光纖光纜技術及相關儀器儀表使用培訓

1、12目目 錄錄一、概述二、光纖通信的基本概念三、光纖通信原理四、光在光纖中的傳輸五、光纖六、光纜七、光纖的熔接、測試八、常用儀器儀表3 通信線路是通信網(wǎng)絡中的重要組成部分，是通通信線路是通信網(wǎng)絡中的重要組成部分，是通信網(wǎng)絡的骨架，可見其在通信網(wǎng)絡中的地位。按傳信網(wǎng)絡的骨架，可見其在通信網(wǎng)絡中的地位。按傳輸介質，通信可分為有線通信（電纜、銅線和光纖）輸介質，通信可分為有線通信（電纜、銅線和光纖）和無線通信（紅外、微波和衛(wèi)星）；光纖通信與電和無線通信（紅外、微波和衛(wèi)星）；光纖通信與電纜通信、微波通信對比具有傳輸頻帶寬、傳輸衰減纜通信、微波通信對比具有傳輸頻帶寬、傳輸衰減小、信號串擾弱和抗電磁干擾等

2、優(yōu)點，故目前的國小、信號串擾弱和抗電磁干擾等優(yōu)點，故目前的國內(nèi)國際通信網(wǎng)已經(jīng)構成一個以光纖通信為主，微波內(nèi)國際通信網(wǎng)已經(jīng)構成一個以光纖通信為主，微波和衛(wèi)星通信為輔的格局。和衛(wèi)星通信為輔的格局。一、概述一、概述4二、光纖通信的基本概念二、光纖通信的基本概念5光纖通信的原理入下面方框圖：光纖通信的原理入下面方框圖： 電端機：信號處理，模電端機：信號處理，模/數(shù)變換，多路復用處理等。數(shù)變換，多路復用處理等。光端機：完成光電光端機：完成光電/電光轉換，起放大、整形、再生功能。電光轉換，起放大、整形、再生功能。中繼器：完成光電光轉換，把光纖線路上來的光信號轉中繼器：完成光電光轉換，把光纖線路上來的光信號

3、轉換為電信號，經(jīng)放大、整形、再生后調制光源，再把電信換為電信號，經(jīng)放大、整形、再生后調制光源，再把電信號變換為光信號變換為光信 號送到光路上傳輸。號送到光路上傳輸。光端機電端機光端機電端機中級器6光在光纖中的傳輸是以全反射的形式進行的，最大入射角光在光纖中的傳輸是以全反射的形式進行的，最大入射角a 稱為孔徑角：稱為孔徑角：sin an12 N.A （ ）n2n1a n1n2n17N.A稱為數(shù)值孔徑，它表征光纖端面接受光能量的一個稱為數(shù)值孔徑，它表征光纖端面接受光能量的一個重要參數(shù)，從個光源和光纖耦合方便的角度考慮，是重要參數(shù)，從個光源和光纖耦合方便的角度考慮，是希望大的數(shù)值孔徑，但大的數(shù)值孔徑

4、會使光在纖維中希望大的數(shù)值孔徑，但大的數(shù)值孔徑會使光在纖維中傳輸時激起高次模式，使光纖的傳輸帶寬變窄，所以傳輸時激起高次模式，使光纖的傳輸帶寬變窄，所以要選擇合適的要選擇合適的N.A。81.光纖結構光纖結構 纖芯纖芯 包層包層 一層涂覆樹脂一層涂覆樹脂(軟軟) 二層涂覆樹脂二層涂覆樹脂(硬硬) 光纖第一層涂覆樹脂選用較軟的樹脂材料，以使光光纖第一層涂覆樹脂選用較軟的樹脂材料，以使光纖具有良好的彎曲性能和耐側壓性能。纖具有良好的彎曲性能和耐側壓性能。2光纖的分類光纖的分類 9 根據(jù)根據(jù)IEC（國際電工委員會）標準，按光纖所用材料、（國際電工委員會）標準，按光纖所用材料、折射率分布形狀，零射散等因

5、素光纖被分為兩大類：單模折射率分布形狀，零射散等因素光纖被分為兩大類：單模光纖和多模光纖。光纖和多模光纖。多模光纖多模光纖 多模光纖是指可以傳輸多個光傳導模的光纖。多模光纖是指可以傳輸多個光傳導模的光纖。主要應用在接入網(wǎng)和局域網(wǎng)等短距離場合。主要應用在接入網(wǎng)和局域網(wǎng)等短距離場合。芯徑較大，纖芯直徑為芯徑較大，纖芯直徑為50+3um，包層，包層125+2um器件便宜，操作簡單可靠；器件便宜，操作簡單可靠；預涂層包層芯10單模光纖是指只傳輸一個光傳導模（基模）的光纖，具有較單模光纖是指只傳輸一個光傳導模（基模）的光纖，具有較小的芯徑，包層直徑要比芯徑大十幾倍，以避免光損耗，小的芯徑，包層直徑要比芯

6、徑大十幾倍，以避免光損耗，主要應用在長途骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)等場合。主要應用在長途骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)等場合。因為他具有衰減小、頻帶寬、容量大、成本低和易于擴容等因為他具有衰減小、頻帶寬、容量大、成本低和易于擴容等優(yōu)點而得到廣泛應用。優(yōu)點而得到廣泛應用。模場直徑約為（模場直徑約為（8.0-11）+ 0.7um，包層直徑為，包層直徑為125+1um預涂層包層芯11單模光纖按照零射散波長和截止波長位移與否可將單模光纖分單模光纖按照零射散波長和截止波長位移與否可將單模光纖分為五種：為五種：非色散位移單模光纖（非色散位移單模光纖（G.652:A/B/C/D）色散位移單模光纖色散位移單模光纖(G.6

7、53)截止波長位移單模光纖截止波長位移單模光纖(G.654)非零色散位移單模光纖非零色散位移單模光纖(G.655:A/B)色散補償單模光纖色散補償單模光纖12G.652單模光纖是目前最常用的光纖，它的特點是：單模光纖是目前最常用的光纖，它的特點是：1）、在）、在1310nm波長處的色散為零，衰減約為波長處的色散為零，衰減約為0.35dB/KM。2)、在、在1550nm波長處的衰減系數(shù)最小，約為波長處的衰減系數(shù)最小，約為0.22dB/KM，但色散最大。，但色散最大。3)、工作波長可以選在、工作波長可以選在1310nm和和1550nm，但，但1310nm區(qū)域為最佳。區(qū)域為最佳。13G.655G.6

8、55光纖的特點：光纖的特點： 非零色散光纖是使非零色散光纖是使1550nm1550nm波長區(qū)域具有合理的低波長區(qū)域具有合理的低色散，足以支持色散，足以支持10Gbit/s10Gbit/s的長距離傳輸而無需色散補充的長距離傳輸而無需色散補充，同時其色散值又必須保持非零特性來抑制四波混頻和交，同時其色散值又必須保持非零特性來抑制四波混頻和交叉相位調制等非線性效應的影響。主要是為時分復用和密叉相位調制等非線性效應的影響。主要是為時分復用和密集波分復用系統(tǒng)的需要。集波分復用系統(tǒng)的需要。 141）、衰減（）、衰減（Attenuation）2）、色散（）、色散（Dispersion）3）、偏振模色散（）、

9、偏振模色散（Polarization Mode Dispersion）衰減（衰減（Attenuation）反映光信號損失的特性反映光信號損失的特性限制了傳輸?shù)木嚯x限制了傳輸?shù)木嚯x原因：原因： 吸收吸收 散射散射15色散（色散（Dispersion）反映脈沖展寬的特性反映脈沖展寬的特性限制了傳輸容量的大小和傳輸距離的距離限制了傳輸容量的大小和傳輸距離的距離原因：原因： 不同的波長具有不同的速度不同的波長具有不同的速度偏振模色散（偏振模色散（D）反映脈沖展寬的特性，統(tǒng)計量反映脈沖展寬的特性，統(tǒng)計量限制了傳輸容量的大小和傳輸距離的距離限制了傳輸容量的大小和傳輸距離的距離原因：原因： 極化模的軸向傳輸

10、速度不同極化模的軸向傳輸速度不同16光纜是以光纖、高分子材料、金屬光纜是以光纖、高分子材料、金屬-塑料復合帶及金屬加強塑料復合帶及金屬加強件等共同構成的光信息傳輸介質。件等共同構成的光信息傳輸介質。光纜的分類：光纜的分類：按纜芯的結構可分為中心束管式、層絞式和骨架式光纜；按纜芯的結構可分為中心束管式、層絞式和骨架式光纜；按敷設方式可分為管道光纜、直埋光纜、架空光纜、隧道按敷設方式可分為管道光纜、直埋光纜、架空光纜、隧道光纜和水底光纜。光纜和水底光纜。按使用環(huán)境可分為室內(nèi)光纜和室外光纜；按使用環(huán)境可分為室內(nèi)光纜和室外光纜；特種光纜有：阻燃光纜、防蟻防鼠光纜等。特種光纜有：阻燃光纜、防蟻防鼠光纜等

11、。17護套加強鋼絲皺紋鋼帶光纖纖膏中心束管阻水帶中心束管式光纜結構圖18192021222324251、光纖熔接機的原理、光纖熔接機的原理 利用激光校正調整兩根光纖對齊，在高壓放電的利用激光校正調整兩根光纖對齊，在高壓放電的情況下，使兩邊光纖熔融，對接。情況下，使兩邊光纖熔融，對接。ALIGNING01:AUTO01:60mmX26 光纜線路的測試包括施工前的單盤測試、竣工測試光纜線路的測試包括施工前的單盤測試、竣工測試和線路定期的測算。和線路定期的測算。 測量項目：長度、衰減、線路總損耗（是否有故測量項目：長度、衰減、線路總損耗（是否有故障）、偏振模色散（障）、偏振模色散（PMD）（針對長距

12、離、高速）（針對長距離、高速率的密集波分復用率的密集波分復用DWDM系統(tǒng)）系統(tǒng)） 測量工具：光時域反射儀（測量工具：光時域反射儀（OTDR）、光源、光功）、光源、光功率計、光纖偏振分析儀率計、光纖偏振分析儀271、光衰減器、光衰減器2、常用光源、常用光源3、光功率計、光功率計4、光纖識別器、光纖識別器5、光時域反射儀、光時域反射儀6、光熔接機、光熔接機28n光衰減器是對光信號進行衰減的器件，當被測光纖輸光衰減器是對光信號進行衰減的器件，當被測光纖輸出光功率太強而影響到測試結果時，應在光纖測試鏈出光功率太強而影響到測試結果時，應在光纖測試鏈路中加入光衰減器。路中加入光衰減器。n兩種類型：可變光衰

13、減器和固定衰減器。兩種類型：可變光衰減器和固定衰減器。29n反射一部分光反射一部分光n吸收一部分光吸收一部分光n在空間遮擋一部分光在空間遮擋一部分光n用偏振片選擇光的偏振面等。用偏振片選擇光的偏振面等。n（常用：反射衰減法）（常用：反射衰減法）30n穩(wěn)定光源：測量光纖衰減、光纖接續(xù)損耗以及光器件穩(wěn)定光源：測量光纖衰減、光纖接續(xù)損耗以及光器件的插入損耗等。的插入損耗等。n白色光源：測量光纖、光器件等損耗波長特性的最佳白色光源：測量光纖、光器件等損耗波長特性的最佳光源。光源。n可見光源：用于簡單的光纖斷線障礙測試、光器件的可見光源：用于簡單的光纖斷線障礙測試、光器件的損耗測量、端面檢查、纖芯對準及

14、數(shù)值孔徑測量等，損耗測量、端面檢查、纖芯對準及數(shù)值孔徑測量等，常用的有紅光筆等。常用的有紅光筆等。31n光功率計是測量光纖輸入、輸出光功率的重要儀表。光功率計是測量光纖輸入、輸出光功率的重要儀表。n光功率計是用來測量光功率大小、線路損耗、系統(tǒng)富光功率計是用來測量光功率大小、線路損耗、系統(tǒng)富裕度及接收靈敏度等的儀表，是光纖通信系統(tǒng)中最基裕度及接收靈敏度等的儀表，是光纖通信系統(tǒng)中最基本，也是最主要的測量儀表。本，也是最主要的測量儀表。32n按顯示方式不同：模擬顯示和數(shù)字顯示。按顯示方式不同：模擬顯示和數(shù)字顯示。n按接收光功率大小：高光平型、中光平型和低光平型。按接收光功率大?。焊吖馄叫汀⒅泄馄叫秃?/p>

15、低光平型。n按光波長的不同：長波長型、短波長型和全波長型。按光波長的不同：長波長型、短波長型和全波長型。33 光纖識別器是一種采用低插入損耗的光纖識別器是一種采用低插入損耗的“宏彎宏彎”檢測技術檢測技術,在不中斷業(yè)務、不過份擠壓光纖的情況下，能準確地辨別出在不中斷業(yè)務、不過份擠壓光纖的情況下，能準確地辨別出光信號。在安裝、切割、熔接、維護和修復光纖系時光信號。在安裝、切割、熔接、維護和修復光纖系時,可用可用來識別光纖傳輸中的在線業(yè)務信號來識別光纖傳輸中的在線業(yè)務信號(CW)或帶有調制音頻信或帶有調制音頻信(270/33/1000/2000Hz)的光纖的光纖,也可識別無信號。也可識別無信號。34

16、n光時域反射儀（光時域反射儀（OTDR），后向散射儀或光脈沖測試），后向散射儀或光脈沖測試儀，可用來測量光纖的插入損耗、反射損耗、光纖鏈儀，可用來測量光纖的插入損耗、反射損耗、光纖鏈路損耗、光纖長度、光纖故障點的位置以及光功率沿路損耗、光纖長度、光纖故障點的位置以及光功率沿路由長度的分布情況等。路由長度的分布情況等。n它具有功能多體積小、操作簡便、可重復測量且無需它具有功能多體積小、操作簡便、可重復測量且無需其他儀器配合等等優(yōu)點。其他儀器配合等等優(yōu)點。35光脈沖后向散射光包層纖芯菲涅耳反射透過光測量后向散射光測量后向散射光功率功率損耗特性損耗特性時間時間距離距離光探測器光探測器激光器方向耦合器

17、電信號重復測量提高/放大放大平均化平均化圖示36入射光熔接點接頭處彎曲損耗點開放端距離后向散射光功率光纖光纜的狀態(tài)與波形對照圖示3738nOTDR性能參數(shù)一般包括性能參數(shù)一般包括OTDR的動態(tài)范圍、盲區(qū)、的動態(tài)范圍、盲區(qū)、距離精確度、距離精確度、 OTDR接收電路設計和光纖的回波損耗、接收電路設計和光纖的回波損耗、反射損耗。反射損耗。 動態(tài)范圍取決于脈寬、測量時間和動態(tài)范圍取決于脈寬、測量時間和OTDR的設計；的設計； 盲區(qū)取決于脈寬、放射大小和盲區(qū)取決于脈寬、放射大小和OTDR的設計。的設計。脈寬：脈寬：nOTDR發(fā)短脈沖時能提供更好的盲區(qū)性能但是具有更發(fā)短脈沖時能提供更好的盲區(qū)性能但是具有

18、更小的動態(tài)范圍小的動態(tài)范圍nOTDR發(fā)長脈沖時能提供更好的動態(tài)范圍但具有更大發(fā)長脈沖時能提供更好的動態(tài)范圍但具有更大的盲區(qū)的盲區(qū)39n平均時間：因為更長的平均時間減小了平均時間：因為更長的平均時間減小了OTDR的噪聲電平所的噪聲電平所 以增大了測試的動態(tài)范圍以增大了測試的動態(tài)范圍nOTDR的設計：高分辨率的設計：高分辨率OTDR提供小的盲區(qū)但是動態(tài)范圍提供小的盲區(qū)但是動態(tài)范圍 也變小，長距離也變小，長距離OTDR提供大動態(tài)范圍但是盲區(qū)也變大提供大動態(tài)范圍但是盲區(qū)也變大40n我們把初始背向散射電平與噪聲電平的差值定義為動我們把初始背向散射電平與噪聲電平的差值定義為動態(tài)范圍。態(tài)范圍。414243光纖熔接機的原理光纖熔接機的原理 利用激光校正調整兩根光纖對齊，在高壓放電的情利用激光校正調整兩根光纖對齊，在高壓放電的情況下，使兩邊光纖熔融，對接。況