光纖通信技術(shù)與設(shè)備2

1、第第2章章 光纖與光纜光纖與光纜2.1 光纖2.2 光纖的特性2.3 單模光纖與多模光纖2.4 光纜光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.1 光纖目標(biāo)目標(biāo)了解光纖的結(jié)構(gòu)與分類掌握光纖的導(dǎo)光機(jī)理掌握光纖的標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用掌握光纖的損耗特性、色散特性掌握光纜的結(jié)構(gòu)與種類掌握光纜的型號(hào)、色譜與端別光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材光纖光纖在光通信中，長(zhǎng)距離傳輸光信號(hào)所需要的光波導(dǎo)是一種叫做光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖）的圓柱體介質(zhì)波導(dǎo)。所謂“光纖”就是工作在光頻下的一種介質(zhì)波導(dǎo)，它引導(dǎo)光能沿著軸線平行方向傳輸。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.1.1 光纖

2、的結(jié)構(gòu)與分類光纖的結(jié)構(gòu)與分類光纖（Optical Fiber，OF）就是用來(lái)導(dǎo)光的透明介質(zhì)纖維，一根實(shí)用化的光纖是由多層透明介質(zhì)構(gòu)成的，一般光纖的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，可以分為三層：折射率較大的為纖芯、折射率較低的為包層和外涂覆層，纖芯和包層的結(jié)構(gòu)滿足導(dǎo)光要求，控制光波沿纖芯傳播；涂覆層主要起保護(hù)作用（因不作導(dǎo)光用，故可染成各種顏色）。1.光纖的結(jié)構(gòu)光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-1 一般光纖的結(jié)構(gòu) 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材光纖的組成部分（1）纖芯 纖芯位于光纖的中心部位（直徑d1約580m），其成份是高純度的二氧化硅，此外還摻有極少量的摻雜

3、劑如二氧化鍺，五氧化二磷等，摻有少量摻雜劑的目的是適當(dāng)提高纖芯的光折射率（n1）。通信用的光纖，其纖芯的直徑為510m（單模光纖）或5080m（多模光纖）。（2）包層 包層位于纖芯的周圍（其直徑d2約125m），其成份也是含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅。而摻雜劑（如三氧化二硼）的作用則是適當(dāng)降低包層的光折射率（n2），使之略低于纖芯的折射率。為滿足不同導(dǎo)光的要求，包層可做成單層，也可做成多層。（3）涂敷層 光纖的最外層是由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成的涂敷層，其作用是增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性。涂覆層一般分為一次涂覆和二次涂覆層。二次涂覆層是在一次涂覆層的外面再涂上一層熱塑材料，故又稱為套塑

4、。一般涂敷后的光纖外徑約1.5cm。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.光纖的分類目前光纖的種類繁多，但就其分類方法而言大致有四種，即按光纖剖面折射率分布分類、按傳播模式分類、按工作波長(zhǎng)分類和按套塑類型分類等。此外按光纖的組成成份分類，除目前最常應(yīng)用的石英光纖之外，還有含氟光纖與塑料光纖等。 （1）按光纖剖面折射率分布分類階躍型光纖與漸變型光纖光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材1）階躍型光纖階躍型光纖：是指在纖芯與包層區(qū)域內(nèi)，其折射率分布分別是均勻的，其值分別為n1與n2，但在纖芯與包層的分界處，其折射率的變化是階躍的。階躍光纖的折射率分布如圖2-2所示。

5、光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2）漸變型光纖漸變型光纖：是指光纖軸心處的折射率最大（n1），而沿剖面徑向的增加而逐漸變小，其變化規(guī)律一般符合拋物線規(guī)律，到了纖芯與包層的分界處，正好降到與包層區(qū)域的折射率n2相等的數(shù)值；在包層區(qū)域中其折射率的分布是均勻的，即為n2。漸變光纖的折射率分布如圖2-3所示。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.光纖的分類（2）按傳播模式分類多模光纖與單模光纖在工作波長(zhǎng)一定的情況下，光纖中存在有多個(gè)傳輸模式，這種光纖就稱為多模光纖。多模光纖的橫截面折射率分布有均勻的和非均勻兩種。前者也叫階躍型多模光纖，后者稱為漸變型多模光纖。多

6、模光纖的傳輸特性較差，帶寬較窄，傳輸容量較小。在工作波長(zhǎng)一定的情況下，光纖中只有一種傳輸模式的光纖，這種光纖就稱為單模光纖。單模光纖只能傳輸基模（最低階模），不存在模間的傳輸時(shí)延差，具有比多模光纖大得多的帶寬，這對(duì)于高速傳輸是非常重要的。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.光纖的分類（3）按工作波長(zhǎng)分類短波長(zhǎng)光纖與長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖短波長(zhǎng)光纖：在光纖通信發(fā)展的初期，人們使用的光波之波長(zhǎng)在0.60.9m范圍內(nèi)（典型值為0.85m），習(xí)慣上把在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)呈現(xiàn)低衰耗的光纖稱作短波長(zhǎng)光纖。短波長(zhǎng)光纖屬早期產(chǎn)品，目前很少采用。長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖：后來(lái)隨著研究工作的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)在波長(zhǎng)1.31m

7、和1.55m附近，石英光纖的衰耗急劇下降。不僅如此，而且在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)石英光纖的材料色散也大大減小。因此，人們的研究工作又迅速轉(zhuǎn)移，并研制出在此波長(zhǎng)范圍衰耗更低，帶寬更寬的光纖，習(xí)慣上把工作在1.02.0m波長(zhǎng)范圍的光纖稱之為長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖因具有衰耗低、帶寬寬等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于長(zhǎng)距離、大容量的光纖通信。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.光纖的分類（4）按套塑類型分類緊套光纖與松套光纖 1）緊套光纖：是指二次、三次涂敷層與予涂敷層及光纖的纖芯，包層等緊密地結(jié)合在一起的光纖。目前此類光纖居多。 2）松套光纖：是指經(jīng)過予涂敷后的光纖松散地放置在一塑料管之內(nèi)，不再進(jìn)行二次

8、、三次涂敷。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.1.2 光纖的導(dǎo)光機(jī)理光纖的導(dǎo)光機(jī)理光是一種頻率極高的電磁波，而光纖本身是一種介質(zhì)波導(dǎo)，因此光在光纖中的傳輸理論是十分復(fù)雜的。要想全面地了解它，需要應(yīng)用電磁場(chǎng)理論、波動(dòng)光學(xué)理論，甚至量子場(chǎng)論方面的知識(shí)。為了便于理解，我們從幾何光學(xué)的角度來(lái)討論光纖的導(dǎo)光原理，這樣會(huì)更加直觀、形象、易懂。更何況對(duì)于多模光纖而言，由于其幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)，所以可把光波看作成為一條光線來(lái)處理，這正是幾何光學(xué)的處理問題的基本出發(fā)點(diǎn)。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材1.全反射原理當(dāng)光線在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)是以直線方向進(jìn)行的，但在

9、到達(dá)兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射與折射現(xiàn)象。光的反射與折射如圖2-4所示。根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角。根據(jù)光的折射定律：n1sin1=n2sin2。 其中，n1為纖芯的折射率；n2為包層的折射率。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材全反射現(xiàn)象顯然，若n1n2，則會(huì)有21。如果n1與n2的比值增大到一定程度，就會(huì)使折射角290，此時(shí)的折射光線不再進(jìn)入包層，而會(huì)在纖芯與包層的分界面上掠過（2=90時(shí)），或者重返回到纖芯中進(jìn)行傳播（290時(shí)）。這種現(xiàn)象叫做光的全反射現(xiàn)象，如圖2-5所示。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.光在階躍光纖中的傳播 （

10、1）光纖中光射線的傳播 圖2-6 光纖中的射線 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（2）子午線在階躍型光纖中的傳播 圖2-7 光纖中的子午線傳播 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（3）數(shù)值孔徑 由于n1與n2差別較小，所以sin00，定義sin0為光纖的數(shù)值孔徑NA：光纖產(chǎn)生全反射時(shí)光纖端面最大入射角的正弦值sin0稱為光纖的數(shù)值孔徑。一般用NA（Numerical Aperture）表示，此式表示了光纖收集光的能力。凡是入射光線的入射角小于圓錐角0以內(nèi)的光線都可以滿足全反射條件，將被束縛在纖芯中沿軸向傳播?？梢?，光纖的數(shù)值孔徑與相對(duì)折射率差的平方根成正比

11、，也就是說(shuō)光纖纖芯與包層的折射率相差越大，則光纖的數(shù)值孔徑越大，其集光能力越強(qiáng)。 2221102sinnnnNA光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材3. 光在漸變光纖中的傳播漸變型光纖纖芯的折射率不是常數(shù)，它隨光纖半徑的增加而逐漸減小到等于包層的折射率，如圖2-8所示。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.2 單模光纖與多模光纖2.2.1 單模光纖單模光纖只能傳輸一種模式的光纖稱為單模光纖。單模光纖只能傳輸基模（最只能傳輸一種模式的光纖稱為單模光纖。單模光纖只能傳輸基模（最低階模），它不存在模間時(shí)延差，因此它具有比多模光纖大得多的帶低階模），它不存在模間時(shí)延

12、差，因此它具有比多模光纖大得多的帶寬，這對(duì)于高碼速傳輸是非常重要的。單模光纖的帶寬一般都在幾十寬，這對(duì)于高碼速傳輸是非常重要的。單模光纖的帶寬一般都在幾十GHzkm以上。以上。階躍型單模光纖的結(jié)構(gòu)如圖階躍型單模光纖的結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。所示。圖圖2-9 階躍型單模光纖的結(jié)構(gòu)階躍型單模光纖的結(jié)構(gòu)光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-1 B1.1類單模光纖的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù) 光 纖 類 別B1.11310模場(chǎng)直徑/m包層直徑/m1310nm芯同心度誤差/m包層不圓度/涂覆層直徑（未著色）/m涂覆層直徑（著色）/m包層/涂覆層同心度誤差/m（8.69.5）0.712510.82245

13、102501512.5光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-2 B4類單模光纖的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù) 光 纖 類 別B41550nm模場(chǎng)直徑/m包層直徑/m1550nm芯同心度誤差/m包層不圓度/涂覆層直徑（未著色）/m涂覆層直徑（著色）/m包層/涂覆層同心度誤差/m（8.011.0）0.712510.82245102501512.5光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.2.2 單模光纖的標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用單模光纖的標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用單模光纖以其衰減小、頻帶寬、容量大、成本低和易于擴(kuò)容等優(yōu)點(diǎn)，作為一種理想的光通信傳輸媒介，在全世界得到極為廣泛的應(yīng)用。按照零色散波長(zhǎng)和截止波長(zhǎng)位移與

14、否可將單模光纖分為五種，國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門ITU-T在2000年10月對(duì)其中四種單模光纖已給出建議：G.652、G.653、G.654和G.655光纖。單模光纖的分類、名稱，IEC和ITU-T命名對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2-10所示。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-10 各單模光纖對(duì)應(yīng)關(guān)系 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材1.G.652非色散位移單模光纖 （1）常規(guī)單模光纖 常規(guī)單模光纖的性能特點(diǎn)是：n在1310nm波長(zhǎng)處的色散為零。n在波長(zhǎng)為1550nm附近衰減系數(shù)最小，約為0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數(shù)，為17ps/（n

15、mkm）。n這種光纖工作波長(zhǎng)即可選在1310nm波長(zhǎng)區(qū)域，又可選在1550nm波長(zhǎng)區(qū)域，它的最佳工作波長(zhǎng)在1310nm區(qū)域。這種光纖常稱為“常規(guī)”或“標(biāo)準(zhǔn)”單模光纖。常規(guī)單模光纖（G.652A和G.652B）的色散如圖2-11所示。常規(guī)單模光纖的傳輸性能及其應(yīng)用場(chǎng)所見表2-3。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-11 G652A/B光纖的色散光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-3 常規(guī)單模光纖的傳輸性能及其應(yīng)用場(chǎng)所 性能模場(chǎng)直徑/m截止波長(zhǎng)cc /m零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm最大衰減系數(shù)/ dBkm-1最大色散系數(shù)/psnm-1km-1要求值1

16、310nm（8.69.5）0.7cc127013101310或15501310nm0.401550nm0.251310nm:01550nm:17應(yīng)用場(chǎng)合最廣泛用于數(shù)據(jù)通信和模擬圖像傳輸媒介，其缺點(diǎn)是工作波長(zhǎng)為1550nm時(shí)色散系數(shù)高達(dá)17psnm-1km-1阻礙了高速率、遠(yuǎn)距離通信的發(fā)展。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（2）低水峰單模光纖 低水峰單模光纖的優(yōu)點(diǎn)：1）波段寬。由于降低了水峰使光纖可在12801625nm全波段進(jìn)行傳輸，即全部可用波段比常規(guī)單模光纖G.652增加約一半，同時(shí)可復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)也大大增多，故IEC又將低水峰光纖命名B1.3光纖，即波長(zhǎng)段擴(kuò)展的非色散位移

17、單模光纖。2）色散小。在12801625nm全波長(zhǎng)區(qū)，光纖的色散僅為1550nm波長(zhǎng)區(qū)的一半，這樣就易實(shí)現(xiàn)高速率、遠(yuǎn)距離傳輸。例如，在140nm波長(zhǎng)附近，10Gbit/s速率的信號(hào)可以傳輸200km，而無(wú)需色散補(bǔ)償。3）改進(jìn)網(wǎng)管?？梢苑峙洳煌臉I(yè)務(wù)給最適合這種業(yè)務(wù)的波長(zhǎng)傳輸，改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)管理。例如，在1310nm波長(zhǎng)區(qū)傳輸模擬圖像業(yè)務(wù)，在13501450nm波長(zhǎng)區(qū)傳輸高速數(shù)據(jù)（10Gbit/s）業(yè)務(wù)，在1450nm以上波長(zhǎng)區(qū)傳輸其它業(yè)務(wù)。4）系統(tǒng)成本低。光纖可用波長(zhǎng)區(qū)拓寬后，允許使用波長(zhǎng)間隔寬、波長(zhǎng)精度和穩(wěn)定度要求低的光源、合（分）波器和其它元件，網(wǎng)絡(luò)中使用有源、無(wú)源器件成本降低，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的

18、成本。全波單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合見表2-4。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-4 全波單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合 性能模場(chǎng)直徑/m截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)o/nm工作波長(zhǎng)/nm最大衰減系數(shù)/ dBkm-1要求值1310nm9.30.51550nm10.51.0cc1270c1250cj125013001322128016251310nm:0.351385nm:0.311550nm:0.210.25應(yīng)用場(chǎng)合這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是工作波長(zhǎng)范圍寬，即12801625nm，故其主要用于密集波分復(fù)用的城域網(wǎng)的傳輸系統(tǒng)，它可提供120個(gè)或更多的可用信道。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)

19、教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.G.653色散位移單模光纖 色散位移單模光纖是通過改變光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導(dǎo)色散，從而將最小零色散點(diǎn)從1310nm位移到1550nm，實(shí)現(xiàn)1550nm處最低衰減和零色散波長(zhǎng)一致，并且在摻鉺光纖放大器15301565nm工作波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)。 色散位移光纖的富有生命力的應(yīng)用場(chǎng)所為單信道數(shù)千里的信號(hào)傳輸?shù)暮５坠饫w通信系統(tǒng)。另外，陸地長(zhǎng)途干線通信網(wǎng)也已敷設(shè)一定數(shù)量的色散位移光纖。色散位移單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合見表2-5。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-5 色散位移單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合 性能模場(chǎng)直徑/m截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/

20、nm工作波長(zhǎng)/nm最大衰減系數(shù)/dBkm-1色散系數(shù)/ psnm-1km-1要求值1310nm:8.3cc1270c1250cj1270155015501550nm0.2515251575nm:3.5應(yīng)用場(chǎng)合這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是在1550nm工作波長(zhǎng)衰減系數(shù)和色散系數(shù)均很小。它最適用于單信道幾千公里海底系統(tǒng)和長(zhǎng)距離陸地通信干線。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材3.G.654截止波長(zhǎng)位移單模光纖 1550nm截止波長(zhǎng)位移單模光纖是非色散位移光纖（ITU-T G.654光纖），其零色散波長(zhǎng)在1310nm附近，截止波長(zhǎng)移到了較長(zhǎng)波長(zhǎng)，在1550nm波長(zhǎng)區(qū)域衰減極小，最佳工作波長(zhǎng)范圍為

21、15001600nm。獲得低衰減光纖的方法是：n使用純石英玻璃作為纖芯和摻氟的凹陷包層。n以長(zhǎng)截止波長(zhǎng)來(lái)減小光纖對(duì)彎曲附加損耗的敏感。1550nm截止波長(zhǎng)位移單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合見表2-6。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-6 1550nm截止波長(zhǎng)位移單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合 性能模場(chǎng)直徑/m截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm最大衰減系數(shù)/ dBkm-1最大色散系數(shù)/ psnm-1km-1要求值1550nm:10.5cc15301350c1600131015501550nm0.201550nm:20應(yīng)用場(chǎng)合這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是在1550nm工作波長(zhǎng)衰減系數(shù)極

22、小，其抗彎曲性能好。它主要用于遠(yuǎn)距離無(wú)需插入有源器件的無(wú)中繼海底光纖通信系統(tǒng)，其缺點(diǎn)是制造困難，價(jià)格昂貴。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材4.G.655非零色散位移單模光纖非零色散位移單模光纖 非零色散位移單模光纖是在1994年美國(guó)朗訊和康寧專門為新一代帶有光纖放大器的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的新型光纖（ITU-T G.655光纖）。這種光纖是在色散位移單模光纖的基礎(chǔ)上通過改變折射剖面結(jié)構(gòu)的方法來(lái)使得光纖在1550nm波長(zhǎng)色散不為零，故其被稱為“非零色散位移”單模光纖。低色散斜率非零色散位移單模光纖、大有效面積非零色散位移單模光纖和色散平坦光纖。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高

23、等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（1）非零色散位移單模光纖 三種G.655光纖的色散斜率的比較如圖2-13所示。 圖2-13 三種G.655光纖的色散斜率的比較 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（2）低色散斜率非零色散位移單模光纖 所謂色散斜率指光纖的色散隨波長(zhǎng)而變化的速率，又稱高階色散。在長(zhǎng)途W(wǎng)DM傳輸系統(tǒng)中，由于色散的積累，各通路的色散都隨傳輸距離的延長(zhǎng)而增大。然而，由于色散斜率的作用，各通路的色散積累量是不同的，位于兩側(cè)的邊緣通路間的色散積累量差別最大。當(dāng)傳輸距離超過一定值后，會(huì)使具有較大色散積累量的通路的色散值超標(biāo)，從而限制了整個(gè)WDM系統(tǒng)的傳輸距離。為此，1998年美國(guó)

24、朗訊科技公司研發(fā)出一種低色散斜率G.655光纖（真波RS光纖）。光纖色散斜率已從0.07ps/（nm2km）降至0.05ps/（nm2km）以下。低色散斜率非零色散位移單模光纖的色散一致性在整個(gè)第三和第四波段應(yīng)用窗口上提供了數(shù)值有限的色散，消除了四波混頻的非線性效應(yīng)。非色散位移單模光纖是專門為1310nm系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，可降低損耗，獲得最大帶寬。當(dāng)光纖用于高容量放大系統(tǒng)中時(shí)，光纖在1550nm波長(zhǎng)處的高色散（大約為17ps/（nmkm）可能會(huì)需要增加色散補(bǔ)償或傳輸設(shè)備的成本。與非色散位移單模光纖和其它G.655光纖相比，低色散斜率非零色散位移單模光纖的色散補(bǔ)償成本最低。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部

25、高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（3）大有效面積非零色散位移單模光纖 大有效面積非零色散位移單模光纖提供更大光功率承受能力，改善了光信噪比，延長(zhǎng)了光放大器距離，增加了密集波分復(fù)用信道數(shù)等。大有效面積光纖的關(guān)鍵性能優(yōu)點(diǎn)是降低了各種非線性效應(yīng)（見圖2-14）。因?yàn)榉蔷€性效應(yīng)是當(dāng)今DWDM系統(tǒng)最大的性能約束條件。圖2-14 大有效面積光纖增大了纖芯的導(dǎo)光面積 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-7 非零色散位移單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合 性能模場(chǎng)直徑/m截止波長(zhǎng)/nm非零色散區(qū)/nm工作波長(zhǎng)/nm衰減系數(shù)/ dBkm-1非零色散區(qū)色散系數(shù)/ psnm-1km-1要求值1550nm：8

26、110.7cc1480c1470cj148015301565153015651550nm:0.251625nm:0.30應(yīng)用場(chǎng)合這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是在1550nm處有一低的色散，保證抑制FWM等非線性效應(yīng)，使得其能用在EDFA和波分復(fù)用結(jié)合的傳輸速率在10Gbit/s以上的WDM和DWDM的高速傳輸系統(tǒng)中。101 . 0 D光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材5.色散平坦單模光纖色散平坦單模光纖 色散平坦單模光纖的性能和應(yīng)用場(chǎng)合見表2-8。表2-8 色散平坦單模光纖的性能和應(yīng)用場(chǎng)合 性能模場(chǎng)直徑/m截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm最大衰減系數(shù)/ dBkm-1最大色散系數(shù)

27、/ psnm-1km-1要求值1310nm:81550nm:1112701310和1550131015501310nm:0.251550nm:0.301310nm:01550nm:0應(yīng)用場(chǎng)合這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是在13101550nm工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)低色散。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材6.色散補(bǔ)償單模光纖色散補(bǔ)償單模光纖 色散補(bǔ)償單模光纖是一種在1550nm波長(zhǎng)處有很大的負(fù)色散的單模光纖，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)色散補(bǔ)償單模光纖的色散系數(shù)為50-548ps/（nmkm），衰減一般為0.51.0dB/km。色散補(bǔ)償單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合見表2-9。 表2-9 色散補(bǔ)償單模光纖的性能及應(yīng)用場(chǎng)合

28、性能模場(chǎng)直徑/m截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm衰減系數(shù)/ dBkm-1色散系數(shù)/ psnm-1km-1要求值1550nm:61260155015501550nm:1.001550nm:-80-150應(yīng)用場(chǎng)合這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是在1550nm工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)有很大的負(fù)色散，其主要用作G.652光纖工作波長(zhǎng)由1310nm擴(kuò)容升級(jí)至1550nm的進(jìn)行色散補(bǔ)償。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.2.3 多模光纖多模光纖 多模光纖就是允許多個(gè)模式在其中傳輸?shù)墓饫w，或者說(shuō)在多模光纖中允許存在多個(gè)分離的傳導(dǎo)模式。梯度型多模光纖結(jié)構(gòu)和階躍型多模光纖結(jié)構(gòu)如圖2-15、圖2-16 所

29、示。通常，光纖的纖芯用來(lái)導(dǎo)光，包層保證光全反射只發(fā)生在芯內(nèi)，涂覆層則為保護(hù)光纖不受外界作用和吸收誘發(fā)微變的剪切應(yīng)力。當(dāng)今常用的AI類多模光纖的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)見表2-10。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-15 梯度型多模光纖結(jié)構(gòu) 圖2-16 階躍型多模光纖結(jié)構(gòu)光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材表2-10 Al類多模光纖的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù) 光 纖 結(jié) 構(gòu)AlaAlbAlcAld纖芯直徑/m包層直徑/m芯/包同心度/m芯不圓度/包層不圓度/包層直徑（未著色）/m包層直徑（著色）/m5031252362245102501562.53125336224510250

30、15853125366224510250151005140466425025光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.2.4 多模光纖的標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用多模光纖的標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用 1.梯度型多模光纖四種梯度型多模光纖的傳輸性能及應(yīng)用場(chǎng)合見表2-11。 表2-11 四種梯度型多模光纖的傳輸性能及應(yīng)用場(chǎng)合 光纖類型芯/包直徑/m工作波長(zhǎng)/m帶寬/MHz數(shù)值孔徑衰減系數(shù)/ dBkm-1應(yīng)用場(chǎng)合AlaAlbAlcAld50/12562.5/12585/125100/1250.85，1.300.85，1.300.85，1.300.85，1.302001500300100010010001005000.

31、200.240.260.290.260.300.260.290.81.50.82.02.03.04.0數(shù)據(jù)鏈路、局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路、局域網(wǎng)局域網(wǎng)、傳感等局域網(wǎng)、傳感等光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.階躍型多模光纖階躍型多模光纖 A2、A3和A4三類階躍型多模光纖的傳輸性能和應(yīng)用場(chǎng)合見表2-12。表2-12 三類階躍型多模光纖的傳輸性能及應(yīng)用場(chǎng)合 光 纖 類 型A2a A2b A2cA3a A3b A3cA4a A4b A4c芯/包直徑/m工作波長(zhǎng)/m帶寬/MHz數(shù)值孔徑衰減系數(shù)/dB/km典型選用長(zhǎng)度/m100/140200/240200/2800.85A2a10A2b=0

32、.230.26 A2c10U1 2000200/300200/380200/2300.8550.40101000980/1000730/750480/5000.65100.5040dB/0.1km100應(yīng)用場(chǎng)所短距離信息傳輸、樓內(nèi)局部布線、傳感器等光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.3 光纖的特性光纖的特性 2.3.1 光纖的損耗特性光纖的損耗特性光纖的損耗將導(dǎo)致傳輸信號(hào)的衰減，所以把光纖的損耗又稱衰減。光光纖的損耗將導(dǎo)致傳輸信號(hào)的衰減，所以把光纖的損耗又稱衰減。光信號(hào)在光纖中傳輸，隨著距離延長(zhǎng)光的強(qiáng)度隨之減弱，其規(guī)律為信號(hào)在光纖中傳輸，隨著距離延長(zhǎng)光的強(qiáng)度隨之減弱，其規(guī)律

33、為式中，式中，P（0）為輸入光纖的光功率，即）為輸入光纖的光功率，即z=0處注入光功率；處注入光功率；P（z）為）為傳輸距離傳輸距離z處的光功率；處的光功率；（）為波長(zhǎng)）為波長(zhǎng)處的光纖衰減系數(shù)，當(dāng)處的光纖衰減系數(shù)，當(dāng)z=L時(shí)，時(shí)，光纖衰減系數(shù)定義為光纖衰減系數(shù)定義為（）10/Llg（P（0）/P（L）（dB/km）。）。當(dāng)工作波長(zhǎng)為當(dāng)工作波長(zhǎng)為時(shí)，在光纖上兩個(gè)相距時(shí)，在光纖上兩個(gè)相距L km的總衰減的總衰減A（），用下式），用下式表示：表示：A（）（）L（dB）光纖通信可以說(shuō)是伴隨著光纖制造水平的不斷提高，即光纖損耗的不光纖通信可以說(shuō)是伴隨著光纖制造水平的不斷提高，即光纖損耗的不斷降低而發(fā)展起

34、來(lái)的。光纖損耗是決定光纖通信系統(tǒng)中繼距離的主要斷降低而發(fā)展起來(lái)的。光纖損耗是決定光纖通信系統(tǒng)中繼距離的主要因素之一。造成光纖損耗的原因很多，主要是吸收損耗、散射損耗和因素之一。造成光纖損耗的原因很多，主要是吸收損耗、散射損耗和附加損耗。其損耗產(chǎn)生機(jī)理也非常復(fù)雜。以下以石英系光纖為例分別附加損耗。其損耗產(chǎn)生機(jī)理也非常復(fù)雜。以下以石英系光纖為例分別討論各種原因所引起的損耗。討論各種原因所引起的損耗。 10/)(10)0()(LPzP光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材1吸收損耗吸收損耗吸收損耗主要包括：本征吸收、雜質(zhì)吸收（OH基）和結(jié)構(gòu)缺陷吸收。本征吸收有紅外和紫外吸收。紅外吸收是

35、光通過由SiO2構(gòu)成石英玻璃時(shí)分子共振引起的光能吸收現(xiàn)象。例如，Si-O的吸收峰分別為9.1m、12.5m、21.3m。如在9.1m的吸收損耗高達(dá)1010dB/km 。紫外吸收是通過光波照射激勵(lì)電子躍遷至高能級(jí)時(shí)吸收的能量。這種吸收發(fā)生在紫外波長(zhǎng)區(qū)，故通常為紫外吸收。雜質(zhì)吸收是玻璃材料中含有鐵、銅等過渡金屬離子和OH-離子，在光波激勵(lì)下由離子振動(dòng)產(chǎn)生的電子階躍吸收光能而產(chǎn)生的損耗。例如，在1.39m處，OH-離子濃度含量lppm時(shí)產(chǎn)生的衰減為60dB/km。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2散射損耗散射損耗散射損耗是以散射的形式將光能輻射出光纖外的損耗。其原因是由于光纖內(nèi)

36、部的密度不均勻引起的。光纖中產(chǎn)生的散射損耗主要有瑞利散射、米氏散射、受激布里淵散射、受激拉曼散射、附加結(jié)構(gòu)缺陷和彎曲散射、泄露散射。光纖制造時(shí)，熔融態(tài)玻璃分子的熱運(yùn)動(dòng)引起其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的密度和折射率起伏致使引起對(duì)光的散射。比光波長(zhǎng)小得多的粒子引起的散射稱為瑞利散射。與光波同樣大小的粒子引起的散射稱為米氏散射。引起光纖損耗的散射主要是瑞利散射，瑞利散射具有與短波長(zhǎng)的1/4成正比的性質(zhì)，即aR=A/4。式中，比例系數(shù)A與玻璃結(jié)構(gòu)、玻璃組成有關(guān)。一般，玻璃轉(zhuǎn)變溫度高、組成復(fù)雜的，具有瑞利散射損耗大的趨勢(shì)。瑞利散射受到照射光強(qiáng)作用。受激布里淵散射和受激拉曼散射，則存在于光能密度超過某一高值，光與媒介相互作

37、用產(chǎn)生的。光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材3附加損耗附加損耗 光纖損耗原因歸納如圖2-18所示。 圖2-18 光纖損耗原因歸納 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.3.2 光纖的色散特性光纖的色散特性 對(duì)于數(shù)字信號(hào)，經(jīng)光纖傳播一段距離后，色散會(huì)引起光脈沖展寬，嚴(yán)重時(shí)，前后脈沖將互相重疊，形成碼間干擾。因此，色散決定了光纖的傳輸帶寬，限制了系統(tǒng)的傳輸速率或中繼距離。色散和帶寬是從不同的領(lǐng)域來(lái)描述光纖的同一特性的。 根據(jù)色散產(chǎn)生的原因，光纖的色散主要分為：模式色散、材料色散、波導(dǎo)色散和偏振模色散。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材1模式色

38、散模式色散 模式色散一般存在于多模光纖中。因?yàn)?，在多模光纖中同時(shí)存在多個(gè)模式，不同模式沿光纖軸向的群傳播速度是不同的，它們到達(dá)終端時(shí)，必定會(huì)有先有后，出現(xiàn)時(shí)延差，形成模間色散，從而引起脈沖寬度展寬，模式色散的脈沖展寬如圖2-19所示。圖2-19 模式色散的脈沖展寬 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材多模階躍光纖的模式色散如圖2-20所示。在多模階躍光纖中，傳輸最快和最慢的兩條光線分別是沿軸心傳播的光線和以臨界角c入射的光線。因此，在階躍型多模光纖中最大色散是光線所用時(shí)間max和光線所用時(shí)間min到達(dá)終端的時(shí)間差max：max=maxmin 。圖2-20 多模階躍光纖的模式色散

39、 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.材料色散材料色散 由于光纖材料的折射率隨光波長(zhǎng)的變化而變化，使得光信號(hào)各頻率的群速度不同，引起傳輸時(shí)延差的現(xiàn)象，就稱為材料色散。這種色散取決于光纖材料折射率的波長(zhǎng)特性和光源的線譜寬度。在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，實(shí)際使用的光源的輸出光并不是單一波長(zhǎng)，而是具有一定的譜線寬度。由于光纖材料的折射率是波長(zhǎng)的函數(shù)，光在其中的傳播速度V（）=C/n（）也隨光波長(zhǎng)而變。當(dāng)具有一定譜線寬度的光源所發(fā)出的光脈沖入射到單模光纖內(nèi)傳輸時(shí)，不同波長(zhǎng)的光脈沖將有不同的傳播速度，在到達(dá)輸出端時(shí)將產(chǎn)生時(shí)延差，從而使脈沖展寬。這就是材料色散的產(chǎn)生機(jī)理。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備

40、教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材3.波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散 波導(dǎo)色散是針對(duì)光纖中某個(gè)導(dǎo)模而言的，在不同的波長(zhǎng)下，其相位常數(shù)不同，從而群速度不同，引起色散。波導(dǎo)色散還與光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)、纖芯與包層的相對(duì)折射率差等多方面的原因有關(guān)，故也稱為結(jié)構(gòu)色散。不過波導(dǎo)色散很小，用色散系數(shù)Dw表示： （ps/(nmkm)）式中，為相對(duì)折射率差；n1為纖芯折射率；V為歸一化頻率；b=W2/V2歸一化相位常數(shù)；W為歸一化衰減常數(shù)。同理可得，光纖的波導(dǎo)色散可用下式計(jì)算： =DwL。 221)(dVVbdVcnDww光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材4偏振模色散偏振模色散 偏振模色散是單模光纖特有的一種色

41、散。由于單模光纖中實(shí)際上傳輸?shù)氖莾蓚€(gè)相互正交的偏振模，它們的電場(chǎng)各沿x、y方向偏振，分別記作LPx01和LPy01，其相位常數(shù)x，y不同，相應(yīng)的群速度不同，從而引起偏振模色散： 式中，=x-y；為光的角頻率。綜上所述，在多模光纖中存在著模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散三種色散，而且在這三種色散之中：模式色散材料色散波導(dǎo)色散。在單模光纖中，模式色散為零，其色散主要是材料色散、波導(dǎo)色散和偏振模色散，而且材料色散占主導(dǎo)，波導(dǎo)色散較小，偏振模色散一般可以忽略。因此光纖色散可表示為多模光纖色散：=M2+m2+w21/2單模光纖色散：=m2+w2+021/2不過單模光纖一般只給出色散系數(shù)D，其中包含了材料色散

42、和波導(dǎo)色散的共同影響。 ddddddyx0光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材5.光纖的帶寬光纖的帶寬 光纖的色散和帶寬描述的是光纖的同一特性。事實(shí)上，色散描述的是光脈沖經(jīng)過傳輸后在時(shí)間座標(biāo)軸上展寬的程度，是光纖特性在時(shí)域的描述。而帶寬是這一特性在頻域中的描述。ITU-T建議規(guī)定光纖的帶寬是每公里帶寬，為 L公里的光纖帶寬： 11060D1DLDLL6010光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.3.3 光纖的光學(xué)特性和幾何特性光纖的光學(xué)特性和幾何特性 1幾何特性幾何特性 幾何特性有芯徑、包層的尺寸和對(duì)芯/包層同心度、不圓度等。（1）芯直徑 芯直徑主要是對(duì)多模光

43、纖的要求。ITU-T規(guī)定多模光纖的芯直徑為（503）m。（2）外徑 光纖的外徑是指裸纖的直徑。無(wú)論多模光纖、單模光纖，ITU規(guī)定通信用光纖的外徑，均為（1253）m。（3）芯/包層同心度和不圓度 同心度是指纖芯中心與包層中心之間距離除以芯徑。不圓度包括芯徑的不圓度和包層的不圓度，可用下式表示：NC=（DmaxDmin）/Dco式中，Dmax和Dmin是芯（包層）的最大和最小直徑；Dco是芯（包層）的標(biāo)準(zhǔn)直徑。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2光學(xué)特性光學(xué)特性 （1）折射率分布 多模光纖的折射分布，決定光纖帶寬和連接損耗。單模光纖的折射率分布，決定工作波長(zhǎng)的選擇。光纖折射率

44、的通式：n（r）=n（0）1-2（r/a）g1/2 （2）最大理論數(shù)值孔徑 光纖的數(shù)值孔徑（NA）對(duì)光源耦合效率、光纖損耗時(shí)微彎的敏感性和帶寬有著密切的關(guān)系，數(shù)值孔徑大，容易耦合，微彎敏感小，帶寬較窄。最大理論數(shù)值孔徑的定義為 ：nnNA2221max光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（3）模場(chǎng)直徑 模場(chǎng)直徑的定義，可以根據(jù)基模場(chǎng)E01傳輸函數(shù)來(lái)表示，即在基模場(chǎng)E01（r）傳輸函數(shù)與橫軸徑向r的關(guān)系曲線上兩個(gè)1/e點(diǎn)之間的寬度就是模場(chǎng)直徑。 模場(chǎng)直徑估算：2S0=2/（n1） （4）截止波長(zhǎng)（單模傳輸條件） 截止波長(zhǎng)是單模光纖保證單模傳輸?shù)臈l件，所以截止波長(zhǎng)的定義是大于此波長(zhǎng)

45、時(shí)二階LP11模不再傳播。截止波長(zhǎng)同其它參數(shù)的不同點(diǎn)，在于它不是恒定，而是隨著長(zhǎng)度不同而改變。要求單模光纖的截止波長(zhǎng)一定要小于光通信系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)。目前光纖的截止波長(zhǎng)為1.101.28m。相對(duì)折射率差及剖面形狀決定。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.3.5 光纖的非線性效應(yīng)光纖的非線性效應(yīng) 1非線性效應(yīng)的產(chǎn)生非線性效應(yīng)的產(chǎn)生 當(dāng)今在帶有摻鉺放大器密集波分復(fù)用大容量、高速度的光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩL(zhǎng)多、功率大，大的光功率可能引起信號(hào)與光纖的相互作用而產(chǎn)生各種非線性效應(yīng)，如果不予以適當(dāng)抑制，這些非線性效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重的影響系統(tǒng)的性能和限制再生中繼距離。線性或非線性指的

46、是光在傳輸媒質(zhì)的性質(zhì)，而非光本身性質(zhì)。但光場(chǎng)的存在使得媒質(zhì)的性質(zhì)特性發(fā)生了變化。當(dāng)媒質(zhì)受強(qiáng)光場(chǎng)的作用，組成媒質(zhì)的原子或分子內(nèi)的電子發(fā)生位移或振動(dòng)，使媒質(zhì)產(chǎn)生極化，極化后的媒質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)偶極子，這些偶極子輻射出相同頻率的電磁波疊加到原入射場(chǎng)上，成為媒質(zhì)內(nèi)的總光場(chǎng)。這說(shuō)明媒質(zhì)特性變化又反過來(lái)影響光場(chǎng)。光纖的非線性可分為兩類：非線性受激散射和折射率擾動(dòng)。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2受激散射受激散射 受激散射是指光場(chǎng)把部分能量轉(zhuǎn)移給非線性介質(zhì)。非線性受激散射發(fā)生在當(dāng)光信號(hào)與光纖中的聲波或系統(tǒng)振動(dòng)的相互作用的調(diào)制系統(tǒng)中。受激拉曼散射和受激布里淵散射就屬于此類。 1）受激拉曼散射（

47、Stimulated Raman Scattering，SRS）是介質(zhì)中的分子振動(dòng)對(duì)入射光（稱為泵浦光）的調(diào)制（相互作用），從而對(duì)入射光產(chǎn)生散射作用。設(shè)入射光頻率為p，介質(zhì)分子振動(dòng)頻率為v，則散射光頻率為S=p-v和aS=p+v，這種現(xiàn)象叫受激拉曼散射。 2）受激布里淵散射（Stimulated Brillouin Scattering，SBS）是一種由光纖中的光信號(hào)和聲波（機(jī)械振動(dòng)技術(shù)上稱為聲波）之間的相互作用所引起的非線性現(xiàn)象。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材3折射率擾動(dòng)折射率擾動(dòng) 折射率擾動(dòng)引起的三種非線性效應(yīng)為：自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制和四波混頻。 1）自相位調(diào)制

48、（Self Phase Modulation，SPM）是指?jìng)鬏斶^程中光脈沖對(duì)自身相位變化，導(dǎo)致脈沖頻譜展寬的現(xiàn)象。自相位調(diào)制與“自聚焦”有密切聯(lián)系，如果十分嚴(yán)重，那么在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中，光譜展寬會(huì)重疊進(jìn)入鄰近的信道。 2）交叉相位調(diào)制（Cross Phase Modulation，CPM）是一個(gè)脈沖對(duì)其它信道脈沖相位的作用。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)的光波在光纖的非線性相互作用.其產(chǎn)生方式與SPM相同。CPM與SPM所不同的是SPM發(fā)生在單信道和多信道系統(tǒng)中，而CPM則僅出現(xiàn)在多信道系統(tǒng)中。 3）四波混頻（Four Wave Mixing，F(xiàn)WM）是指由兩個(gè)或三個(gè)波長(zhǎng)的光波混合后產(chǎn)生的新光波，其產(chǎn)

49、生原理如圖2-24所示。在系統(tǒng)中，某一波長(zhǎng)的入射光會(huì)改變光纖的折射率，從而在不同頻率處發(fā)生相位調(diào)制，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-24 四波混頻產(chǎn)生原理 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.3.4 光纖的機(jī)械特性與溫度特性光纖的機(jī)械特性與溫度特性 1光纖強(qiáng)度光纖強(qiáng)度實(shí)用化光纖的抗張強(qiáng)度，要求240g拉力。目前商品化光纖的強(qiáng)度已達(dá)到0.5應(yīng)變即432g拉力，國(guó)內(nèi)用于工程的光纖，一般都大于400g拉力；國(guó)外較好的光纖在700g拉力以上，用于海底光纜的光纖強(qiáng)度還要高一些。這些對(duì)光纖強(qiáng)度的要求，是在光纖生產(chǎn)過程中用篩選方法達(dá)到的。 2光纖

50、的溫度特性光纖的溫度特性光纖的溫度特性是指在高、低溫條件下對(duì)光纖損耗的影響，一般是損耗增大。在高低溫條件下光纖損耗都增大，這是由于光纖涂覆層、套塑層所用的材料為有機(jī)樹脂和塑料比石英的收縮和膨脹系數(shù)大得多，因而在低溫時(shí)光纖受到軸向壓縮力而產(chǎn)生微彎，在高溫時(shí)光纖又受到軸向伸長(zhǎng)力而產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致?lián)p耗增大。光纖溫特性：當(dāng)隨著溫度的不斷降低，光纖損耗就不斷增大，當(dāng)降至-55左右時(shí)，損耗急劇增加，顯然這樣的系統(tǒng)是無(wú)法正常運(yùn)行的。目前光纖的低溫特性已普遍達(dá)到較好水平，一般在-20時(shí)，損耗增加在0.ldB/km以下，優(yōu)質(zhì)光纖在0.05dB/km以下。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.4

51、光纜光纜 通信光纜的結(jié)構(gòu)是依據(jù)其傳輸用途、運(yùn)行環(huán)境、敷設(shè)方式等諸多因素決定的。從大的方面講，常用通信光纜分為室內(nèi)光纜和室外光纜兩大類，這里主要為大家介紹室外光纜。 室外光纜的基本結(jié)構(gòu)有如下幾種：層絞式、中心管式、骨架式。每種基本結(jié)構(gòu)中既可放置分離光纖，亦可放置帶狀光纖。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材1層絞式光纜層絞式光纜 層絞式光纜端面如圖2-26和圖2-27所示。層絞式光纜結(jié)構(gòu)是由多根二次被覆光纖松套管（或部分填充繩）繞中心金屬加強(qiáng)件絞合成圓形的纜芯，纜芯外先縱包復(fù)合鋁帶并擠上聚乙烯內(nèi)護(hù)套，再縱包阻水帶和雙面覆膜皺紋鋼（鋁）帶再加上一層聚乙烯外護(hù)層組成。層絞式光纜的結(jié)

52、構(gòu)特點(diǎn)是：光纜中容納的光纖數(shù)量多，光纜中光纖余長(zhǎng)易控制，光纜的機(jī)械、環(huán)境性能好，它適宜于直埋、管道敷設(shè)，也可用于架空敷設(shè)。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-26 層絞式光纜端面 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-27 層絞式光纜實(shí)物圖 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2中心管式光纜中心管式光纜 中心管式光纜如圖2-28和圖2-29所示，是由一根二次光纖松套管或螺旋形光纖松套管，無(wú)絞合直接放在纜的中心位置，縱包阻水帶和雙面涂塑鋼（鋁）帶，兩根平行加強(qiáng)圓磷化碳鋼絲或玻璃鋼圓棒位于聚乙烯護(hù)層中組成的。按松套管中放入的是分離光纖、光

53、纖束還是光纖帶，中心管式光纜分為分離光纖的中心管式光纜或光纖帶中心管式光纜等。 中心管式光纜的優(yōu)點(diǎn)是：光纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝簡(jiǎn)捷，光纜截面小、重量輕，很適宜架空敷設(shè)，也可用于管道或直埋敷設(shè)；中心管式光纜的缺點(diǎn)是：纜中光纖芯數(shù)不宜過多（如分離光纖為12芯、光纖束為36芯、光纖帶為216芯），松套管擠塑工藝中松套管冷卻不夠，成品光纜中松套管會(huì)出現(xiàn)后縮，光纜中光纖余長(zhǎng)不易控制等。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-28 中心管式光纜端面結(jié)構(gòu)（GYXTW53） 圖2-29 中心管式光纜實(shí)物圖 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材3骨架式光纜骨架式光纜 骨架式光纜

54、在國(guó)內(nèi)僅限于干式光纖帶光纜，即將光纖帶以矩陣形式置于U型螺旋骨架槽或SZ螺旋骨架槽中，阻水帶以繞包方式纏繞在骨架上，使骨架與阻水帶形成一個(gè)封閉的腔體（見圖2-30和圖2-31）。 骨架式光纖帶光纜的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、纜徑小、纖芯密度大（上千芯至數(shù)千芯），接續(xù)時(shí)無(wú)需清除阻水油膏、接續(xù)效率高。缺點(diǎn)是：制造設(shè)備復(fù)雜（需要專用的骨架生產(chǎn)線）、工藝環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)技術(shù)難度大等。 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材圖2-30 骨架式光纜端面結(jié)構(gòu) 圖2-31 骨架式光纜（GYDGTS）實(shí)物圖 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材2.4.2 光纜的型號(hào)、色譜與端別光纜的型號(hào)、色譜

55、與端別 1.光纜型號(hào)和應(yīng)用光纜型號(hào)和應(yīng)用 （1）型號(hào)的組成1）型號(hào)組成的內(nèi)容：型號(hào)由型式和規(guī)格兩大部分組成。2）型號(hào)組成的格式：光纜型號(hào)組成的格式如圖2-32所示。圖2-32 型號(hào)組成的格式 圖2-33 光纜型式的構(gòu)成 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材（2）型號(hào)的組成內(nèi)容、代號(hào)及意義 型式由5個(gè)部分構(gòu)成，各部分均用代號(hào)表示，如圖2-33所示。其中結(jié)構(gòu)特征指纜芯結(jié)構(gòu)和光纜派生結(jié)構(gòu)。1）分類的代號(hào)：GY通信用室（野）外光纜GM通信用移動(dòng)式光纜GJ通信用室（局）內(nèi)光纜GS通信用設(shè)備內(nèi)光纜GH通信用海底光纜GT通信用特殊光纜2）加強(qiáng)件的代號(hào)：加強(qiáng)構(gòu)件指護(hù)套以內(nèi)或嵌入護(hù)套中用于增強(qiáng)光纜抗拉力的構(gòu)件。（無(wú)符號(hào)）金屬加強(qiáng)構(gòu)件F非金屬加強(qiáng)構(gòu)件 光纖通信技術(shù)與設(shè)備教育部高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材3）纜芯和光纜的派生結(jié)構(gòu)特征的代號(hào)：