯數(shù)的多少，光纜可以分為，光纜可以分為 單芯光纜和多芯光纜等等；單芯光纜和多芯光纜等等； 根據(jù)加強構(gòu)件的配置方式根據(jù)加強構(gòu)件的配置方式，光纜可以分，光纜可以分 為中心加強構(gòu)件光纜為中心加強構(gòu)件光纜

33、( (如層絞式光纜、骨如層絞式光纜、骨 架式光纜等架式光纜等) )、分散加強構(gòu)件光纜、分散加強構(gòu)件光纜( (如束管如束管 式光纜式光纜) )和護層加強構(gòu)件光纜和護層加強構(gòu)件光纜( (如帶狀式光如帶狀式光 纜纜) )； 根據(jù)敷設(shè)方式根據(jù)敷設(shè)方式，光纜可以分為管道光纜、，光纜可以分為管道光纜、 直埋光纜、架空光纜和水底光纜；直埋光纜、架空光纜和水底光纜； 根據(jù)護層材料性質(zhì)根據(jù)護層材料性質(zhì)，光纜可以分為普通，光纜可以分為普通 光纜、阻燃光纜和防蟻、防鼠光纜等。光纜、阻燃光纜和防蟻、防鼠光纜等。 2. 光纜的型號光纜的型號 光纜的型號由光纜的型號由光纜形式代號光纜形式代號和和光纖光纖 規(guī)格代號規(guī)格代號

34、兩部分組成。兩部分組成。 （1）光纜的型式代號）光纜的型式代號 光纜的型式代號是由分類、加強光纜的型式代號是由分類、加強 構(gòu)件、派生構(gòu)件、派生(形狀、特性等形狀、特性等)、護套和、護套和 外護層五部分組成，如圖外護層五部分組成，如圖2.22所示。所示。 圖圖2.22 光纜的型式代號光纜的型式代號 光纜分類代號及其意義光纜分類代號及其意義 GYGY：通信用室通信用室( (野野) )外光纜；外光纜； GRGR：通信用軟光纜；通信用軟光纜； GJGJ：通信用室通信用室( (局局) )內(nèi)光纜；內(nèi)光纜； GSGS：通信用設(shè)備內(nèi)光纜；通信用設(shè)備內(nèi)光纜； GHGH：通信用海底光纜；通信用海底光纜； GTGT

35、：通信用特殊光纜；通信用特殊光纜； GWGW：通信用無金屬光纜。通信用無金屬光纜。 加強構(gòu)件的代號及其意義加強構(gòu)件的代號及其意義 無符號：金屬加強構(gòu)件；無符號：金屬加強構(gòu)件； F F：非金屬加強構(gòu)件；非金屬加強構(gòu)件； G G：金屬重型加強構(gòu)件；金屬重型加強構(gòu)件； H H：非金屬重型加強構(gòu)件。非金屬重型加強構(gòu)件。 派生特征的代號及其意義派生特征的代號及其意義 B B：扁平式結(jié)構(gòu)；扁平式結(jié)構(gòu)； Z Z：自承式結(jié)構(gòu)；自承式結(jié)構(gòu)； T T：填充式結(jié)構(gòu)；填充式結(jié)構(gòu)； S S：松套結(jié)構(gòu)。松套結(jié)構(gòu)。 注：當光纜型式兼有不同派生特注：當光纜型式兼有不同派生特 征時，其代號字母順序并列。征時，其代號字母順序并列

36、。 護套的代號及其意義護套的代號及其意義 Y Y：聚乙烯護套；聚乙烯護套； V V：聚氯乙烯護套；聚氯乙烯護套； U U：聚氨酯護套；聚氨酯護套； A A：鋁、聚乙烯護套；鋁、聚乙烯護套； L L：鋁護套；鋁護套； Q Q：鉛護套；鉛護套； G G：鋼護套；鋼護套； S S：鋼、鋁、聚乙烯綜合護套。鋼、鋁、聚乙烯綜合護套。 外護層的代號及其意義外護層的代號及其意義 外護層是指鎧裝層及鎧裝層外護層是指鎧裝層及鎧裝層 外面的外被層，采用兩位數(shù)字表外面的外被層，采用兩位數(shù)字表 示，各代號的意義如表示，各代號的意義如表2.42.4所示。所示。 (2) (2) 光纖的規(guī)格代號光纖的規(guī)格代號 光纖的規(guī)格代

37、號由光纖數(shù)目、光光纖的規(guī)格代號由光纖數(shù)目、光 纖類別、光纖主要尺寸參數(shù)、傳輸性纖類別、光纖主要尺寸參數(shù)、傳輸性 能和適用溫度五部分組成，各部分均能和適用溫度五部分組成，各部分均 用代號或數(shù)字表示。用代號或數(shù)字表示。 光纖數(shù)目光纖數(shù)目 用光纜中同類別光纖的實際有效數(shù)目用光纜中同類別光纖的實際有效數(shù)目 的阿拉伯數(shù)字表示。的阿拉伯數(shù)字表示。 光纖類別的代號光纖類別的代號 J J：二氧化硅系多模漸變型光纖；二氧化硅系多模漸變型光纖； T T：二氧化硅系多模階躍型光纖；二氧化硅系多模階躍型光纖； Z Z：二氧化硅系多模準突變型光纖；二氧化硅系多模準突變型光纖； D D：二氧化硅系單模光纖；二氧化硅系單模光纖； X X：二氧化硅纖芯塑料包層光纖；二氧化硅纖芯塑料包層光纖； S S：塑料光纖塑料光纖 光纖的主要尺寸參數(shù)代號光纖的主要尺寸參數(shù)代號 用阿拉伯數(shù)字用阿拉伯數(shù)字( (含小數(shù)點含小數(shù)點) )以以mm為單位為單位 表示多模光纖的芯徑表示多模光纖的芯徑/ /包層直徑或單模光纖包層直徑或單模光纖 的模場直徑的模場直徑/ /包層直徑。包層直徑。 傳輸性能代號傳輸性能代號 光纖的傳輸特性代號是由使用波長、光纖的傳輸特性