光纖與光纜通信

光纖與光纜通信光纖通信光纖與光纜通信第一章概述第二章

光纖與光纜第三章通信用光器件第四章光纖通信系統(tǒng)第五章光纖通信中的高新技術(shù)第二章光纖與光纜§2.1光纖的構(gòu)造與分類(lèi)§2.2光纖傳光原理§2.3光纖的特性（性能）§2.4光纜§2.5光纖特性的測(cè)量方法§2.1光纖的構(gòu)造與分類(lèi)一、光纖的構(gòu)造二、光纖的分類(lèi)三、常用光纖四、光纖型號(hào)的命名方法五、光纖制作方法簡(jiǎn)介六、光纖的選用原則和推薦方案一、光纖的構(gòu)造1、纖芯，光信號(hào)的傳輸2、包層，限制光信號(hào)溢出3、一次涂敷層（預(yù)涂層），保護(hù)光纖增加韌性4、緩沖層，減少對(duì)光纖的壓力5、二次涂敷層（套塑層），加強(qiáng)光纖的機(jī)械強(qiáng)度1、纖芯：位于光纖中心部位，主要成分是高純度的SiO2,純度可達(dá)99.99999%，其余成份為摻入極少量摻雜劑，如P2O5和GeO2，摻雜劑的作用是提高纖芯的折射率。纖芯直徑一般為2a＝3～100μm2、包層：含有少量摻雜劑的高純度SiO2,摻雜劑有氟或硼，其作用是降低包層折射率，包層直徑2b＝125～140μm3、一次涂層：厚度5～40μm，材料一般為環(huán)氧樹(shù)脂或硅橡膠，可承受7kg拉力4、緩沖層：厚度100μm5、二次涂敷層：原料大都采用尼龍或聚乙烯1層＋2層＝光纖3＋4＋5層＝護(hù)層5層大約0.9mm左右二、光纖的分類(lèi)－11、從原材料分：石英系光纖多組份玻璃光纖氟化物光纖塑料光纖液芯光纖摻雜光纖，如摻鉺光纖由于石英系光纖具有傳輸衰減小，通信頻帶寬，機(jī)械強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，在通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。材料對(duì)性能的影響按原材料劃分所用原材料舉例可制成光纖按其它方法歸類(lèi)特點(diǎn)衰減強(qiáng)度可靠性?xún)r(jià)格石英光纖SiO2和摻雜劑階躍單模(SM)階躍多模(SI)梯度多模(GI)低高高高多成份玻璃光纖納鈣玻璃硼硅酸鹽玻璃階躍多模(SI)梯度多模(GI)較低較低存在問(wèn)題較低塑包石英光纖纖芯：SiO2包層：塑料階躍多模(SI)較低較高存在問(wèn)題較低全塑光纖纖芯：聚甲基丙烯酸甲酯包層：氟代丙烯酸樹(shù)酯SI高低有問(wèn)題低光纖分類(lèi)－22、按照光纖橫截面上折射率分布特征n(r)分：階躍型光纖，也稱(chēng)突變型光纖（常用SI表示—StepIndexfibber）

纖芯與包層的折射率均為一常數(shù)，其界面處呈階躍式變化。漸變型光纖，也稱(chēng)梯度光纖或自聚焦光纖（常用GI表示—GradedIndexfibber）纖芯折射率連續(xù)變化，包層的折射率則為一常數(shù)。W型光纖等ba0abba0abn(r)n(r)n1n1n2n2階躍型光纖漸變型光纖

n1r≤an1[1-2Δ(r/a)

g]1/2

r≤an2a<r≤bn2[1-2Δ]1/2a<r≤bn(r)=n(r)=Δ—相對(duì)折射率差，Δ＝（n1-n2)/n1a雙包層b三角芯c橢圓芯典型特種單模光纖a—階躍型光纖；b－漸變型光纖；c－單模光纖光纖分類(lèi)－33、按光纖內(nèi)的導(dǎo)模數(shù)分多模光纖(MM—MultiModefiber)可傳輸多種模式，或允許多種場(chǎng)結(jié)構(gòu)存在2a=50～75μm，2b=100-200μm（多模）單模光纖(SM—SingleModefiber)只傳輸一種模式2a=4~10μm，2b=125μm(單模)光纖分類(lèi)－44、按套塑的情況分松套緊套5、按工作波長(zhǎng)分短波長(zhǎng)光纖：0.8～0.9μm長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖：1.0～1.7μm超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖：>2μm

短波長(zhǎng)與長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖為石英系光纖，而超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖為非石英系光纖，如重金屬氧化物、硫硒碲化合物和鹵化物光纖等三、常用光纖1、階躍多模光纖（SIF）2、梯度多模光纖（GIF）3、單模光纖（SMF）目前常用單模光纖有：G.652、G.653、G.654、G.655按照零色散波長(zhǎng)將單模光纖分為6種非色散位移光纖：G.652色散位移光纖：G.653截止波長(zhǎng)位移光纖：G.654非零色散位移光纖：G.655色散平坦光纖色散補(bǔ)償光纖G.651，多模漸變型（GIF）光纖（或稱(chēng)梯度光纖），它在光纖通信發(fā)展的初期廣泛應(yīng)用于中小容量，中短距離的通信系統(tǒng)；G.652常規(guī)單模光纖，或稱(chēng)非色散位移光纖，是第一代單模光纖，其特點(diǎn)是在波長(zhǎng)1310nm色散為零，系統(tǒng)的傳輸距離只受損耗的限制，但1310nm處損耗不是最小值（0.4dB/km）。光纖工作在1550nm窗口衰減小，且具有EDFA供選用，但其在1550nm窗口色散大，不利于高速系統(tǒng)的長(zhǎng)距離傳輸。G.653

色散移位光纖，是第二代單模光纖，其特點(diǎn)是在波長(zhǎng)1550nm色散為零，損耗又最小。適用于大容量長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)。但其在波分復(fù)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)，故其被限用于單信道高速傳輸。G.654

截止波長(zhǎng)位移光纖，1550nm損耗最小單模光纖，其特點(diǎn)是在波長(zhǎng)1310nm處色散為零，在1550nm處色散為17～20ps/(nm.km)，和常規(guī)單模光纖相同，但損耗更低，可達(dá)0.2dB/km以下。它主要是一種用于1550nm改進(jìn)的常規(guī)單模光纖。目的是增加傳輸距離G.655

非零色散位移光纖，是一種改進(jìn)的色散移位光纖，在密集波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)中，當(dāng)使用波長(zhǎng)1550nm色散為零的色散移位光纖時(shí)，由于復(fù)用信道多，信道間隔小，出現(xiàn)了一種稱(chēng)為四波混頻的非線(xiàn)性效應(yīng)。這種效應(yīng)是由兩個(gè)或三個(gè)波長(zhǎng)的傳輸光混合而產(chǎn)生的有害分量，它使信道間相互干擾。如果色散為零，四波混頻的干擾十分嚴(yán)重，如果有微量色散，四波混頻反而減小。為此，科學(xué)家研究了非零色散光纖。G.655光纖的特點(diǎn)是有效面積大，零色散波長(zhǎng)不在1550nm，而在1525nm或1585nm。在1550nm有微量色散，其值大到足以抑制密集波分復(fù)用系統(tǒng)的四波混頻效應(yīng)，小到允許信道傳輸速率達(dá)到10Gb/s以上。它具有常規(guī)單模光纖和色散移位光纖的優(yōu)點(diǎn)，是最新一代的單模光纖。光纖工作在1550nm窗口衰減小、色散低，大大減小四波混頻效應(yīng)，故其可用于遠(yuǎn)距離、波分復(fù)用、孤子傳輸高速系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)超大容量超長(zhǎng)距離的通信?？祵?Corning)公司開(kāi)發(fā)的這種新型光纖稱(chēng)為長(zhǎng)距離系統(tǒng)光纖(LongHaulSystemFiber)；AT&T(美國(guó)電報(bào)電話(huà))公司開(kāi)發(fā)的這種光纖稱(chēng)為真波光纖(TrueWaveFiber)色散補(bǔ)償光纖，其特點(diǎn)是在波長(zhǎng)1550nm具有大的負(fù)色散，這種光纖是針對(duì)波長(zhǎng)為1310nm的常規(guī)單模光纖系統(tǒng)升級(jí)而設(shè)計(jì)的，因?yàn)楫?dāng)這種系統(tǒng)要使用摻鉺光纖放大器（EDFA）以增加傳輸距離時(shí)，必須把工作波長(zhǎng)從1310nm移到1550nm，。用色散補(bǔ)償光纖在波長(zhǎng)為1550nm的負(fù)色散和常規(guī)單模光纖在1550nm的正色散相互抵消，以獲得線(xiàn)路總色散零而損耗又最小的效果。色散平坦光纖，其特點(diǎn)是色散值在一定范圍內(nèi)為常數(shù)，四、光纖型號(hào)的命名方法根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11819-89規(guī)定，光纖型號(hào)應(yīng)包括光纖的類(lèi)型代號(hào)和規(guī)格代號(hào)。1、多模光纖型號(hào)的命名方法現(xiàn)以通信用多模漸變型、工作波長(zhǎng)850nm的A1-50/125(20)12008C2光纖為例，說(shuō)明多模光纖型號(hào)的命名方法。A1-50/125(20)12008C2多模漸變型芯徑/包層徑數(shù)值孔徑0.20工作波長(zhǎng)0.85μm環(huán)境溫度帶寬長(zhǎng)度積800MHz?km衰減常數(shù)2.0dB/km1、多模光纖型號(hào)的命名方法帶寬長(zhǎng)度積：用千位和百位來(lái)表示（MHz?km）衰減常數(shù)：用個(gè)位和小數(shù)點(diǎn)后一位來(lái)表示多模光纖類(lèi)型：A1—通信用多模漸變型A2—階躍型A3—大數(shù)值孔徑型標(biāo)稱(chēng)工作波長(zhǎng)代號(hào)1—850nm；2—1310nm；3—1550nm；1/2—850/1310nm；環(huán)境溫度代號(hào)C1—-40~+60oC；C2—-30~+60oC；C3—-20~+60oC；C4—-5~+60oC；B1-9/125208C2常規(guī)單模模場(chǎng)直徑/包層徑工作波長(zhǎng)1.31μm環(huán)境溫度衰減常數(shù)0.8dB/km2、單模光纖型號(hào)的命名方法單模光纖類(lèi)型：B1—常規(guī)單模光纖，在1310nm附近有零色散波長(zhǎng)，最佳工作波長(zhǎng)為1310nm，其截止波長(zhǎng)應(yīng)小于1310nm；B2—在1310nm附近有零色散波長(zhǎng)，最佳工作波長(zhǎng)為1550nm，而1310nm≤λC<1550nm；B3—零色散位移光纖，零色散波長(zhǎng)在1550nm附近；B4—色散平坦光纖，寬波長(zhǎng)范圍低色散，以便在波長(zhǎng)為1.3～1.55μm寬波段進(jìn)行波分復(fù)用。工作波長(zhǎng)與環(huán)境溫度代號(hào)與多模光纖相同五、光纖制造方法改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD)

等離子體激活化學(xué)汽相沉積法(PCVD)管外化學(xué)汽相沉積法汽相軸向沉積法（VAD）管外汽相沉積法（OVPD）多種組份玻璃制造法光纖制作簡(jiǎn)介光纖的制造工藝主要包括熔煉、拉絲和套塑三個(gè)主要過(guò)程。1、熔煉熔煉過(guò)程是把超純的化學(xué)原料四氯化硅和氧氣，經(jīng)過(guò)高溫化學(xué)反應(yīng)合成低損耗的優(yōu)質(zhì)石英棒（稱(chēng)為光纖預(yù)制棒）。熔煉時(shí)。一般摻入少量雜質(zhì)以控制折射率。如鍺、磷、硼氟等。其化學(xué)反應(yīng)如下：

SiCl4+O2

→SiO2+2Cl2↑GeCl4+O2

→GeO2+2Cl2↑其中，SiO2

是石英，這就是化學(xué)合成法。原料SiCl4可以是氣化的液體，它比固體容易提純，故制作超純石英不宜把固體天然石英提純而寧可采用化學(xué)合成法。熔煉工藝有很多種，這里僅以改良的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)來(lái)說(shuō)明熔煉過(guò)程。

合成的SiO2以粉末狀沉積在石英坯管內(nèi)管壁上，遇到高溫即融成一層很薄的透明含鍺的優(yōu)質(zhì)石英?；鹧鎭?lái)回移動(dòng)，管子均勻旋轉(zhuǎn)，一層層的優(yōu)質(zhì)石英均勻地沉積在管內(nèi)。H2O2火焰移動(dòng)SiCl4+O2GeCl+O2排氣Cl2石英坯管HO焰1400～1500℃MCVD熔煉工藝示意圖旋轉(zhuǎn)

當(dāng)沉積的石英層有足夠的厚度后，把火焰溫度升高到1700～2000℃，石英管被軟化，由于它的表面張力，石英管自動(dòng)收縮，而將管子的中心孔填沒(méi)，成為一根實(shí)心用以制作光纖的石英棒，稱(chēng)為預(yù)制棒。預(yù)制棒的芯子是優(yōu)質(zhì)石英，用以導(dǎo)光，外表皮是一般石英，不作導(dǎo)光用，僅起保護(hù)作用。2、拉絲拉絲是把較粗的石英預(yù)制棒拉成細(xì)長(zhǎng)的光纖。拉絲裝置示意圖如下。光纖坯棒測(cè)溫儀爐溫控制測(cè)徑儀調(diào)速設(shè)備固化爐光纖涂覆器高溫爐2000℃拉絲輪拉絲工藝裝置示意圖預(yù)制棒緩緩送入，高溫下被軟化，由拉絲輪拉成細(xì)絲。為保證光纖直徑精度，采用激光測(cè)徑儀，并按照偏差信號(hào)反饋控制爐溫和拉絲溫度等。為保護(hù)光纖表面不被外界污染而產(chǎn)生微裂紋，必須在光纖成形后馬上涂覆一層保護(hù)涂料，并立即固化，最后卷繞在套筒上。3、套塑為進(jìn)一步保護(hù)光纖，提高光纖的機(jī)械強(qiáng)度，一般把帶有涂敷層的光纖再套上一層尼龍。光纖的套塑方式有兩種：松套：光纖可在尼龍管內(nèi)松動(dòng)，其涂敷材料一般為環(huán)氧樹(shù)脂，抗水性能不很好，常填充半流質(zhì)的油膏(Jelly)。緊套：其涂敷材料一般是硅橡膠，外面緊密無(wú)間隙地套上一層尼龍，光纖在尼龍管內(nèi)不能松動(dòng)。緊套光纖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，而松套光纖防水性能和機(jī)械性能較好。由于石英光纖是用摻雜材料制成的，所以其物理性能比金屬材料穩(wěn)定得多，但光纖在套塑后，由于套塑原料的膨脹系數(shù)較石英大得多，所以在低溫時(shí)塑料收縮，形成光纖的微彎曲而增加了衰減。故而適當(dāng)注意套塑工藝可獲得溫度特性良好的光纖。六、光纖的選用原則和推薦方案選用原則當(dāng)今光纖通信中的單模光纖主要有G.653、G.654、G.655、色散補(bǔ)償光纖等。每種光纖各具有自身特點(diǎn)和使用目的。在光纖通信工程中綜合光纖特點(diǎn)、傳輸速率、使用場(chǎng)合、經(jīng)濟(jì)成本、發(fā)展趨勢(shì)等因素，合理選擇好光纖是一項(xiàng)十分重要和困難的工作。具體原則如下：

1、工作波長(zhǎng)對(duì)光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在兩種情況：新建系統(tǒng)和系統(tǒng)擴(kuò)容。新建系統(tǒng)既可選擇光纖，又可選擇工作波長(zhǎng)；而對(duì)擴(kuò)容系統(tǒng)（一般多為G.652光纖），只能選擇工作波長(zhǎng)。G.652光纖工作在1550nm窗口衰減小，且具有EDFA供選用，但其在1550nm窗口色散大，不利于高速系統(tǒng)的長(zhǎng)距離傳輸。G.653光纖工作在1550nm窗口色散為零，但其在波分復(fù)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)，故其被限用于單信道高速傳輸。G.655光纖工作在1550nm窗口衰減小、色散低，大大減小四波混頻效應(yīng)，故其可用于遠(yuǎn)距離、波分復(fù)用、高速系統(tǒng)。結(jié)論：新建系統(tǒng)在傳輸速率和價(jià)格允許的條件下，應(yīng)優(yōu)選G.655光纖。G.653光纖在1550nm窗口色散為零，但其在波分復(fù)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)，故其被限用于單信道系統(tǒng)。擴(kuò)容系統(tǒng)將原系統(tǒng)的G.652光纖的工作波長(zhǎng)選擇到1550nm，可用色散補(bǔ)償光纖等補(bǔ)償方式來(lái)解決色散問(wèn)題。一旦半導(dǎo)體光放大器或摻鐠光纖放大器成熟普遍使用時(shí)，工作波長(zhǎng)可選擇在1310nm。2、衰減和非線(xiàn)性衰減是限制系統(tǒng)中繼距離的主要因素，特別是高速系統(tǒng)，為此，人們成功地開(kāi)發(fā)出EDFA，對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行光放大。但采用光纖放大器后會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題：工作波長(zhǎng)內(nèi)增益不平坦、波分復(fù)用的每個(gè)信道增益不同，特別是當(dāng)光纖中注入的光功率高達(dá)幾十毫瓦到幾百毫瓦會(huì)出現(xiàn)非線(xiàn)性效應(yīng)，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。因此，在對(duì)采用波分復(fù)用和光纖放大器的高速系統(tǒng)，較優(yōu)先選用G.655和G.652光纖。3、色散·對(duì)高速系統(tǒng)色散是限制系統(tǒng)中繼距離的主要因素之一。G.652光纖在1550nm窗口由于色散影響，基本無(wú)法傳輸速率在40Gb/s以上的高速系統(tǒng)。為減小色散對(duì)系統(tǒng)的影響，在選用光纖工作波長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)盡量選在零色散波長(zhǎng)。例如：G.652光纖應(yīng)選在1310nm，但其衰減系數(shù)略大，要想利用1550nm低損耗和小色散，則可選用G.653光纖，當(dāng)利用密集波分復(fù)用時(shí)，可選用G.655光纖4、經(jīng)濟(jì)各種光纖的價(jià)格與其結(jié)構(gòu)復(fù)雜與否、制造難易程度等因素關(guān)系密切。當(dāng)今各種單模光纖商品價(jià)格高低的順序如下所示：DCF>G.655>G.653>G.652推薦方案：陸地干線(xiàn)光網(wǎng)的光纖優(yōu)選方案工作波長(zhǎng)(nm)工作方式傳輸速率(Gb/s)G.652G.653G.6551310單信道<2.5直接開(kāi)通1550單信道<2.5直接開(kāi)通1550單信道>2.5G.652+DCF+EDFA1550>10直接開(kāi)通1550WDM>10G.652+DCF+EDFA1550單信道>10直接開(kāi)通WDMG.655+DCF+DWDM+EDFADWDM§2.2光纖的傳光原理

分析光纖的傳輸原理有兩種方法：幾何光學(xué)法：將光看成一條條的幾何射線(xiàn)來(lái)分析，也稱(chēng)射線(xiàn)理論

應(yīng)用條件：光波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于光纖的幾何尺寸，只適用于多模光纖波動(dòng)光學(xué)法：光波按電磁場(chǎng)理論，用麥克斯韋方程組求解，也稱(chēng)模式理論。它既可用于多模光纖，也可用于單模光纖本節(jié)主要內(nèi)容一、幾何光學(xué)法——射線(xiàn)理論基礎(chǔ)知識(shí)階躍光纖中的光線(xiàn)軌跡和數(shù)值孔徑漸變光纖中的光線(xiàn)軌跡和數(shù)值孔徑光線(xiàn)模式的分立性二、光纖傳輸?shù)牟▌?dòng)理論模式的概念與線(xiàn)偏振模歸一化頻率模截止頻率與導(dǎo)模的傳輸條件單模傳輸?shù)臈l件單模光纖基礎(chǔ)知識(shí)1、光譜、光速和媒質(zhì)的折射率光在真空中的速度C=2.9979×108m/s，空氣中為C0=2.997×108m/s，

在其它媒質(zhì)中的速度ν=c/nn為折射率,如n水=1.33,n玻璃=1.5n大為光密媒質(zhì)，n小為光疏媒質(zhì)，且n還與光的波長(zhǎng)有關(guān)，或者說(shuō)，不同波長(zhǎng)的光在同一媒質(zhì)中傳輸速度有差異。如玻璃對(duì)紅光（波長(zhǎng)較大）的折射率比對(duì)紫光（波長(zhǎng)較?。┑恼凵渎市?。2、光的反射、折射和全反射光波屬于電磁波范疇，在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，其軌跡是一條直線(xiàn)，可稱(chēng)為光射線(xiàn)。當(dāng)光射線(xiàn)射到兩介質(zhì)（媒質(zhì)）交界面時(shí)，將發(fā)生反射和折射。θiθrθtn1n2設(shè)入射角為θi，反射角為θr，折射角為θt則θi＝θr（反射定理）

n1Sinθi=n2Sinθt

（折射定理，即斯涅爾Snell定理）當(dāng)光從光密媒質(zhì)向光疏媒質(zhì)入射，則θt>

θi當(dāng)光從光疏媒質(zhì)向光密媒質(zhì)入射，則θt<θi反射系數(shù)R(即反射光功率與入射光功率之必)與入射角θi有關(guān)，θi在0～30°入射角范圍內(nèi)時(shí)，則折射到第二種介質(zhì)中的光功率部分為，T=1-R例：一束自然光自空氣垂直射向玻璃，若n波=1.5，入射功率為P0，試計(jì)算進(jìn)入玻璃的功率。解：R=[(1.5-1)/(1.5+1)]2=0.04

則T=1-R=0.96，故進(jìn)入玻璃內(nèi)的功率為0.96P0.全反射的形成

當(dāng)光線(xiàn)由光密媒質(zhì)（如n1）射向光疏媒質(zhì)（如n2）時(shí)，由于n1>n2，則此時(shí)介質(zhì)Ⅱ中折射線(xiàn)將離開(kāi)法線(xiàn)而折射，θr>

θt。當(dāng)入射角增加到某一值時(shí)，可使得折射角θt=90o,這時(shí)折射線(xiàn)將沿界面?zhèn)鬏敚藭r(shí)的入射角稱(chēng)為臨界角，用θc表示。根據(jù)折射定理n1Sinθi=n2Sinθt當(dāng)θi>θc時(shí)，折射角θt必大于90o，光射線(xiàn)不再進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ，而由界面全部反射回介質(zhì)Ⅰ，這種現(xiàn)象稱(chēng)為全反射。此時(shí)反向系數(shù)的模值等于1。全反射并不是從入射處發(fā)生的，而是好像透入到第二媒質(zhì)中一定深度，與其表層結(jié)構(gòu)互相作用，才使得入射光改變方向，發(fā)生全反射。此現(xiàn)象稱(chēng)為古斯—漢欣相移（G—H相移）。GH相移1、階躍光纖中的光線(xiàn)軌跡和數(shù)值孔徑（1）光線(xiàn)軌跡光線(xiàn)1以θ角入射，折射角為θ1，若在包層—纖芯邊界滿(mǎn)足：90o－θ1>Ψc

（全反射臨界角)，則光線(xiàn)1以之字形折線(xiàn)在纖芯中傳播，直至能量損失殆盡或從光纖中另一端射出。始終被束縛在芯區(qū)中的光線(xiàn)被稱(chēng)為“傳導(dǎo)?！保蚝?jiǎn)稱(chēng)“導(dǎo)模”光線(xiàn)根據(jù)斯奈爾(Snell)定律,有n0Sinθ＝n1Sinθ1＝n1CosΨ1光線(xiàn)2以θc角入射，折射線(xiàn)在包—芯邊界恰好滿(mǎn)足全反射（折射角為90o），相應(yīng)光線(xiàn)將以為Ψc

入射到交界面，并沿交界面向前傳播。光線(xiàn)3的初始入射角較大，致使到達(dá)芯—包層界面時(shí)不滿(mǎn)足該處全反射條件，此光線(xiàn)折射進(jìn)入包層。這種光線(xiàn)的能量經(jīng)過(guò)不長(zhǎng)光纖的傳輸（約幾百米）便損失掉了。這種光線(xiàn)被稱(chēng)為“包層?！被颉拜椛淠！惫饩€(xiàn)，它對(duì)光纖通信無(wú)效。（2）數(shù)值孔徑由上述三種光線(xiàn)軌跡可知，只有在半錐角為θ≤θc的圓錐內(nèi)的入射的光束才能在光纖中傳播。根據(jù)這個(gè)傳播條件，定義臨界角θc的正弦為數(shù)值孔徑（NumericalAperture,NA)。根據(jù)定義和斯奈爾定律NA=n0Sinθc=n1CosΨc，n1SinΨc＝n2Sin90o

解之有：式中，Δ＝(n1-n2)/n1——相對(duì)折射率差如Δ＝0.01，n1=1.5，則NA=0.21或θ＝12.2o數(shù)值孔徑NA是光纖接受和傳輸光的能力，它取決于折射率nNA(或)θc越大，光纖接收光的能力越強(qiáng)，從光源到光纖的耦合效率越高。對(duì)于無(wú)損耗光纖，在θc內(nèi)的入射光都能在光纖中傳輸。NA越大，纖芯對(duì)光能量的束縛越強(qiáng)，光纖抗彎曲性能越好。但NA越大，經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的信號(hào)崎變?cè)酱?，色散帶寬變差，限制了信息傳輸容量。ITU—T(CCITU)規(guī)定：NA＝0.15～0.24±0.002我國(guó)規(guī)定：NA＝0.2±0.02（3）子午光線(xiàn)、斜光線(xiàn)和螺旋光線(xiàn)子午光線(xiàn)：光線(xiàn)始終在經(jīng)過(guò)軸線(xiàn)的某個(gè)平面內(nèi)，該面為子午面。若入射光線(xiàn)原來(lái)就在子午面內(nèi)，則射入光纖后仍為子午光線(xiàn)。斜光線(xiàn)：光纖入射方向與子午面有一夾角，則射入光纖后，將形成一條條空間折線(xiàn)，此折線(xiàn)在圓周方向的投影是一段段搭接在纖芯邊界圓上的等長(zhǎng)弦。一般它們不一定形成正多變形，而繞軸足夠多圈后，不同方位的弦互相交疊，將充滿(mǎn)以纖芯邊界為外圓的環(huán)行區(qū)，環(huán)的內(nèi)圓半徑等于等長(zhǎng)弦的弦心距。實(shí)際上，光纖中的斜光線(xiàn)是以此環(huán)形為底面的圓形管壁中曲折前進(jìn)的。螺旋光線(xiàn)：當(dāng)內(nèi)圓柱面半徑加大，最后與纖芯邊界重合，此時(shí)的光線(xiàn)軌跡相當(dāng)于沿著芯包邊界的圓柱面螺旋前進(jìn)，因而被稱(chēng)為螺旋光線(xiàn)。光纖端面上接受斜光線(xiàn)入射角的最大角θs與NA有：Sinθs?Cosγ=NA，

γ—相鄰兩段等長(zhǎng)弦的夾角之半由此可以看出，在滿(mǎn)足芯—包邊界全反射的條件下，對(duì)斜光線(xiàn)的端面入射角度比對(duì)子午光線(xiàn)有所放松。那些在“放松”角度范圍內(nèi)入射的斜光線(xiàn)，有時(shí)被稱(chēng)為“隧道?！惫饩€(xiàn)。它們雖然能在芯區(qū)正常傳輸，但因不易定量分析，常被暫時(shí)忽略，只在其影響正確測(cè)量時(shí)，才設(shè)法避免或修正。2、梯度光纖中的光線(xiàn)軌跡和局部數(shù)值孔徑其光線(xiàn)軌跡可用射線(xiàn)方程來(lái)描述深入分析表明，拋物光纖中的光纖軌跡近似正弦線(xiàn)。自聚焦效應(yīng)：漸變多模光纖具有自聚焦效應(yīng)，不僅不同入射角相應(yīng)當(dāng)光線(xiàn)會(huì)聚焦在同一點(diǎn)上，而且這些光線(xiàn)的時(shí)間延遲也近似相等。這是因?yàn)楣饩€(xiàn)傳播速度v(r)=c/n(r)，入射角大的光線(xiàn)經(jīng)歷代路程較長(zhǎng)，但大部分路程遠(yuǎn)離中心軸線(xiàn)，n(r)較小，傳播速度較快，補(bǔ)償了較長(zhǎng)的路程。入射角小的光線(xiàn)情況正相反，其路程較短，但速度較慢，所以這些光線(xiàn)的時(shí)間延遲相等。二、光纖傳輸?shù)牟▌?dòng)理論電磁波在光纖中傳播的基本方程直角坐標(biāo)系下的麥克斯韋方程組柱坐標(biāo)系下的波動(dòng)方程階躍光纖中的光場(chǎng)階躍光纖的本征值方程與模式單模光纖a、貝塞爾函數(shù)b、修正的貝塞爾函數(shù)a、貝塞爾函數(shù)b、修正的貝塞爾函數(shù)零階和一階貝塞爾函數(shù)的根值表J0(uc)2.4055.208.65411.620J1(uc)03.8327.01610.173光纖傳輸?shù)牟▌?dòng)理論的主要概念和結(jié)論模式的概念與線(xiàn)偏振模歸一化頻率模截止頻率與導(dǎo)模的傳輸條件單模傳輸?shù)臈l件單模光纖1、模式的概念與線(xiàn)偏振模波動(dòng)方程的一個(gè)“特解”，表示電磁場(chǎng)的一種穩(wěn)定存在形式，用電力線(xiàn)或磁力線(xiàn)將此形式描繪出來(lái)便是一種特定圖案。這種電磁場(chǎng)分布的特定圖案或稱(chēng)“場(chǎng)型”，被稱(chēng)為“模式”在均勻介質(zhì)傳播的光波可以認(rèn)為是平面波，其電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向與光的傳播方向垂直，而且是正交的兩個(gè)分量，即橫電磁波(TEM)。當(dāng)光在由幾種媒介組成的非均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，據(jù)傳播方向有無(wú)電磁場(chǎng)分量可分為：橫電磁波（TEM）—傳播方向上無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量橫電波(TE)—傳播方向上無(wú)電場(chǎng)，有磁場(chǎng)分量橫磁波(TM)—傳播方向上有電場(chǎng)，無(wú)磁場(chǎng)分量混合波(EH、HE)—傳播方向上既有電場(chǎng)也有磁場(chǎng)分量在這些電磁波中，有一部分的場(chǎng)型和傳播速度是相同的，通常，我們把這些場(chǎng)型分布相同的模式稱(chēng)為簡(jiǎn)并模計(jì)算表明，能在光纖中存在的導(dǎo)模有TEon、TMon、HEmn、EHmn四種。(m表示在圓周方向上有m對(duì)最大；n表示在半徑方向上有n個(gè)最大)下面是幾個(gè)低階模的場(chǎng)分布幾個(gè)低次模的場(chǎng)型（實(shí)線(xiàn)為電力線(xiàn)，虛線(xiàn)為磁力線(xiàn)，λg=2π/β）(a)HE11模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)(b)HE11模的簡(jiǎn)化圖(a)TE01模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)(b)TE01模的簡(jiǎn)化圖幾個(gè)低次模的場(chǎng)型（實(shí)線(xiàn)為電力線(xiàn)，虛線(xiàn)為磁力線(xiàn)，λg=2π/β）(a)TM01模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)(b)TM01模的簡(jiǎn)化圖幾個(gè)低次模的場(chǎng)型（實(shí)線(xiàn)為電力線(xiàn)，虛線(xiàn)為磁力線(xiàn)，λg=2π/β）線(xiàn)偏振模——LPDoGloge提出把這些簡(jiǎn)并模集中在一起，稱(chēng)為線(xiàn)偏振模，用LP表示。這就是說(shuō)，不管TE、TM、HE、EH的區(qū)別,只考慮它們的相位常數(shù)，把相位常數(shù)相等的模式都給予一個(gè)相同的稱(chēng)呼，即LPmn模。（LinearlyPolarizedmode）m、n表示不同LP模的特征m—沿圓周方向光場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)零點(diǎn)（或極點(diǎn)）的對(duì)數(shù)n—沿徑向出現(xiàn)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)低次LP模與TE、TM、HE、EH模的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)并模混合模簡(jiǎn)并度LP01HE11×22LP11TE01、TM01、HE21×24LP21EH11×2、HE31×24LP02HE12×22LP31EH21×2、HE41×24LP41EH31×2、HE51×24LP22EH12×2、HE32×24下圖表示了幾種LP模的電場(chǎng)分布與x方向的場(chǎng)強(qiáng)分布LP01－HE11LP11－HE21LP21－EH11LP21－HE31LP11－TM01LP11－TE012、歸一化頻率V和導(dǎo)模數(shù)計(jì)算在分析光纖中光的傳播模式時(shí)，要經(jīng)常用到一個(gè)主要參數(shù)教材上給出了其定義為：歸一化頻率不僅包含了光纖的主要參數(shù)a、n、Δ，而且還考慮了所傳輸光的波長(zhǎng)所以，它是一種具體光纖中光的具體傳輸狀態(tài)度綜合反映。由于V具有頻率的量綱，故稱(chēng)之為歸一化頻率歸一化傳播常數(shù)b為：導(dǎo)模數(shù)計(jì)算公式一般，導(dǎo)模數(shù)M為：g—折射率分布指數(shù)V—?dú)w一化頻率當(dāng)g→∞時(shí)，為階躍光纖，導(dǎo)模數(shù)M=V2/2；當(dāng)g＝2時(shí)，為拋物光纖，導(dǎo)模數(shù)M=V2/4；當(dāng)g＝1時(shí)，為三角光纖，導(dǎo)模數(shù)M=V2/6；3、模截止頻率與導(dǎo)模的傳輸條件光纖中可能存在各種模，若考慮它們能否穩(wěn)定存在，先要確定某個(gè)模式能否存在的“門(mén)限”參數(shù)，這個(gè)參數(shù)的量綱和V相同，用Vcmn表示，代表mn序號(hào)的某模式(如LPmn)的截止頻率。當(dāng)客觀(guān)條件小于此值時(shí)，這種模式便不存在,稱(chēng)截止。實(shí)際上是這種場(chǎng)型的電磁波不能在芯區(qū)形成駐波振蕩，而向包層輻射出去了。各種模式截止的門(mén)限值與光纖的折射率有關(guān)，而與a、n0、Δ等具體參數(shù)沒(méi)有直接關(guān)系。幾種低階模式的截止頻率值模式LP01LP11LP21LP02LP12LP22LP13LP23Vc02.4053.8325.1365.5207.0168.65410.173對(duì)應(yīng)的電磁場(chǎng)HE11HE21TM01TE01EH11HE12HE31EH21HE41TE02

TM02HE22EH51HE51HE13EH12HE32EH41HE61TE03TM03EH22EH23HE33理論計(jì)算對(duì)于階躍光纖得出的部分模式的模截止頻率如下表：關(guān)于其它折射率分布形式的光纖，各模式Vc值可用下列公式進(jìn)行估算g—折射率分布指數(shù)如g＝2，梯度光纖，Vcg=1.47Vc導(dǎo)行條件：V>Vc

，V大于某一模式的歸一化頻率Vc，則該模式便在光纖中導(dǎo)行；截止條件：V<Vc

，V小于某一模式的歸一化頻率Vc，則該模式不在光纖中導(dǎo)行；臨界條件：V＝Vc

LPmn模截止值和遠(yuǎn)離截止值方位角模數(shù)ω→0本征方程ω→∞本征方程截止值uc遠(yuǎn)離截止值u

∞V=0J1(uc)=0J0(u∞)=0uc03.8327.01610.173…u∞2.4055.5208.65411.792…LP0nLP01LP02LP03LP04V=1J0(uc)=0J1(u∞)=0u∞≠0uc2.4053.8327.01610.173…u∞3.8327.01610.17313.273…LP1nLP11LP12LP13LP14低階(v=0和v=1)模式和相應(yīng)的V值范圍V值范圍LP模電磁場(chǎng)0～2.405LP01HE112.405～3.832LP01HE21TM01TE013.832～5.520LP01HE125.520～7.016LP01HE22TM02TE027.016～8.654LP01HE138.654～10.173LP01HE23TM03TE034、單模傳輸?shù)臈l件在各模式的截止頻率中，LP01模的Vc=0，最低，稱(chēng)該模為“基?！?，或“最低次?！保籐P11模的Vc=2.405，為第二低的截止頻率，稱(chēng)該模為“次低階?！?，或“二階模”；其它Vc更高，稱(chēng)高階模。若在光纖中選取合適的a、n0、Δ、λ，可使V<2.405，從而抑制LP11模及所有高階模的傳輸。由于Vc01=0，即基模永不截止。所以，單模傳輸?shù)臈l件為:V<Vc11=2.405一般，對(duì)階躍型光纖，g→∞，Vc=2.405;對(duì)拋物型光纖，g＝2，Vc=3.533;對(duì)三角型光纖，g＝1，Vc=4.739;例:若想在目前的多模光纖中實(shí)現(xiàn)單模傳輸，應(yīng)選用怎樣的光波長(zhǎng)？也就是說(shuō)，如果有波長(zhǎng)為14μm或更長(zhǎng)的實(shí)用光源，且光纖在此波長(zhǎng)下?lián)p耗低，則目前通用的多模光纖就可以作為單模光纖使用。5、單模光纖的模場(chǎng)直徑(MFD)由于多模光纖傳輸?shù)墓饽懿⒉皇峭耆杏诶w芯之中，而是有相當(dāng)部分在包層中傳輸，所以很難用纖芯的幾何參數(shù)進(jìn)行描述。為了便于研究，在單模光纖中引入了模場(chǎng)直徑這一參數(shù)來(lái)表征導(dǎo)光區(qū)域的大小。它是取代光纖芯徑的參數(shù)。模場(chǎng)直徑(MFD)定義定義:若單模光纖中的光強(qiáng)呈高斯分布，則將光波場(chǎng)強(qiáng)幅度下降到1/e時(shí)的各點(diǎn)所連成的圓周直徑定義為MFD（常用2ω0表示）若光強(qiáng)不呈高斯分布，則按下式定義：式中F2(q)為主模的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，q=Sinθ/λ，θ為遠(yuǎn)場(chǎng)角，λ為波長(zhǎng)，具體應(yīng)用可參看ITU-T的相關(guān)建議。(遠(yuǎn)場(chǎng)：距離光纖端面20mm以上的區(qū)域)ITU—T規(guī)定，在1.31μm波段上，模場(chǎng)直徑的標(biāo)稱(chēng)值應(yīng)當(dāng)在9～10μm范圍內(nèi)，容差為±1μm。模場(chǎng)直徑表征著光場(chǎng)在纖芯的分布情況，并且與纖芯半徑和歸一化頻率V值有關(guān)，見(jiàn)右圖。模場(chǎng)半徑與纖芯半徑的關(guān)系為(見(jiàn)后圖)ω

/a2345V10.80.60.4當(dāng)兩根光纖連接時(shí)，由模場(chǎng)直徑計(jì)算接續(xù)附加損耗公式為：1、當(dāng)兩纖芯軸對(duì)得很準(zhǔn)，但兩光纖模場(chǎng)直徑分別為ω1和

ω2，則2、當(dāng)兩根光纖模場(chǎng)直徑相當(dāng)，但兩纖芯未對(duì)準(zhǔn)，有橫向偏移d，則：雙折射和偏振保持光纖偏振是單模光纖所特有且很重要的問(wèn)題。多模光纖傳輸幾百甚至上千個(gè)模式。各模的偏振盡管沿途變化和旋轉(zhuǎn)，但除了在終端可能產(chǎn)生模式噪聲外，對(duì)其他性能沒(méi)有影響，故不必專(zhuān)門(mén)考慮偏振問(wèn)題。但對(duì)單模光纖，偏振卻極為重要。這不僅因?yàn)楫?dāng)單模光纖的模內(nèi)色散為零時(shí)，偏振色散將成為色散的極限，而且還因?yàn)槠駥?duì)相干光通信的實(shí)現(xiàn)，對(duì)集成光路和單模傳感器的制作等都有重要影響和應(yīng)用。1、偏振現(xiàn)象（光纖的雙折射特性）前面討論都假設(shè)了光纖具有完美的圓形橫截面和理想的圓對(duì)稱(chēng)折射率分布，而且沿光纖軸向不發(fā)生變化。因此HE11(LP01)模的x-偏振模HEx11(Ey=0)和y-偏振模HEy11(Ex=0)具有相同的傳輸常數(shù)(βx=βy)，兩個(gè)偏振模完全簡(jiǎn)并。但實(shí)際光纖難以避免的形狀不完善或應(yīng)力不均勻，必定造成折射率分布各向異性，使兩個(gè)偏振模具有不同的傳輸常數(shù)(βx≠βy)，形成相位差⊿β，簡(jiǎn)并被破壞。這種現(xiàn)象稱(chēng)為單模光纖中的雙折射現(xiàn)象。2、單模光纖中雙折射的種類(lèi)極化：隨著時(shí)間的變化，電場(chǎng)或磁場(chǎng)的空間方位如何變化？一般把電場(chǎng)的空間方位作為波的極化方向，在研究光波傳輸時(shí)，常用偏振來(lái)表示。光矢量的空間方位稱(chēng)為光的偏振。一般分為三種類(lèi)型的偏振光：線(xiàn)偏振光：光矢量的端點(diǎn)描繪出的圖形是一條直線(xiàn)；圓偏振光：如果電場(chǎng)的水平分量與垂直分量振幅相等，相位相差π/2，則光矢量的大小不變，而方向繞傳輸方向旋轉(zhuǎn)，矢量端點(diǎn)的軌跡是一個(gè)圓；橢圓偏振光：如果電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)分量，空間方位互相垂直，振幅和相位都不等時(shí)，隨著時(shí)間t的變化合成矢量的軌跡是一個(gè)橢圓；對(duì)應(yīng)以上三種偏振光，單模光纖中的雙折射也有三種：線(xiàn)雙折射：線(xiàn)偏振光在兩個(gè)正交的方向上，如果有不同的折射率，因而有不同的相位常數(shù)的雙折射；圓雙折射：在傳輸媒質(zhì)中，當(dāng)左旋偏振波與右旋偏振波有不同的折射率時(shí)，從而使其有不同的相位常數(shù)橢圓雙折射：當(dāng)線(xiàn)雙折射與圓雙折射同時(shí)存在時(shí)3、單模光纖偏振態(tài)的幾個(gè)物理量(3)拍長(zhǎng)：在縱向均勻的單模光纖中，當(dāng)兩個(gè)正交偏振模的相位差達(dá)到2π時(shí)，光在光纖中所傳輸?shù)木嚯xL就稱(chēng)為一個(gè)拍長(zhǎng)Lb。(1)模式雙折射或偏振雙折射⊿β我們把兩個(gè)偏振模傳輸常數(shù)的差(βx－βy)定義為雙折射⊿β，通常用歸一化雙折射B來(lái)表示其中λ——光在自由空間中的波長(zhǎng)；nx、ny_－兩正交偏振模HE11x、HE11y的有效折射率(2)歸一化雙折射B各種由內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生線(xiàn)雙折射的結(jié)構(gòu)4、穩(wěn)定偏振態(tài)的途徑和方法存在雙折射，要產(chǎn)生偏振色散，因而限制系統(tǒng)的傳輸容量。許多單模光纖傳輸系統(tǒng)都要求盡可能減小或消除雙折射。一般單模光纖B值雖然不大，但是通過(guò)光纖制造技術(shù)來(lái)消除它卻十分困難。方法：合理的解決方法是通過(guò)光纖設(shè)計(jì)，人為引入強(qiáng)雙折射，把B值增加到足以使偏振態(tài)保持不變，或只保存一個(gè)偏振模式，實(shí)現(xiàn)單模單偏振傳輸。強(qiáng)雙折射光纖和單模單偏振光纖為偏振保持光纖。獲得偏振保持光纖的方法很多，例如引入形狀各向異性的橢圓芯光纖。制作低雙折射率的光纖；制作高雙折射率的光纖；制作單偏振光纖；?波片法，保持或恢復(fù)光纖輸入、輸出端偏振方向一致§2.3光纖的特性（性能）光學(xué)性能：幾何尺寸、NA、LAN、2ω0、剖面折射率分布傳輸性能損耗（衰減）色散串?dāng)_機(jī)械性能穩(wěn)定性能傳輸性能一、損耗（衰減）性能光纖是一種傳輸媒質(zhì)，光波在其中傳播單位距離就有相當(dāng)一部份能量被吸收或散射。傳播波的振幅衰減主要是由于過(guò)渡金屬離子和以氫氧根形式出現(xiàn)的水吸收引起的。光纖衰減以衰減系數(shù)α來(lái)衡量，它是度量光能在光纖中傳輸損失的參數(shù)。光在光纖中傳播時(shí)，平均光功率沿光纖長(zhǎng)度按照指數(shù)規(guī)律減少。即

P(L)=P(0)e(-αL/10)P(0)—L=0處注入光纖的光功率P(L)—傳輸?shù)捷S向距離L處的光功率α定義：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度光纖引起的光功率衰減。當(dāng)長(zhǎng)度為L(zhǎng)時(shí)，Pin—輸入光纖的光功率，Pout—輸出光纖的光功率，L—被測(cè)光纖的長(zhǎng)度，光通信工程中，長(zhǎng)度為L(zhǎng)i，衰減系數(shù)為αi的N段光纖相連接，則全長(zhǎng)L為αs—平均每連接點(diǎn)的損耗，y—連接點(diǎn)數(shù)α的大小，不僅標(biāo)志著光纖制作技術(shù)的水平，而且也決定了光纖通信中的距離的長(zhǎng)短。光纖損耗產(chǎn)生的原因和分類(lèi)損耗散射吸收材料固有吸收原子缺陷吸收雜質(zhì)吸收氫氧根離子吸收過(guò)渡金屬離子吸收紫外吸收紅外吸收瑞利散射光纖結(jié)構(gòu)不完善散射非線(xiàn)性效應(yīng)散射彎曲損耗單模光纖損耗譜，示出各種損耗機(jī)理光纖損耗的譜特性及工作窗口三種實(shí)用光纖損耗譜優(yōu)質(zhì)單模光纖損耗譜減少光纖損耗的途徑提高光纖材料的化學(xué)純度，減少雜質(zhì)吸收損耗，改進(jìn)與提高光纖的制作工藝，減少材料中OH－根離子的吸收損耗和波導(dǎo)效應(yīng)的散射損耗。彎曲損耗：光纖彎曲時(shí)，原先按全內(nèi)反射規(guī)律沿光纖前進(jìn)的光線(xiàn)，由于入射角不再小于臨界角，部分光線(xiàn)將按照折射定律進(jìn)入包層，不再返回。或?qū)５牟糠帜芰哭D(zhuǎn)化為輻射能而被消耗掉，致使到達(dá)光纖終端的能量受到削弱，通常稱(chēng)之為彎曲損耗。二、光纖的色散特性色散(Dispersion)指在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)由于不同成份的光的時(shí)間延遲不同而產(chǎn)生的一種物理效應(yīng)。色散一般包括模式色散、材料色散、和波導(dǎo)色散。這在通信中將產(chǎn)生碼間干擾，導(dǎo)致通信容量、通信速率、傳輸距離的降低。色散參數(shù)D的單位ps/(nm·km)，代表兩個(gè)波長(zhǎng)間隔為1nm的光波傳輸1km距離后到達(dá)時(shí)間的延遲。色散對(duì)光纖系統(tǒng)的影響，在時(shí)域和頻域的表示方法不同。如果信號(hào)是模擬調(diào)制的，色散限制帶寬（Bandwidth）;如果信號(hào)是數(shù)字脈沖，色散產(chǎn)生脈沖展寬(Pulsebroadening)。所以，色散通常用3dB光帶寬f3dB或脈沖展寬Δτ表示。用脈沖展寬表示時(shí),光纖色散可寫(xiě)成：Δτ＝(Δτn2+Δτm2+Δτw2)Δτn、Δτm、Δτw分別為模式色散、材料色散、波導(dǎo)色散所引起的脈沖展寬的均方根值。色散、帶寬和脈沖展寬一般，頻率響應(yīng)|H(f)|隨頻率的增加而下降，在表明輸入信號(hào)的高頻成份被光纖衰減了，起到了低通濾波器的作用。將歸一化頻率響應(yīng)下降一半或減小3dB的頻率定義為光纖3dB光帶寬f3dB。|H(f3dB)/H(0)|=1/2當(dāng)系統(tǒng)光源的頻譜寬度比信號(hào)的頻譜寬度大得多，光纖可近似為線(xiàn)性系統(tǒng)，此時(shí)，輸出光脈沖一般為高斯波形，設(shè)P0(t)=h(t)=exp(-t2/2σ2)式中σ為均方根(rms)脈沖展寬，進(jìn)行傅立葉變換，帶入定義有：用高斯脈沖半極大全寬(FWHM)脈沖寬度σ和Δτ是信號(hào)通過(guò)光纖產(chǎn)生的脈沖展寬，單位為ns。

設(shè)頻率為ω的一光譜分量經(jīng)過(guò)長(zhǎng)為L(zhǎng)的單模光纖時(shí)，其時(shí)延為T(mén)=L/vg，e=2.718281828…，1/e1/2＝0.606530659…1/e=0.367879441…色散產(chǎn)生的原因及分類(lèi)－1

模式色散—由傳輸模式引起的色散，只存在于多模光纖中。每一種傳輸模式到達(dá)光纖終端的時(shí)間先后不同，造成脈沖展寬，從而出現(xiàn)色散現(xiàn)象。對(duì)階躍多模光纖，以不同的入射角θi進(jìn)入光纖的光線(xiàn)，雖然在入射端同時(shí)入射，并以相同的速度傳播，但到達(dá)光纖輸出端的時(shí)間卻不相同，出現(xiàn)了時(shí)間上的分散，導(dǎo)致脈沖展寬嚴(yán)重，即發(fā)生了多徑色散。路徑最短的光線(xiàn)，即θi＝0o的光線(xiàn)，正好等于光纖長(zhǎng)度L，路徑最長(zhǎng)的為L(zhǎng)/Sinφc。由于纖芯中光速為v=c/n1,則這兩條光線(xiàn)到達(dá)輸出端的時(shí)差Δ為：為使這種展寬不產(chǎn)生碼間干擾，ΔT應(yīng)小于信息傳輸容量決定的比特間隔，即ΔT<TB，而TB=1/B，則應(yīng)有BΔT<1，則光纖信息傳輸?shù)娜萘繛槔纾簾o(wú)包層的特殊光纖，n1=1.5，n2=1.0，（空氣）Δ＝0.33，很大，則BL<0.4(Mb/s)km，減小Δ值，BL可以提高很多。一般Δ<0.001，當(dāng)Δ＝0.002BL<100(Mb/s)km，它能以10Mb/s的速率將數(shù)據(jù)傳送10km，適用于局域網(wǎng)。對(duì)漸變光纖，其最大路徑時(shí)差，即模間色散ΔT/L將隨g而變。對(duì)n1=1.5，Δ＝0.01的漸變光纖，最小色散發(fā)生在g=2(1-Δ)處，它與Δ的關(guān)系為：

ΔT/L=n1Δ2/8c利用準(zhǔn)則BΔT<1，比特率—距離的極限為：BL<8c/n1Δ2(Mb/s)km它能使100Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸100km，其BL積達(dá)約10(Gb/s)km，比階躍光纖提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)。三種不同光源的均方根脈沖展寬與折射率分布指數(shù)的關(guān)系色散產(chǎn)生的原因及分類(lèi)－2材料色散—由光纖材料引起的色散光在光纖中傳播速度v=c/n1(λ)，n1(λ)是光波波長(zhǎng)的函數(shù)，即同一材料對(duì)不同波長(zhǎng)的折射率不一樣。當(dāng)含有不同波長(zhǎng)的光脈沖（非單色光）通過(guò)光纖傳輸時(shí)，其傳輸速度不一致，這時(shí)，光脈沖被展寬出現(xiàn)色散。色散產(chǎn)生的原因及分類(lèi)－3波導(dǎo)色散—又稱(chēng)結(jié)構(gòu)色散，是由光纖的幾何結(jié)構(gòu)決定的色散，光纖的橫截面尺寸起主要作用。當(dāng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不完整，除產(chǎn)生模交換外，還可能引起部分光纖進(jìn)入包層，而這些光線(xiàn)的傳播速度大于纖芯中的光脈沖傳播速度，這樣光脈沖被展寬。色散除與上述三種有關(guān)外，還與光源的頻譜寬度有關(guān)。不同結(jié)構(gòu)單模光纖的色散特性常規(guī)單模光纖帶寬和波長(zhǎng)的關(guān)系各種光纖的ITU—T建議G.651：多模漸變型光纖G.652：常規(guī)單模光纖G.653：色散移位光纖G.654：1.55損耗最小的單模光纖G.655：非零色散光纖，改進(jìn)的色散移位光纖色散補(bǔ)償光纖色散平坦光纖

ITU-T:國(guó)際電信聯(lián)盟—電信標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)；（CCITT-國(guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì)和IEC-國(guó)際電工委員會(huì)）光纖特性標(biāo)準(zhǔn)一般分類(lèi)多模單模ITU-T編號(hào)G.651G.652G.653G.654折射率分布GI特征常規(guī)色散移位1.55μm損耗最小纖芯材料包層材料玻璃玻璃纖芯材料包層材料玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃纖芯直徑/μm包層直徑/μm50±6%125±2.4%模場(chǎng)直徑/μm包層直徑/μm(9~10)±10%125±2.4%(7~8.3)±10%(1550nm)125±2.4%10.5±10%125±2.4%纖芯不圓度/%包層不圓度/%同心誤差/%<6<2<6模場(chǎng)不圓度包層不圓度/％模場(chǎng)同心誤差/μm-<2<1-<2<1-<2<1一般分類(lèi)多模單模數(shù)值孔徑0.18～0.24(±0.02)截止波長(zhǎng)/nm光纖λC光纜λCC1100~1280<1270在研究中1350~1680<1530損耗/(dB/km)850nm1300nm1550nm3~40.8~31300nm1550nm<1.0(0.3-0.4)<0.5(0.20-0.25)1550nm,訟繞75圈，Φ75，附加損耗<0.5dB<0.5(0.20-0.25)0.25(<0.20)色散/(ps/(nm.km))850nm1300nm1550nm≤120≤61285~1330Nm1550nm±3.520±3.5(1525~1575nm)20帶寬/(MHz.km)850nm1310nm200~1000200~12001300nm1550nm*括號(hào)里的數(shù)字是已經(jīng)達(dá)到的水平三、傳輸特性——串?dāng)_1、定義2、產(chǎn)生串?dāng)_的機(jī)理3、計(jì)算辦法4、防護(hù)措施1、定義如果存在兩根平行放置的、結(jié)構(gòu)相同的光纖，在其中傳輸?shù)膶?dǎo)模也完全相同，則沿光纖“1”傳輸?shù)墓獠?，由于某種原因進(jìn)入光纖“2”并對(duì)沿光纖“2”傳輸?shù)男盘?hào)造成干擾的現(xiàn)象，稱(chēng)為光纖間出現(xiàn)了串?dāng)_。2、產(chǎn)生相互串?dāng)_的機(jī)理定向耦合效應(yīng)由散射現(xiàn)象造成的串?dāng)_3、計(jì)算近端串音衰減A0=Pw10s-Pw20c遠(yuǎn)端串音衰減Al=Pw10s-Pw2lc4、防護(hù)措施選擇工作波長(zhǎng)時(shí)，盡可能遠(yuǎn)離截至波長(zhǎng)，讓光波盡可能被束縛在纖芯之中；加大包層厚度，減小進(jìn)入相鄰光纖的光波的強(qiáng)度；在包層外覆一層吸收光能能力較強(qiáng)的護(hù)套；改進(jìn)光纖的制造工藝，使諸如包層纖芯的界面粗糙、纖芯中含有雜質(zhì)等造成結(jié)構(gòu)不均勻的因素得到消除。四、機(jī)械性能1、光纖的強(qiáng)度光纖作為傳輸線(xiàn)使用，不但在絞合成光纜、敷設(shè)過(guò)程、維護(hù)階段要承受張力，有時(shí)還承受扭力，在拉絲過(guò)程中還承受拉力。因此需要考慮其機(jī)械強(qiáng)度。硅玻璃銅鋁鋼化學(xué)符號(hào)SiO2CuAlFe比重2.28.92.77.9拉伸強(qiáng)度kg/mm25002510120楊氏模量kg/mm2720012000630020000伸長(zhǎng)率(%)2-820-307-205-15熱膨脹系數(shù)5×10-71.7×10-62.3×10-51×10-5比熱(Cal/oC.g)0.20.090.50.1導(dǎo)電率1.7×10-199761融點(diǎn)(oC輸材料的物理性質(zhì)無(wú)裂痕硅玻璃斷裂應(yīng)力理論值kg/mm2實(shí)際值kg/mm2二氧化硅玻璃160050-600石墨1402鋼4000100-200鎢9000100-300光纖表面有裂痕時(shí)σt≈3.8×10-3σ0/L1/2σt—有裂痕時(shí)理論斷裂強(qiáng)度σ0—無(wú)裂痕時(shí)理論斷裂強(qiáng)度L—裂痕深度當(dāng)L=1μm，σ0/σt≈100，即強(qiáng)度將降低微理論值的百分之一。機(jī)械性能-12、光纖斷裂的機(jī)理由前表知，硅玻璃的拉伸強(qiáng)度是鐵的4倍，與銅、鋁相比，差不多高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，但當(dāng)光纖表面出現(xiàn)裂痕時(shí)，由于張應(yīng)力集中于裂痕末梢，當(dāng)應(yīng)變能量的攝取率大于表面能的增長(zhǎng)率時(shí)，裂痕就會(huì)擴(kuò)展，若超過(guò)允許值，光纖就會(huì)立即斷裂。機(jī)械性能-23、光纖表面產(chǎn)生裂痕的原因①光纖預(yù)制棒的質(zhì)量不佳②從預(yù)制棒拉制光纖時(shí)，吸附了灰塵，水分子以及其它雜質(zhì)③在不潔凈的車(chē)間里快速拉絲時(shí)，受到“粒子”的摩擦④拉絲時(shí)與收線(xiàn)盤(pán)或其它物體碰撞機(jī)械性能-34、處理辦法①采取多種措施，使預(yù)制棒和光纖在“超凈”的環(huán)境中進(jìn)行②對(duì)預(yù)制棒表面進(jìn)行處理，并在拉絲前從嚴(yán)篩選③在拉絲過(guò)程中對(duì)裸光纖加添一涂覆層，既使光纖不直接和其它物體接觸，又可改善其機(jī)械強(qiáng)度（斷裂強(qiáng)度可提高10倍左右，約6-7kg，而一般工程中所產(chǎn)生的張力約1kg）④成纜前對(duì)所有光纖從嚴(yán)篩選。常見(jiàn)的方法有：張力放線(xiàn)法，雙絞盤(pán)法，彎曲應(yīng)變法。目的是剔除不合格的光纖，確保成纜后的質(zhì)量⑤使用氣密涂層光纖五、穩(wěn)定性能1、疲勞疲勞：玻璃所受的力低于臨界應(yīng)力，但因裂痕緩慢擴(kuò)大而導(dǎo)致斷裂的現(xiàn)象施加給玻璃的力是恒定的——靜態(tài)疲勞施加的應(yīng)力隨時(shí)間而遞增——?jiǎng)討B(tài)疲勞產(chǎn)生原因：光纖在機(jī)械力、溫度或放射性輻射的作用下，機(jī)械性能會(huì)發(fā)生變化采用措施：通過(guò)篩選測(cè)試剔除不合格產(chǎn)品穩(wěn)定性能-12、H2影響緣起：1982年，英國(guó)和日本在日常測(cè)試中相繼發(fā)現(xiàn)：1980年敷設(shè)的光纜，在1.0～1.6μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，損耗值增加了10％，這是一種用GeO2和P2O2摻雜，外覆硅銅和尼龍的光纖針對(duì)這一發(fā)現(xiàn)，電纜工程師們對(duì)此光纖作了高溫和浸水試驗(yàn)①把光纖加熱到200℃，1小時(shí)后發(fā)現(xiàn)，在1.2～1.6μm范圍內(nèi)，損耗值增大，在1.39μm處有一吸收峰②在室溫下，把光纖浸在水中，數(shù)月后發(fā)現(xiàn)，1.39μm處有一吸收峰，但在1.24μm處又出現(xiàn)一個(gè)衰減值更大的新的吸收峰穩(wěn)定性能-2③把水注入光纜，再通電，幾天后，在1.24μm處發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的吸收峰，原因是水被電解產(chǎn)生了氫和氧，而1.24μm正好是Si-OH產(chǎn)生吸收峰的位置結(jié)論：之所以出現(xiàn)衰減增大，是因?yàn)槌霈F(xiàn)了H2機(jī)理：H2一旦進(jìn)入光纖，幾十小時(shí)便會(huì)擴(kuò)散到纖芯，H與SiO2的原子作用，造成了吸收峰目前傾向性作法：在裸光纖外表面加覆氣密涂層穩(wěn)定性能-33、H2O的影響水對(duì)光纖的危害：①玻璃表面易吸附水氣，從而會(huì)因Si-O鍵的破壞而使裂痕擴(kuò)展②純水對(duì)玻璃有浸蝕作用。如果玻璃纖維含有減離子，則將因玻璃的被溶蝕而龜裂，在遇有外力時(shí)導(dǎo)致斷裂③吸附在玻璃表面上的OH-與玻璃中的堿離子產(chǎn)生反應(yīng)的結(jié)果，使SiO2的分子健斷裂措施：成纜時(shí)設(shè)法采取防水措施穩(wěn)定性能-44、輻射的承受問(wèn)題光纖承受大劑量的γ射線(xiàn)的輻射后，會(huì)因造成玻璃的結(jié)構(gòu)缺陷而導(dǎo)致傳輸衰減加大，但恢復(fù)較快在原子設(shè)施中使用時(shí)，應(yīng)采用SiO2纖芯，F(xiàn)-SiO2包層的光纖5、耐熱性SiO2在1000℃高溫下也不會(huì)軟化，且可長(zhǎng)期連續(xù)使用，但光纖外面的塑料涂層不能承受如此高的溫度，因此，使用溫度的上限一般規(guī)定為100～150℃。裸光纖外面涂覆以氟塑硅樹(shù)脂，聚酰亞胺和鋁之后，最高溫度分別提高到：200℃，300℃和600℃。前二者已實(shí)用。由于鋁的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)高于玻璃，所以在溫度稍低時(shí)會(huì)因微彎曲而實(shí)光纖的傳輸衰減上升。§2.4光纜光纜的結(jié)構(gòu)：纜芯、加強(qiáng)件、外護(hù)層光纜分類(lèi)光纜型號(hào)的命名光纜制造簡(jiǎn)介特種光纜光纜的測(cè)試一、光纜結(jié)構(gòu)光纜中要有加強(qiáng)件（抗張?jiān)┘訌?qiáng)件有三種置放方式中心式：置于纜芯正中心分布式：分散地置于纜芯內(nèi)鎧裝式：置于纜皮內(nèi)光纜中有防潮措施防潮方法有：氣體充填、固體充填、石油膏充填光纜中有防止因溫度變化而引起光纜傳光特性變化的措施光纖使用壽命和應(yīng)力比的關(guān)系二、光纜分類(lèi)－11、按用途分GY—野外（室外）光纜GJ—局內(nèi)（室內(nèi)）光纜GR—軟光纜GS—設(shè)備內(nèi)光纜GH—海底光纜GT—特殊光纜光纜分類(lèi)－22、按外護(hù)套特征分PE護(hù)套光纜：簡(jiǎn)易型聚乙烯護(hù)套LAP護(hù)套光纜：鋁—聚乙烯粘接護(hù)套鋼帶鎧裝光纜鋼絲鎧裝光纜光纜分類(lèi)－33、按纜芯特征分層絞式束管式疊帶式骨架式光纜分類(lèi)－44、按敷設(shè)方式分管道式直埋式架空水底光纜局內(nèi)光纜不同敷設(shè)條件的光纜機(jī)械特性敷設(shè)方式拉伸強(qiáng)度(N)抗測(cè)壓強(qiáng)度(N/10cm)工作時(shí)敷設(shè)時(shí)工作時(shí)敷設(shè)時(shí)架空、管道60015008001000直埋1000300010003000光纜分類(lèi)－55、按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則分：緊結(jié)構(gòu)光纜松結(jié)構(gòu)光纜6、按纜芯芯數(shù)分單芯多芯：2、4、6、8、12、…二次被覆光纖（芯線(xiàn)）簡(jiǎn)圖(a)緊套；(b)松套；(c)大套管；(d)帶狀線(xiàn)松套管光纖的無(wú)應(yīng)力窗口六芯緊套層絞式光纜（架空、直埋）12芯松套層絞式光纜（直埋防蟻）12芯骨架式光纜（直埋）6～48芯束管式光纜（直埋）108芯帶狀光纜LXE束管式光纜（架空、管道、直埋）淺海光纜架空地線(xiàn)復(fù)合光纜（OPGW）三、光纜型號(hào)的命名1987年3月批準(zhǔn)，87年11月實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)：GB7424—87光纜型號(hào)由光纜型式的代號(hào)和光纜規(guī)格代號(hào)構(gòu)成，中間用一短橫線(xiàn)分開(kāi)型式部分由五個(gè)部分組成，各部分代號(hào)表示如下：分類(lèi)加強(qiáng)件派生（形狀、特性）護(hù)套外護(hù)層1、分類(lèi)代號(hào)GY—野外（室外）光纜GJ—局內(nèi)（室內(nèi)）光纜GR—軟光纜GD—綜合光纜GS—設(shè)備內(nèi)光纜GH—海底光纜GT—特殊光纜GW—無(wú)金屬光纜2、加強(qiáng)件代號(hào)無(wú)符號(hào)—金屬加強(qiáng)件F—非金屬加強(qiáng)件G—金屬重型加強(qiáng)件H—非金屬重型加強(qiáng)件3、派生的代號(hào)B—扁平式Z—自承式T—填充式兼有不同派生時(shí)，應(yīng)都寫(xiě)上，但按字母順序排列4、護(hù)套代號(hào)Y—聚乙烯護(hù)套（PE）V—聚氯乙稀護(hù)套U—聚氨酯護(hù)套A—鋁－聚乙烯粘接護(hù)套(LAP)L—鋁護(hù)套G—鋼護(hù)套Q—鉛護(hù)套S—鋼－鋁－聚乙烯綜合護(hù)套外護(hù)套代號(hào)0—裸外護(hù)層1—一級(jí)防腐2—二級(jí)防腐2—鋼帶鎧裝3—單層細(xì)鋼絲鎧裝4—雙層細(xì)鋼絲鎧裝5—單層粗鋼絲鎧裝6—雙層粗鋼絲鎧裝一般，外護(hù)套也采用兩位數(shù)字01—纖維層02—聚氯乙烯03—聚乙烯如：33—單層細(xì)鋼絲鎧裝聚乙烯外護(hù)套63—雙層粗鋼絲鎧裝聚乙烯外護(hù)套光纖規(guī)格由五大部分組成，均用代號(hào)表示，相鄰各部分代號(hào)都是數(shù)字時(shí)，用乘號(hào)把它們隔開(kāi)。ⅠⅡⅢⅣⅤ纖數(shù)類(lèi)別尺寸工作波長(zhǎng)α帶寬適用溫度Ⅰ、纖數(shù)：用光纜中同一類(lèi)別的實(shí)際數(shù)字表示。Ⅱ、類(lèi)別J—SiO2系列GI光纖T—SiO2系列SI光纖Z—SiO2系列多模準(zhǔn)突變型光纖D—SiO2系列SM光纖X—SiO2芯、塑料包層光纖S—全塑光纖Ⅲ、主要尺寸多模光纖用數(shù)字表示纖芯/包層直徑(?)單模光纖表示模場(chǎng)直徑/包層直徑(?)Ⅳ傳輸特性由a,bb,cc共三組數(shù)字組成。數(shù)字外用圓括號(hào)同其它代號(hào)分開(kāi)a—工作波長(zhǎng)，1—λ＝0.85μm2—λ＝1.31μm3—λ＝1.55μmbb—代表α，用兩位數(shù)字順序表示α的個(gè)位及十位。cc—代表B?L，表示時(shí)用兩位數(shù)字順序表示B?L(MHz?km)的千位和百位值。對(duì)雙窗口光纖，應(yīng)同時(shí)列出各個(gè)波長(zhǎng)時(shí)的α及B?L值，兩串?dāng)?shù)字間用“/”隔開(kāi)Ⅴ適用溫度用英文字母表示A—適用溫度范圍為－40~＋40(℃)B—適用溫度范圍為－30~＋50(℃)

C—適用溫度范圍為－20~＋60(℃)

D—適用溫度范圍為－5~＋60(℃)下面根據(jù)原郵電部頒布的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)【光纜型號(hào)命名方法】編號(hào)：YD/T908-1977，列出一些典型光纜名稱(chēng)和型號(hào)一些典型光纜名稱(chēng)和型號(hào)—1習(xí)慣名稱(chēng)型號(hào)名稱(chēng)全稱(chēng)用處中心管式光纜GYXTY室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件中心管全填充夾帶加強(qiáng)構(gòu)件的聚乙烯護(hù)套光纜架空農(nóng)話(huà)GY3XTS室外通信用單細(xì)圓鋼絲鎧裝加強(qiáng)構(gòu)件中心管全填充鋼—聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空農(nóng)話(huà)GYXTW室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件中心管全填充夾帶加強(qiáng)構(gòu)件的鋼—聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空農(nóng)話(huà)管道中心金屬加強(qiáng)構(gòu)件層絞式光纜GYTA室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充鋁—聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空管道GYTS室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充鋼—聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空管道直埋一些典型光纜名稱(chēng)和型號(hào)－2習(xí)慣名稱(chēng)型號(hào)名稱(chēng)全稱(chēng)用處中心金屬加強(qiáng)構(gòu)件層絞式光纜GYTA53室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充鋁—聚乙烯粘接、皺紋鋼帶鎧裝聚乙烯外護(hù)層光纜架空管道直埋GYTY53室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充聚乙烯護(hù)套、皺紋鋼帶鎧裝聚乙烯外護(hù)層光纜架空管道GYTA33室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充鋁—聚乙烯護(hù)套、單細(xì)圓鋼絲鎧裝聚乙烯外護(hù)層光纜爬坡直埋GYTY53+33室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充聚乙烯護(hù)套、皺紋鋼帶聚乙烯層＋單細(xì)圓鋼絲鎧裝聚乙烯外護(hù)層光纜直埋水底一些典型光纜名稱(chēng)和型號(hào)－3習(xí)慣名稱(chēng)型號(hào)名稱(chēng)全稱(chēng)用處中心金屬加強(qiáng)構(gòu)件層絞式光纜GYTY53+333室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充聚乙烯護(hù)套、皺紋鋼帶聚乙烯層＋雙細(xì)圓鋼絲鎧裝聚乙烯外護(hù)層光纜直埋水底金屬加強(qiáng)構(gòu)件骨架式光纜GYGTA室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件骨架絞全填充鋁—聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空管道GYGTS室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件骨架絞全填充鋼—聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空管道直埋GYGTY53室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件骨架絞全填充聚乙烯護(hù)套、皺紋鋼帶鎧裝聚乙烯外護(hù)層光纜直埋非金屬光纜GYFTY室外通信用非金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充聚乙烯護(hù)套光纜架空一些典型光纜名稱(chēng)和型號(hào)－4習(xí)慣名稱(chēng)型號(hào)名稱(chēng)全稱(chēng)用處非金屬光纜GYFTY05室外通信用非金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充聚乙烯護(hù)套、無(wú)鎧裝聚乙烯保護(hù)層光纜架空、槽道高壓用電光纜ADSS全介質(zhì)自承式層絞式光纜懸掛于高壓輸電塔上帶狀光纜GYDXTW室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件光纖帶中心管全填充夾帶加強(qiáng)構(gòu)件鋼—聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空、管道、用戶(hù)接入網(wǎng)GYDTY室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件光纖帶松套層絞全填充聚乙烯護(hù)套光纜架空、管道、用戶(hù)接入網(wǎng)GYDTY53室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞全填充聚乙烯護(hù)套、皺紋鋼帶鎧裝聚乙烯外護(hù)層光纜架空、管道、用戶(hù)接入網(wǎng)一些典型光纜名稱(chēng)和型號(hào)－5習(xí)慣名稱(chēng)型號(hào)名稱(chēng)全稱(chēng)用處帶狀光纜GYDGTY室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件帶骨架全填充聚乙烯護(hù)套光纜架空、管道、用戶(hù)接入網(wǎng)阻燃光纜GYTZS室外通信用金屬加強(qiáng)構(gòu)件松套層絞式全填充鋼—阻燃聚乙烯粘接護(hù)套光纜架空、管道、防火場(chǎng)合四、光纜制造簡(jiǎn)介生產(chǎn)過(guò)程：生產(chǎn)預(yù)制棒→拉絲→套塑→成纜→加外護(hù)套（含充填石油膏和加尺寸碼帶）→裝鎧主要環(huán)節(jié)進(jìn)料、設(shè)備、制作、和驗(yàn)收、銷(xiāo)售特種光纜將特殊用途或特種結(jié)構(gòu)的光纜稱(chēng)為特種光纜。水底光纜、光/電混和纜、無(wú)鹵阻燃光纜、非金屬光纜（全介質(zhì)自承式光纜、纏繞式光纜）、復(fù)合地線(xiàn)光纜等。水底光纜由于敷設(shè)時(shí)短期拉力大，需要將光纜進(jìn)行鋼絲鎧裝，以提供足夠的抗拉強(qiáng)度。水底光纜的抗拉、抗惻壓力機(jī)械特性和密封性能是光纜設(shè)計(jì)要考慮的主要問(wèn)題。水底光纜的密封有加金屬管作密封層的，一般要求的水底光纜，最普遍的方法是在纜芯中填充阻水油膏，在纜芯外加金屬護(hù)套密封。光電混合纜指將電話(huà)用銅線(xiàn)對(duì)或銅饋電線(xiàn)放入光纜纜芯中，做成光/電混合纜。除中心管式外，可將這種光/電混合纜，做成層絞式和骨架式。多用在既需要進(jìn)行光信號(hào)傳輸，又要進(jìn)行電信號(hào)監(jiān)控的部門(mén)，如鐵路沿線(xiàn)使用的光/電混合纜無(wú)鹵阻燃光纜一般說(shuō)，室內(nèi)用的光纜和地鐵用的光纜等都應(yīng)該是阻燃的。阻燃層主要是加在光纜外護(hù)層。阻燃分為有鹵阻燃和無(wú)鹵阻燃常用的PVC(聚氯乙稀)屬有鹵阻燃料；阻燃聚烯烴屬無(wú)鹵阻燃料。其中有的阻燃劑為無(wú)金屬水合物。如氫氧化鋁，在高溫火焰作用下，氫氧化鋁氣化放出水，水吸收熱量，稀釋氧氣，從而達(dá)到阻燃目的。4、非金屬光纜指整根均無(wú)金屬部件非金屬中心加強(qiáng)構(gòu)件光纜不一定是非金屬光纜，因?yàn)橹行募訌?qiáng)構(gòu)件可以是非金屬，而護(hù)套或外護(hù)層可以含有金屬。有些多雷電地區(qū)就要求用這種中心加強(qiáng)件是非金屬，而護(hù)套或外護(hù)層含有金屬的光纜。一般非金屬光纜是將層絞式光纜或骨架式光纜的中心加強(qiáng)構(gòu)件選用非金屬的玻璃纖維增強(qiáng)塑料（FRP）棒，護(hù)套或護(hù)層不用金屬。因?yàn)椴Ａт摰目估瓘?qiáng)度不大，所以這種非金屬光纜一般要有鋼絲（繩）吊掛，使用在避免強(qiáng)電感應(yīng)當(dāng)場(chǎng)所。如高壓輸電的調(diào)度室到高壓輸電線(xiàn)路鐵塔。非金屬光纜-11、全介質(zhì)自承式光纜當(dāng)不用鋼絲（繩）吊掛，而是自承式懸掛于鐵塔之上時(shí)，非金屬光纜只靠中心的加強(qiáng)構(gòu)件玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)棒作抗拉構(gòu)件是不夠的，必須在其纜芯周?chē)欢〝?shù)量的芳綸纖維(kevlar)。這種光纜專(zhuān)為自承式懸掛在高壓輸電線(xiàn)路鐵塔上而設(shè)計(jì)的，稱(chēng)為全介質(zhì)自承式光纜(AllDielectricSelfSupport-ADSS)。由于高壓輸電線(xiàn)路鐵塔跨距較大，因此對(duì)ADSS的抗拉強(qiáng)度要求特別高。ADSS用于高壓輸電鐵塔，當(dāng)電壓超過(guò)220kV時(shí)，光纜外護(hù)套PE料要用耐電暈老化的PE料,否則外護(hù)套會(huì)在高壓電感應(yīng)下發(fā)生電暈放電，導(dǎo)致老化電龜裂非金屬光纜-22、纏繞光纜纏繞光纜也是一種全介質(zhì)光纜，它的敷設(shè)不像ADSS光纜那樣靠自承懸掛在鐵塔上，而是纏繞在高壓輸電線(xiàn)路的地線(xiàn)或相線(xiàn)導(dǎo)體上。其優(yōu)點(diǎn)是光纜非常細(xì)（約10mm），纜內(nèi)不需要特別強(qiáng)硬的加強(qiáng)構(gòu)件，抗張強(qiáng)度也不需要特別大，因?yàn)樗强康鼐€(xiàn)或相線(xiàn)導(dǎo)體來(lái)支承。纏繞光纜有兩點(diǎn)要注意：光纜用材必須選用具有耐高溫特性的，因?yàn)榈鼐€(xiàn)或相線(xiàn)導(dǎo)體上都載有電流（地線(xiàn)上是感應(yīng)電流或短路電流），光纜的熱阻應(yīng)經(jīng)得住短期（如10分鐘）120℃～150℃的熱沖擊和長(zhǎng)期（如400小時(shí)）90℃的熱老化。光纜外護(hù)套要滿(mǎn)足抗鳥(niǎo)侵襲的能力光纜尺寸要小，重量要輕，因?yàn)槔p繞式光纜每個(gè)盤(pán)能裝的光纜長(zhǎng)度受纏繞敷設(shè)設(shè)備條件的限制纏繞光纜與ADSS一樣，都具有高電壓感應(yīng)產(chǎn)生電暈放電及電龜裂效應(yīng)。不過(guò)，由于纏繞式光纜纏繞在金屬導(dǎo)體上，其光纜外護(hù)套上感生的電荷有部分會(huì)通過(guò)金屬導(dǎo)體放掉，所以該效應(yīng)比ADSS弱5、復(fù)合地線(xiàn)光纜（OPGW）復(fù)合地線(xiàn)光纜（OpticalFiberCompositeGroundWire-OPGW）是集通信和接地功能于一體的結(jié)構(gòu)。OPGW的關(guān)鍵技術(shù)在于兩個(gè)問(wèn)題：OPGW的抗拉強(qiáng)度及其中光纖的應(yīng)變（在最大抗拉強(qiáng)度下OPGW中光纖應(yīng)變應(yīng)為零）；OPGW中UV固化光纖及光纖用油膏耐短期熱沖擊問(wèn)題架空地線(xiàn)復(fù)合光