第二章光纖與光纜

1、1 光纖是光纖通信系統(tǒng)中的傳輸媒質(zhì)，其材料、結構和傳輸性能的好壞直接影響了系統(tǒng)的性能。本章首先介紹光纖光纜的基本結構和類型，然后分別應用射線光學和波動光學理論分析光纖傳輸原理，在此基礎上對光纖的損耗、色散和非線性等傳輸性能參數(shù)進行介紹，最后給出光纖的類型及工程技術。第二章第二章 光纖與光纜光纖與光纜2、光纖結構和類型、光纖結構和類型纖芯纖芯包層包層涂覆層涂覆層護套護套n2n2n1n23圖圖2-1 光纖基本結構光纖基本結構纖芯包層125m涂覆層250m無論何種光纖，其包層直徑都是一致的涂覆層的主要作用是為光纖提供保護纖芯和包層僅在折射率等參數(shù)上不同，結構上是一個完整整體纖芯直徑一般小于纖芯直徑一

2、般小于50微米，單模光纖纖芯直徑為微米，單模光纖纖芯直徑為7-9微米，多模為微米，多模為50-80微米。包層直接一般為微米。包層直接一般為125微米。微米。一般只有纖芯和包層的光纖稱為一般只有纖芯和包層的光纖稱為裸纖，帶有涂覆層的光纖才稱為裸纖，帶有涂覆層的光纖才稱為芯線，也是通常所說的光纖。芯線，也是通常所說的光纖。10光纖的分類光纖的分類 按折射率分布 按二次涂覆層結構 按材料 按傳導模式111. 按纖芯折射率分布：按纖芯折射率分布：階躍折射率分布和漸變折射率分布階躍折射率分布和漸變折射率分布Ob/2aab/2n1n2n0n1n2rnOb/2aab/2n1n2n0n1n2rn思考：為什么纖

3、芯的折射率要高于包層折射率？122. 按光纖的二次涂覆層結構按光纖的二次涂覆層結構 緊套結構光纖 松套結構光纖133. 按光纖主要材料按光纖主要材料 SiO2光纖* 塑料光纖 氟化物光纖硅酸鹽光纖液芯光纖* SiO2是目前最主要的光纖材料144. 按光纖中的傳導模式按光纖中的傳導模式* 單模光纖 多模光纖t光強光強0tSM SM GI SI1.00.5脈沖展寬脈沖展寬n2n1nr ( )r2a m=2a8.32b1252b m= 單模光纖單模光纖-色散最小色散最小l只能傳播一個模式的光纖稱為單模光纖只能傳播一個模式的光纖稱為單模光纖l標準單模標準單模(SM, Single Mode)光纖折射率

4、分布光纖折射率分布和階躍型光纖相似，只是纖芯直徑比多模光纖和階躍型光纖相似，只是纖芯直徑比多模光纖小得多，模場直徑只有（小得多，模場直徑只有（910） ml光線沿軸線直線傳播光線沿軸線直線傳播, 色散使輸出脈沖信號展色散使輸出脈沖信號展寬最小。寬最小。單模光纖結構單模光纖結構n2n1nr ( )r2am=2a8.32b1252bm=n2n1nr ( )r階階躍躍多多模模光光纖纖(a)包包層層纖纖芯芯2a2a m=1001402b m=2bn2n1nr ( )r漸漸變變多多模模光光纖纖(b)2a2a m=62.52b1252b m=2b 多模光纖多模光纖l可以傳播數(shù)百到上千個可以傳播數(shù)百到上千個

5、模式的光纖，稱為多模模式的光纖，稱為多模(MM,Multimode)光纖。光纖。l根據(jù)折射率在纖芯和包根據(jù)折射率在纖芯和包層的徑向分布情況，又層的徑向分布情況，又可分為階躍多模光纖和可分為階躍多模光纖和漸變多模光纖。漸變多模光纖。2.1.2 光纖類型光纖類型 目前國際上對光纖光纜型號進行標準化的主要是國際電信聯(lián)盟標準化組織(ITU-T)和國際電工委員會(IEC)。ITU-T涉及通信光纖的標準主要是G.65x系列，IEC則是標準60793系列。 ITU-T規(guī)定的光纖型號主要有G.651光纖（多模光纖），G.652光纖（常規(guī)單模光纖），G.653光纖（色散位移光纖），G.654光纖（低損耗光纖），

6、G.655光纖（非零色散位移光纖）以及最新的G.656（寬帶全波光纖）和G.657光纖（接入網(wǎng)用光纖）。 IEC 標準（我國國標也參照IEC命名）將光纖的種類分為A 類（多模）光纖和B類（單模）光纖。2.1.3 光纖制造工藝光纖制造工藝p改進的化學汽相沉積法(MCVD)p軸向汽相沉積法(VAD)p棒外化學汽相沉積法(OVD)p等離子體激活化學汽相沉積法(PCVD)19光纖接續(xù)方法光纖接續(xù)方法永久接續(xù)法連接器接續(xù)法20212.1.4 光纜及其結構光纜及其結構 光纜是以光纖為主要通信元件，通過加強件和外護層組合成的整體。光纜是依靠其中的光纖來完成傳送信息的任務，因此光纜的結構設計必須要保證其中的光

7、纖具有穩(wěn)定的傳輸特性。22光纜的分類方法光纜的分類方法 按成纜光纖類型 多模光纖光纜和單模光纖光纜 按纜芯結構 中心束管、層絞、骨架和帶狀 按加強件和護層 金屬加強件、非金屬加強、鎧裝 按使用場合 長途/室外、室內(nèi)、水下/海底等 按敷設方式 架空、管道、直埋和水下23光纜的結構（成纜方式）光纜的結構（成纜方式） 層絞式 骨架式 中心束管式 帶狀式24光纜結構示意圖光纜結構示意圖層絞式中心束管式帶狀式2.2 光纖傳輸原理光纖傳輸原理2.2.1 射線光學分析方法2.2.2 波動光學分析方法25光的傳輸理論光的傳輸理論光纖的三個基本性能指標光纖的三個基本性能指標（1）定義臨界角）定義臨界角c的正弦為

8、的正弦為數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑 (Numerical Aperture, NA)物理意義：數(shù)值孔徑反映了光纖的集光能力，值越物理意義：數(shù)值孔徑反映了光纖的集光能力，值越大，集光能力越強。大，集光能力越強。光纖的三個基本性能指標光纖的三個基本性能指標（2）相對折射率差）相對折射率差 =（n1-n2）/n1假定：纖芯和包層的折射率分別為假定：纖芯和包層的折射率分別為n1和和n2，且滿，且滿足足n1n2， n1n2 。物理意義：物理意義：越大，把光能量束縛在纖芯的能力越越大，把光能量束縛在纖芯的能力越強，但信息傳輸容量卻越小。強，但信息傳輸容量卻越小。典型值：一般單模光纖為典型值：一般單模光纖為0.3%0

9、.6%， 多模光纖為多模光纖為1%2%。數(shù)值孔徑和相對折射率差的關系：數(shù)值孔徑和相對折射率差的關系：212221nnnNA 式中式中=(n1-n2)/n1為纖芯與包層相對折射率差。為纖芯與包層相對折射率差。設設=0.01，n1=1.5，得到，得到NA=0.21或或c=12.2。 光纖的三個基本性能指標光纖的三個基本性能指標（3）最大群時延差最大群時延差cLn1物理意義：這種時間延遲差在時域產(chǎn)生脈沖展寬，物理意義：這種時間延遲差在時域產(chǎn)生脈沖展寬，或稱為信號畸變。或稱為信號畸變。 設光纖設光纖NA=0.20，n1=1.5，L=1 km，計算得到脈沖展寬計算得到脈沖展寬=44ns，相當于相當于10

10、MHzkm左右的帶寬。左右的帶寬。 例題分析例題分析 一階躍光纖，纖芯半徑一階躍光纖，纖芯半徑a=25微米，折射率微米，折射率n1=1.5,相對折射率差相對折射率差=1%，長度，長度L=1Km，求：，求：（1）光纖的數(shù)值孔徑；）光纖的數(shù)值孔徑；（2）子午光線的最大時延差。）子午光線的最大時延差。解題思路解題思路l已知條件：已知條件： n1=1.5， =1%， L=1Kml（1）數(shù)值孔徑：）數(shù)值孔徑：l（2）最大群時延差：）最大群時延差：=（n1-n2）/n1332.2.2 波動光學分析方法波動光學分析方法 射線光纖理論分析方法雖然形象地給出了光纖中光的傳輸原理，但其是假定光波長趨于0時的近似分

11、析方法，無法對光在光纖中的傳輸狀態(tài)進行嚴格的定量分析，因此需要引入波動光學理論分析方法。 波動光學理論分析方法的核心是求解波動方程。34簡化形式的波動方程簡化形式的波動方程 （2-11） （2-12）式中， 和 分別是電場強度矢量和磁場強度矢量，k為波數(shù)，表示為 為角頻率，和分別為介電常數(shù)和磁導率。 022EkE022HkH2kEH光纖中波動方程的求解光纖中波動方程的求解考慮光纖的外形是圓柱形，纖芯和包層是存在一定折射率差的石英（SiO2）材料。因此，可以把光纖抽象為一個圓柱形介質(zhì)波導體，z軸是軸向坐標（光信號傳播的前進方向）。用求解波動方程的方法考察光在光纖中具體的傳播和存在形式，即在圓柱坐

12、標系中求解 6個變量。由于波動方程只有2個方程，因此需要進行必要的矢量變換。2.2.4 柱面坐標系下的波動方程柱面坐標系下的波動方程 )1(2zzrHrrEKjE)(2rHErKjEzz)1(2zzrErrHKjH)(2rEHrKjHzz011222222zzzzEKErrErrE011222222zzzzHKHrrHrrH222 kK為傳播常數(shù)372. 階躍折射率光纖模式分析階躍折射率光纖模式分析 本節(jié)將用波動理論來分析階躍折射率分布光纖，得到在光纖中傳播的各種模式的表示方法。討論各模式的截止條件，并引入線性極化模的概念。 用于分析的階躍折射率光纖幾何圖形如圖2-7所示。假設光纖包層的半徑

13、b 足夠大，以使得包層內(nèi)電磁場按指數(shù)冪衰減，并在包層和空氣的界面處趨于 0，這樣就可以把光纖作為兩種介質(zhì)的邊界問題進行分析。38圖圖2-9 階躍折射率光纖幾何圖形階躍折射率光纖幾何圖形arbarbn1n2纖芯包層界面包層空氣界面抽象和簡化39波動方程的求解波動方程的求解運用分離變量法求解波動方程經(jīng)過一系列數(shù)學處理，可得上式是貝塞爾方程，式中m是貝塞爾函數(shù)的階數(shù)，稱為方位角模數(shù)，它表示纖芯沿方位角 繞一圈場變化的周期數(shù)。0)(122222220zzzErmkndrdErdrEd0)(122222220zzzHrmkndrdHrdrHd40方程解的討論方程解的討論根據(jù)邊界條件的假設，在纖芯和包層中

14、波動方程的解（分別對應纖芯和包層中場的存在形式）應該不一樣。纖芯中（ ）應該是振蕩場，場的能量可以沿z軸方向傳輸；包層（ ）中應該是衰減場，理想情況下應該沒有場存在，這也符合前述的穩(wěn)態(tài)傳輸條件假設，即場能量只存在于纖芯中。由于波動方程中的各系數(shù)都是待定的，因此波動方程的求解可能得到許多組解，也即對應著可能會在光纖中存在多種形式的傳輸場。0rara41模式存在條件模式存在條件p對每一個傳播模來說，應該僅能存在纖芯中，而在包層中衰減無窮大，即不能在包層中存在，場的全部能量都沿光纖軸線方向傳輸。如果某一個模式在包層中沒有衰減，稱該模式被截止（cutoff）。p不同的模式具有不同的模截止條件，滿足該條

15、件時能以傳播模形式在纖芯中傳輸，否則該模式被截止；p在所有的模式中，僅有HE11模不存在模截止條件，即截止頻率為0。也就是說，當其它所有模式均截止時該模式仍能傳輸，稱HE11模為基模。p從基模及其他模式（稱為高階模）的截止條件和波長等，即可推導出對應的邊界條件（包括纖芯和包層的幾何尺寸、折射率等參數(shù)）。2.2.3 單模傳輸條件單模傳輸條件 階躍折射率光纖的傳播模式是歸一化頻率V的函數(shù)。當 （2-22） 時，光纖中傳播的唯一的模式為HE11模（即LP01模），光纖為單模傳輸。405. 222221nnaV431. 截止波長截止波長 在前面的分析中已知，只有歸一化頻率V小于LP11模的截止頻率（V

16、c=2.4048）時，才能保證光纖中只傳輸基模（LP01?；騂E11模），所以單模光纖理論截止波長 為 （2-23）截止波長是單模光纖的基本參量，也是單模光纖最基本的參數(shù)。 c221222.405ca nnm44截止波長和工作波長的關系截止波長和工作波長的關系 判斷一根光纖是不是單模傳輸，只要比較一下它的工作波長與截止波長c的大小就可以了。如果c ，則為單模光纖，該光纖只能傳輸基模；如果c2c3c4。 理論上的截止波長是單模光纖中光信號能以單模方式傳播的最小波長。 截止波長條件可以保證在最短光纜長度上單模傳輸，并且可以抑制高次模的產(chǎn)生或可以將產(chǎn)生的高次模噪聲功率代價減小到完全可以忽略的地步。

17、2. 模場直徑模場直徑 單模光纖中基模（LP01?；騂E11模）場強在光纖的橫截面內(nèi)有一特定的分布，該分布與光纖的結構有關。光功率被約束在光纖橫截面的一定范圍內(nèi)。也就是說，單模光纖傳輸?shù)墓饽懿皇峭耆性诶w芯內(nèi)，而是有相當部分在包層中傳播。所以不用纖芯直徑來作為衡量單模光纖中功率分布的參數(shù)，而用所謂的模場直徑作為描述單模光纖傳輸光能集中程度的參數(shù)。 2/102022)()(2qdqqFdqqqFd)/sin(q當遠場錐角到光纖的數(shù)值孔徑附近時，基模的遠場強度急劇衰減，則212NAd462.3 光纖傳輸特性光纖傳輸特性 光信號經(jīng)過一定距離的光纖傳輸后要產(chǎn)生衰減和畸變，因而輸出信號和輸入信號不同，

18、光脈沖信號不僅幅度要減小，而且波形要展寬。產(chǎn)生信號衰減和畸變的主要原因是光在光纖中傳輸時存在損耗損耗和色散色散、非線性效應非線性效應等性能劣化。損耗和色散、非線性效應是光纖的最主要的傳輸特性，它們限制了系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸容量。 吸收損耗是由吸收損耗是由SiO2材料引起的本征吸收和材料引起的本征吸收和由雜質(zhì)引起的吸收產(chǎn)生由雜質(zhì)引起的吸收產(chǎn)生的。的。 散射損耗與光纖材散射損耗與光纖材料及光纖中的結構缺陷料及光纖中的結構缺陷有關。有關。 輻射損耗則是由光輻射損耗則是由光纖幾何形狀的微觀和宏纖幾何形狀的微觀和宏觀擾動引起的。觀擾動引起的。0.010.050.10.51510501000.81.01.

19、21.41.6實 驗波 導 缺 陷紫 外 吸 收瑞 利 散 射紅 外吸 收波 長 / m損 耗 / (dBkm 1)光纖的傳輸性質(zhì)光纖的傳輸性質(zhì)1、光纖的損耗：、光纖的損耗：包括吸收損耗和散射損包括吸收損耗和散射損耗兩部分。光纖的損耗將導致傳輸信號的耗兩部分。光纖的損耗將導致傳輸信號的衰減。在光纖通信系統(tǒng)中，當入纖的光功衰減。在光纖通信系統(tǒng)中，當入纖的光功率和接收靈敏度給定時，光纖的損耗將是率和接收靈敏度給定時，光纖的損耗將是限制無中繼傳輸距離的重要因素。限制無中繼傳輸距離的重要因素。48損耗和損耗系數(shù)的定義損耗和損耗系數(shù)的定義 當工作波長為 時，L公里長光纖的衰減 及光纖每公里衰減 可用下式

20、表示： 式中：Pi、Po分別為光纖的輸入、輸出的光功率，單位W。L為光纖長度，單位km。 dBPPAoilg10)()(lg10)(kmdBPPLoi)(A)(49吸收損耗吸收損耗 本征吸收是由材料中的固有吸收引起的。物質(zhì)中存在著紫外光區(qū)域光譜的吸收和紅外光區(qū)域的吸收。吸收損耗與光波長有關。紫外吸收帶是由于原子躍遷引起的。紅外吸收是由分子振動引起的。 SiO2的光纖材料中含有一定的摻雜劑（如鍺Ge，硼B(yǎng)，磷P等）和躍遷金屬雜質(zhì)（如鐵Fe，銅Cu，鉻Cr等）。這些成分的存在把紫外吸收尾部轉移到更長的波長上去。所含的雜質(zhì)離子，在相應的波長段內(nèi)有強烈的吸收。雜質(zhì)含量越多，損耗越嚴重。除了躍遷金屬雜質(zhì)

21、吸收外，氫氧根離子（OH-）的存在也產(chǎn)生了大的吸收。 50散射損耗散射損耗 散射損耗是由于材料不均勻，使光散射而引起的損耗。 瑞利散射損耗 瑞利散射是由于光纖內(nèi)部的密度不均勻引起的。從而纖芯的折射率不均勻，光遇到不均勻點時改變傳輸方向，折射率瑞利散射損耗的大小與 A/4 成正比。 波導散射損耗 光纖在制造過程中，會發(fā)生某些缺陷（粗細不均、微小氣泡等等）。這就會產(chǎn)生散射損耗。l瑞利散射損耗與波長瑞利散射損耗與波長四四次方成反比，瑞利散射次方成反比，瑞利散射系數(shù)取決于纖芯與包層系數(shù)取決于纖芯與包層折射率差折射率差。l瑞利散射損耗是光纖的瑞利散射損耗是光纖的固有損耗，它決定著光固有損耗，它決定著光纖

22、損耗的最低理論極限。纖損耗的最低理論極限。 如果如果=0.2%，在，在1.55m波長，光纖最低波長，光纖最低理論極限為理論極限為0.149 dB/km。0.010.050.10.51510501000.81.01.21.41.6實驗波導缺陷紫外吸收瑞利散射紅外吸收波長 / m損耗 / (dBkm1)52輻射損耗輻射損耗 光纖受到某種外力作用時，會產(chǎn)生一定曲率半徑的彎曲。彎曲后的光纖可以傳光，但會使光的傳播途徑改變。一些傳輸模變?yōu)檩椛淠?，引起能量的泄漏，這種由能量泄漏導致的損耗稱為輻射損耗。消逝場 cR CladdingCore場分布宏彎微彎532.3.2 色散特性（色散特性（Dispersio

23、n）p光纖中傳輸?shù)墓庑盘柨赡馨ú煌念l率成分和模式成分，這些包含不同頻率或不同模式成分的光脈沖在光纖中傳輸?shù)乃俣炔煌瑥亩a(chǎn)生時延差并引起光脈沖形狀的變化。p定義色散（Dispersion）為單位波長間隔內(nèi)不同波長成分的光脈沖傳輸單位距離后脈沖前后沿的時延變化量，其單位為ps/nmkm。色散是導致光纖中傳輸信號畸變的主要性能參數(shù)，會使光脈沖隨著傳輸距離延長而出現(xiàn)展寬現(xiàn)象，進一步地產(chǎn)生碼間干擾（ISI），繼而增加系統(tǒng)的誤碼率。因此，色散一方面限制了光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離，另一方面由于高速率系統(tǒng)對于色散更加敏感，因而色散也限制了光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量。54色散分類色散分類 模式間色散：在多模傳輸

24、下，光纖中各模式在同一光源頻率下傳輸系數(shù)不同，因而群速度不同而引起色散 材料色散：由于材料本身折射率隨頻率而變，于是信號各頻率的群速度不同，引起色散。 波導色散：它是模式本身的色散。對于光纖中某一模式本身，在不同頻率下，傳輸系數(shù)不同，群速不同，引起色散。 偏振模色散：輸入光脈沖激勵的兩個正交的偏振模式之間的群速度不同而引起的色散。（1）材料色散）材料色散 Dm 其值由其值由實驗確定實驗確定, , SiO2材料的材料的近似經(jīng)驗公近似經(jīng)驗公式為式為)12731 (123)(mDkm)ps/(nm 計算和實驗發(fā)現(xiàn)：計算和實驗發(fā)現(xiàn)： 石英光纖石英光纖在波長波長 1273nm處，Dm=0， 1273nm

25、， Dm為正值正值。（2）波導色散）波導色散DW 由于實際的光源發(fā)出的不是理想的單頻由于實際的光源發(fā)出的不是理想的單頻光，光，計算和實驗得出計算和實驗得出, 普通單模光纖的普通單模光纖的波導波導色散系數(shù)色散系數(shù) DW波長 01.8 m 范圍都是負值都是負值。 其絕對值絕對值則 由由 纖芯半徑纖芯半徑、相對折射率相對折射率差差及折射率的分布規(guī)律折射率的分布規(guī)律確定確定。 一般講，纖芯半徑越小纖芯半徑越小，折射率差越大折射率差越大，波導色散也越負。波導色散也越負。單模光纖色散特性單模光纖色散特性在一定的在一定的波長范圍內(nèi)波長范圍內(nèi)，波導色散波導色散與與材材料色散料色散具有具有相反相反的符號。的符號

26、。波導色散波導色散使使零色零色散波長散波長0 從從 1273 nm向右移動了向右移動了37nm 左左右，總色散在右，總色散在=1310nm 附近為零，即附近為零，即零零色散波長色散波長0=1310 nm小結：小結：l模式色散主要有不同的模式造成的，又稱為模間色散，只存在于多模光纖。l材料色散和波導色散是對同一模式，又稱為模內(nèi)色散。l在多模光纖中色散主要包括模式色散、波導色散和材料色散。l在單模光纖中主要有材料色散、波導色散。 零色散波長零色散波長0=1310 nm的石英光纖是一種常規(guī)單模光纖常規(guī)單模光纖，國際電信聯(lián)盟電信標準化機構 ITU T 將其命名為G.652 光纖光纖。這種光纖既可用于

27、1.31 m 波長區(qū)，也可用于1.55 m 波長區(qū)，是一種可供雙窗口雙窗口應用的單模光纖。 G.652光纖性能特點性能特點是： 1) 在 1.31m波長處的色散為零色散為零，衰減系數(shù)約為0.35dB/km，。 2）在波長為1.55 m附近衰減系數(shù)最小，約為 0.22dB/km，但在1.55 m 附近其具有最大色散系數(shù)，為17 ps/(nmkm)。 3）它的最佳工作波長在1.31m 區(qū)域。G.653色散位移光纖色散位移光纖 通過改變通過改變光纖光纖的結構參數(shù)、折射率分布的結構參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導色散，從而將形狀，力求加大波導色散，從而將零色散零色散波長波長0從從 1.310m 位移

28、位移到到1.550m，實現(xiàn)，實現(xiàn)1.550m處處最低衰減最低衰減和和零色散波長零色散波長一致。這一致。這種光纖稱為種光纖稱為色散位移光纖色散位移光纖, ITU T 將其命將其命名為名為G.653光纖光纖。G.653光纖性能特點是：光纖性能特點是： G.653光纖光纖工作波長在工作波長在1.550m區(qū)域，區(qū)域，它非常適合于它非常適合于長距離單信道長距離單信道光纖通信系光纖通信系統(tǒng)。統(tǒng)。 由于由于G.653光纖光纖在在1.550m處處色散為零色散為零，所以在摻鉺光纖放大器（所以在摻鉺光纖放大器（大光功率影響大光功率影響）通道進行通道進行波分復用信號波分復用信號傳輸時，存在的傳輸時，存在的嚴嚴重問題

29、重問題是：在是：在1.550m波長區(qū)的零色散產(chǎn)波長區(qū)的零色散產(chǎn)生了生了四波混頻四波混頻非線性效應非線性效應。因此，。因此，G.653光纖光纖不能應用于密集波分復用傳輸系統(tǒng)不能應用于密集波分復用傳輸系統(tǒng)。G.654 1550nm損耗最小光纖損耗最小光纖 光纖又稱為1550nm損耗最小光纖，它在1550nm處損耗系數(shù)很小，0.2dB/km，光纖的彎曲性能好。主要用于無需插入有源器件的長距離無再生海底光纜系統(tǒng)。其缺點是制造困難，價格貴性能模場直徑(m)截止波長(nm)零色散波長(nm)工作波長(nm)損耗系數(shù)(dB/km)色散系數(shù)(ps/nmkm)1310nm1310nm 1550nm1310nm

30、1550nm要求值10.5 1530 131015500.45 0.20 0 +18G.655 非零色散位移單模光纖（非零色散位移單模光纖（NZ DSF） 為了解決G.652 光纖在1.550m處的色散限制色散限制問題和G.653光纖在1.550m處零色散產(chǎn)生了四波混頻非線性效應的影響。性能模場直徑(m)截止波長(nm)零色散波長(nm)工作波長(nm)損耗系數(shù)(dB/km)色散系數(shù)(ps/nmkm)1310nm1310nm 1550nm1310nm 1550nm要求值811 1480 15401565 15401565 0.5 0.24 -18 1|D|4 在在G.653光纖的基礎上光纖的基

31、礎上通過過改變光通過過改變光纖的結構參數(shù)、折射率分布形狀的方法，纖的結構參數(shù)、折射率分布形狀的方法，使得這種光纖在使得這種光纖在1.550m波長處的波長處的色散不色散不為零為零，零色散波長不在，零色散波長不在1.55m，而在，而在1.525m或或1.585 m。故其被稱為。故其被稱為非零色非零色散位移單模光纖散位移單模光纖，ITU T 將其命名為將其命名為G.655光纖光纖。G.655 光纖性能特點性能特點是： G.655 光纖性能特點性能特點是： 72性能模場直徑(m)截止波長(nm)零色散波長(nm)工作波長(nm)損耗系數(shù)(dB/km)色散系數(shù)(ps/nmkm)1310nm 1550nm

32、 1310nm；1550nm1310nm; 1550nm要求值8 11 1270 1310;1550 13101550 0.5 ； 0.4 1； 1 為充分開發(fā)和利用光纖的有效帶寬，需要光纖在整個光纖通信的波長段（13101550nm）能有一個較低的色散，G.656色散平坦光纖就是能在13101550nm波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)低的色散（1ps/nmkm）的一種光纖。又叫寬帶全波光纖。G.656 色散平坦光纖色散平坦光纖 G.657光纖（彎曲損耗不敏感單模光纖光纖（彎曲損耗不敏感單模光纖）和色散補償光纖（）和色散補償光纖（DCF）以G.652光纖為代表的單模光纖由于受彎曲半徑的限制，光纖不能隨意地進行小

33、角度拐彎安裝，因此敷設和施工技術要求較高，特別是對于光纖接入環(huán)境急需彎曲半徑更小的光纖。 為此ITU-T開發(fā)了用于接入網(wǎng)的低彎曲損耗敏感的G.657光纖。G.657光纖的彎曲半徑可達510mm，可以像銅纜一樣沿著建筑物內(nèi)很小的拐角安裝（直角拐彎），可以有效降低了光纖布線的施工難度和成本。7374性能模場直徑(m)截止波長(nm)零色散波長(nm)工作波長(nm)損耗系數(shù)(dB/km)色散系數(shù)(ps/nmkm)1550nm 1310nm 1550nm1310nm 1550nm要求值6 1260 1550 1550 1.0 -80 -150 DCF是一種具有很大負色散系數(shù)的光纖，用來補償常規(guī)光纖工

34、作于1310nm或1550nm處所產(chǎn)生的較大的正色散。DCF（色散補償光纖）的性能指標與（色散補償光纖）的性能指標與要求要求 G.652、 G.653、 G.655 的色散參數(shù) 補充補充1光纖的接頭類型圖 套管結構連接器簡圖 其基本原理是：以插針的外圓柱面為基準面，插針與套管之間為緊配合，當套管內(nèi)孔、插針的外圓柱面和端面、光纖外圓柱面的同軸度加工非常緊密時，兩根插針在套筒內(nèi)對接，就實現(xiàn)了兩根光纖的對接。 套管和插針的材料一般可以用銅或不銹鋼，套管和插針的材料一般可以用銅或不銹鋼， 但插針材料用但插針材料用ZrO2陶瓷最理想。陶瓷最理想。ZrO2陶瓷機械性能好、陶瓷機械性能好、 耐磨，耐磨， 熱

35、膨脹系數(shù)和光熱膨脹系數(shù)和光纖相近，使連接器的壽命纖相近，使連接器的壽命(插拔次數(shù)插拔次數(shù))和工作溫度范圍和工作溫度范圍(插入損耗變化插入損耗變化0.1 dB)大大改善。大大改善。 按照插針端面形狀，可以將連接器分為三類：普通的按照插針端面形狀，可以將連接器分為三類：普通的FC型連接型連接器，光纖端面為平面。對于高反射損耗的連接器，器，光纖端面為平面。對于高反射損耗的連接器， 要求光纖端要求光纖端面為球面面為球面(PC（包括（包括SPC或或UPC） ：實現(xiàn)物理接觸：實現(xiàn)物理接觸)型。反射損耗最型。反射損耗最大的是大的是APC型，它除了采用球面接觸外，還把端面加工成斜面，型，它除了采用球面接觸外，還把端面加工成斜面，端面被磨成端面被磨成8度角，以使反射光反射出光纖。度角，以使反射光反射出光纖。連接器的類型按接頭外形分類FCSCLCNTT公司開發(fā)。公司開