通信光纖與光纜課件

第2章通信光纖與光纜2.1光纖的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)2.2光纖的導(dǎo)光原理2.3光纖的傳輸特性2.4單模光纖和多模光纖2.5光纜的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)2.6光纜的型號(hào)與標(biāo)志 2.1光纖的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)

2.1.1光纖的結(jié)構(gòu)

光纖是用玻璃預(yù)制棒拉制成的玻璃絲，由纖芯和包層組成，如圖2.1所示。

圖2.1光纖的結(jié)構(gòu)a、纖芯：直徑5~75微米，折射率比包層稍高，作用傳輸光波。b、包層：直徑100~150微米，折射率比纖芯稍低，作用是將光波封閉在纖芯中。并起到一定的機(jī)械保護(hù)作用，保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械損傷。c、光纖的主要成分：石英玻璃（SiO2）

如果在石英中摻入折射率高于石英的摻雜劑，就可以制作光纖的纖芯。同樣，如果在石英中摻入折射率低于石英的摻雜劑，就可以作為包層材料。d、涂覆層：直徑100~150微米，保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械損傷。圖2.2光纖芯線(xiàn)的橫斷面2.1.2光纖的種類(lèi)

光纖的種類(lèi)很多，可以用不同的方法進(jìn)行分類(lèi)。

1.按照制成光纖的材料分類(lèi)

按照制成光纖的材料不同來(lái)劃分有:

石英光纖（使用最普遍）多組分玻璃光纖

液態(tài)光纖塑料光纖

2.按照光纖纖芯的折射率分布分類(lèi)

按照光纖纖芯的折射率分布來(lái)劃分有：突變型光纖、漸變型光纖、W型光纖。a、突變型光纖的纖芯折射率為n1保持不變，到包層突然變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a=50~80μm，突變型光纖又可形象地稱(chēng)為“階躍型光纖”。特點(diǎn)是信號(hào)畸變大。

突變型光纖光線(xiàn)以折線(xiàn)形狀沿纖芯中心軸線(xiàn)方向傳播，

b、漸變型光纖在纖芯中心折射率最大為n1

，沿徑向r向外圍逐漸變小，直到包層變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a為50μm，漸變型光纖由于制造上的特點(diǎn)，又可稱(chēng)為“梯度型光纖”。

漸變型光纖光線(xiàn)以正弦形狀沿纖芯中心軸線(xiàn)方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變小。

c、W型光纖的折射率分布如圖所示，它是在纖芯與包層之間設(shè)一緩沖層，纖芯的折射率最高為n1，緩沖層的折射率最低為n3，而包層的折射率n2介于二者之間。

目前廣泛使用的是突變型光纖和漸變型光纖。

圖2.3光纖的折射率剖面分布

（a）突變型光纖；（b）漸變型光纖；（c）W型光纖

3.按用途分類(lèi)

按照光纖用途劃分：傳輸光纖和有源光纖。

a、有源光纖的纖芯中摻入了數(shù)百個(gè)10-6單位的稀土元素Er3++（鉺）。Er3++在合適的泵浦作用下受激躍遷，使光信號(hào)獲得放大。傳輸光纖芯層中摻有少量的Ge+4則是為了提高芯層的折射率。

4.按照光纖傳輸模式分類(lèi)

按照光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)分：?jiǎn)文９饫w、多模光纖。

所謂模式，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是電磁場(chǎng)在光纖中的分布方式，模式不同，

a、單模光纖：當(dāng)光纖纖芯中只有一種模式傳輸時(shí)，這種光纖叫做單模光纖。單模光纖的纖芯直徑較小，一般在10μm以下。

b、多模光纖：當(dāng)光纖纖芯中有多個(gè)模式傳輸時(shí)，這種光纖叫做多模光纖。多模光纖的纖芯直徑較大，約為50～75μm。5.按照波長(zhǎng)分類(lèi)按照波長(zhǎng)分類(lèi)為：短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。目前主要使用1.55μm的長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。

目前在通信上使用的光纖主要有：突變型多模光纖（SIF）、漸變型多模光纖（GIF）和單模光纖（SMF）三種，如圖2.4所示。圖2.4三種常用光纖

(a)SIF光纖；(b)GIF光纖；(c)SMF光纖(光線(xiàn)以直線(xiàn)形式傳播）表2.1三種光纖的主要區(qū)別2.1.3光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)

光纖是由纖芯和包層組成的，理想的光纖其纖芯和包層為同軸心的均勻圓柱體，其橫斷面如圖2.5（a）所示，在這種情況下，光纖的纖芯直徑（芯徑）和包層直徑（外徑）可用其橫斷面圓的直徑來(lái)表示。由于實(shí)際的光纖并不理想，總存在一點(diǎn)偏差，如纖芯與包層不同心、不是均勻的圓柱體等，因此對(duì)于實(shí)際的光纖，除芯徑、外徑之外，有必要再確定結(jié)構(gòu)參數(shù)，如非圓率、偏心率等，這些參數(shù)對(duì)估算和評(píng)價(jià)光纖接續(xù)損耗都有著重要的作用。圖2.5光纖的橫斷面

（a）理想光纖；（b）實(shí)際光纖(2－1)(2－2)(2－3)(2－4)顯然，纖芯（或包層）非圓率的數(shù)值越小越好。(2－5)2.2.1光的反射與折射

由物理光學(xué)可知，光在均勻介質(zhì)中是沿直線(xiàn)傳播的。但是當(dāng)光射到兩種不同介質(zhì)的交界面時(shí)，將產(chǎn)生反射和折射，如圖2.6所示。一部分光線(xiàn)沿OB方向反射回介質(zhì)1中，一部分光線(xiàn)沿OC方向折射進(jìn)入介質(zhì)2。反射光線(xiàn)和折射光線(xiàn)分別服從反射定律和折射定律。2.2光纖的導(dǎo)光原理

圖2.6光的反射和折射

1.反射定律和折射定律

反射定律是指反射光線(xiàn)位于入射光線(xiàn)和法線(xiàn)所決定的平面內(nèi)，反射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè)，反射角i1′等于入射角i1，即（2－6）或（2－7）

2.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)

介質(zhì)的折射率表示介質(zhì)的傳光能力。某一介質(zhì)的折射率n等于光在真空中的傳播速度c與在該介質(zhì)中的傳播速度v之比，即（2－8）

由式（2－8）可知，折射率不同，光在介質(zhì)中的傳播速度也不同。折射率越大，光在該介質(zhì)中的傳播速度越小。相對(duì)來(lái)說(shuō)，傳光速度大（折射率?。┑慕橘|(zhì)稱(chēng)為光疏介質(zhì)；傳光速度小（折射率大）的介質(zhì)稱(chēng)為光密介質(zhì)。3.光的全反射

當(dāng)光線(xiàn)從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，由于n1>n2，根據(jù)折射定律，折射角i2將大于入射角i1，且當(dāng)入射角i1增大時(shí)，折射角i2也隨之增大，如圖2.7（a）所示。

當(dāng)入射角繼續(xù)增大至ic時(shí)，折射角i2=90°，此時(shí)折射光線(xiàn)不再進(jìn)入介質(zhì)2中，而在界面掠射，如圖2.7（b）所示。

臨界角：使折射角變?yōu)?0°的入射角ic稱(chēng)為臨界角。根據(jù)折射定律有（2－9）如果入射角大于臨界角，光線(xiàn)就不會(huì)折射進(jìn)入介質(zhì)2，而是全部反射回介質(zhì)1中，產(chǎn)生全反射，如圖2.7（c）所示。圖2.7光的全反射

綜上所述，產(chǎn)生全反射必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件，即：

（1）光線(xiàn)從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。

（2）入射角大于臨射角。

正是光具有這種屬性實(shí)現(xiàn)了光在光纖中德傳播。下面我們看一下承載要傳輸信號(hào)的光是怎樣在光纖中傳播的。2.2.2光在光纖中的傳播

1、突變型多模光纖的導(dǎo)光原理

圖2.8光信號(hào)在突變型光纖中的傳播

與內(nèi)光線(xiàn)入射角的臨界角ic相對(duì)應(yīng)，光纖入射光的入射角i有一個(gè)最大值

in。in稱(chēng)為光纖端面入射臨界角（簡(jiǎn)稱(chēng)入射臨界角）。

光纖端面入射臨界角半錐角2、半錐角：光線(xiàn)能滿(mǎn)足全反射條件的圓錐角稱(chēng)為半錐角。

得光纖的數(shù)值孔徑為：NA=n0sin

in=

sin

in=n1sin

in=n1sin(900-ic)=n1cosic=n1=n1

光纖的數(shù)值孔徑NA僅決定于光纖的折射率n1和n2

，與光纖的直徑無(wú)關(guān)。

光纖的數(shù)值孔徑NA表示光纖接收和傳輸光的能力，NA(或in)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in內(nèi)的入射光都能在光纖中傳輸。

光纖的數(shù)值孔徑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)畸變?cè)酱?，因而限制了信息傳輸容量。所以要根?jù)實(shí)際使用場(chǎng)合，選擇適當(dāng)?shù)腘A。

4、相對(duì)折射率差Δ

n1

和n2差值的大小直接影響著光纖的性能，為此引入相對(duì)折射率差這樣一個(gè)物理量來(lái)表示它們相差的程度，用Δ表示，即

由于實(shí)際光纖芯層與包層的折射率相差并不大，因此有n1

≈n2

，此時(shí)

（2－11）數(shù)值孔徑與相對(duì)折射率差的關(guān)系：圖2.9光在漸變型光纖中的傳播

光在漸變型光纖中德傳播曲線(xiàn)為正弦函數(shù)形式，入射角越小，光線(xiàn)越靠近軸線(xiàn)。不同入射角的光線(xiàn)正弦變化周期相同，纖芯半徑越小折射率差越大，周期越長(zhǎng)。2.2.3光在光纖中的傳播模式

1、單模光纖和多模光纖

單模光纖：由發(fā)送端射入光纖端面只能有一束光線(xiàn)。多模光纖：由發(fā)送端同時(shí)射入光纖端面可以有多束光線(xiàn)。

多模光纖中容納模式數(shù)量用N表示，它與光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。

當(dāng)V

值減小時(shí)，模式數(shù)目逐漸減少，換句話(huà)即不斷有模式截止。特別值得注意的是當(dāng)V<2.405時(shí)，只有一個(gè)模式存在，其余模式全部截止。

HE11模式是任何光纖中都能存在、永不截止的模式，稱(chēng)為基?；蛑髂！；Ｑ刂w芯軸線(xiàn)傳播。除了主模外，其它的模式稱(chēng)為低次?；蚋叽文?。V為歸一化頻率，由纖芯和包層的相對(duì)折射率差、纖芯的半徑以及傳輸光波長(zhǎng)所決定。傳輸模式數(shù)目隨V值的增加而增多。2、歸一化頻率：表征光纖中允許傳播模式多少的一個(gè)參量定義：圖2.14光纖傳輸模式示意圖

光波的模式是電磁場(chǎng)的一種場(chǎng)型。場(chǎng)型是指電場(chǎng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度的振幅在空間的穩(wěn)定分布。如果縱軸方向既有電場(chǎng)分量EZ又有磁場(chǎng)分量HZ，這種電磁波稱(chēng)為混合模。當(dāng)縱軸方向磁場(chǎng)分量占優(yōu)勢(shì)，電場(chǎng)分量較弱時(shí)，混合模用HEvm

表示。反之，當(dāng)縱軸方向電場(chǎng)分量占優(yōu)勢(shì)，磁場(chǎng)分量較弱時(shí)，混合模用EHvm表示。

這里需要指出，單模光纖和多模光纖只是一個(gè)相對(duì)的概念。判斷一根光纖是不是單模的，除了其本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)外，還與信號(hào)光的波長(zhǎng)有關(guān)。例如一根芯徑為9μm，n11.463，n2=1.460的光纖，運(yùn)用上式在不同λ值下計(jì)算其歸一化的頻率。λ=1.30μm時(shí)，得出V=2.36<2.405，因而它是單模光纖；當(dāng)λ=1.2μm時(shí)，算出V=2.56>2.405，同一根光纖在較短波長(zhǎng)下工作就變成多模光纖了。仍使用上述n1、n2值可計(jì)算出光纖的數(shù)值孔徑為NA=0.108，此值對(duì)應(yīng)的全反射臨界角已達(dá)86°，可以認(rèn)為能夠在單模光纖上傳播的光線(xiàn)基本上是與光纖軸線(xiàn)平行的。例：已知突變型多模光纖的纖芯折射率n1=1.5，纖芯和包層的相對(duì)折射率差Δ=0.002。若光纖工作波長(zhǎng)λ=1.30μm和λ=1.55μm，求光纖單模傳輸時(shí)，其最大的纖芯直徑為多少？

對(duì)于給定的光纖(n1、n2和a確定)，存在一個(gè)臨界波長(zhǎng)λc，當(dāng)λ<λc時(shí)，是多模傳輸，當(dāng)λ>λc時(shí)，是單模傳輸，這個(gè)臨界波長(zhǎng)λc稱(chēng)為截止波長(zhǎng)。截止波長(zhǎng)截止波長(zhǎng)計(jì)算公式

2.3光纖的傳輸特性

產(chǎn)生信號(hào)畸變的主要原因是光纖中存在色散。波導(dǎo)色散材料色散傳輸特性衰減特性色散特性固有衰減附加衰減吸收衰減散射衰減雜質(zhì)吸收材料本征吸收瑞利散射結(jié)構(gòu)不完全散射波導(dǎo)散射彎曲輻射衰減包層和套層衰減模式色散耦合衰減和接續(xù)衰減1）吸收衰減

吸收衰減是光波沿光纖傳輸時(shí)，光纖材料吸收傳輸?shù)墓饽芩斐傻乃p。吸收衰減又分為雜質(zhì)吸收和材料的本征吸收。1.固有衰減：

2.3.1光纖的衰減特性光信號(hào)沿光纖傳輸?shù)倪^(guò)程中，光能逐步減小的現(xiàn)象稱(chēng)為光纖的傳輸衰減。

（2）材料的本征吸收（或稱(chēng)固有吸收）。假設(shè)原材料提純達(dá)到不含任何雜質(zhì)的純潔程度，材料本身對(duì)光能也存在本征吸收。本征吸收衰減主要產(chǎn)生在紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)兩個(gè)波段。紅外與可見(jiàn)光波段，純凈材料不產(chǎn)生吸收衰減。

2）散射衰減

光波在光纖內(nèi)傳輸時(shí)，部分光線(xiàn)在光折射率變化或材料不連續(xù)點(diǎn)處變更了傳輸方向，這種現(xiàn)象稱(chēng)散射。因散射光的方向極為散亂，使部分光線(xiàn)不能傳輸?shù)浇K端，從而造成了傳輸光波的光能損耗，

（1）瑞利散射，又稱(chēng)分子散射。是光纖固有的，不能清除，可看做是石英光纖基本衰減的下限。

它是由于折射率分布變化而產(chǎn)生的散射。光纖材料在加熱熔融過(guò)程中，由于熱騷動(dòng)使得光纖材料密度不均勻造成了折射率分布的變化。光纖固化時(shí)，將這種變化固定下來(lái)。光信號(hào)傳輸時(shí)，將產(chǎn)生瑞利散射。瑞利散射所造成的光纖衰減常數(shù)可用下式計(jì)算：措施：因與波長(zhǎng)λ的四次方成反比，光纖的運(yùn)用波長(zhǎng)為1.3～1.55μm。

（2）結(jié)構(gòu)不完善散射。

產(chǎn)生原因：制造工藝不完善或環(huán)境不潔，即由結(jié)構(gòu)缺陷而造成的散射。

克服措施是：選擇合理工藝、凈化操作環(huán)境、仔細(xì)篩選原材料等。

（3）波導(dǎo)散射。產(chǎn)生原因：因結(jié)構(gòu)尺寸偏差引起的散射?？朔胧嚎赏ㄟ^(guò)改善加工工藝，嚴(yán)格控制光纖芯來(lái)解決。

總結(jié)

固有衰減產(chǎn)生原因：因結(jié)構(gòu)尺寸偏差引起的散射?？朔胧嚎赏ㄟ^(guò)改善加工工藝，嚴(yán)格控制光纖芯來(lái)解決。

2.附加衰減——光纖在使用過(guò)程中產(chǎn)生的。

1）彎曲輻射衰減：因光纖彎曲造成的附加衰減

圖2.10由彎曲產(chǎn)生輻射光線(xiàn)最小彎曲半徑Rmin可用下式表示：（2－14）式中：a是纖芯半徑（μm）；

a2是由玻璃折射率分布而給定的彎曲常數(shù)（1/mm2）。彎曲輻射衰減與光纖的彎曲半徑R有關(guān)，當(dāng)彎曲半徑小于最小彎曲半徑時(shí)，彎曲輻射衰減可能會(huì)很大；當(dāng)彎曲半徑大于最小彎曲半徑時(shí)，彎曲輻射衰減則可以忽略不計(jì)。

2）包層和套層衰減

光在光纖中傳輸時(shí)，將有部分光能透入包層和套層，造成光能損耗，叫做包層和套層衰減。

不良影響：造成光能損耗；

間產(chǎn)生光纖串?dāng)_。

減小措施：制造光纖時(shí)，包層和套層厚度均應(yīng)適當(dāng)增厚。

綜上所述，光纖傳輸衰減是各項(xiàng)衰減的總和。光纖制造技術(shù)越高，雜質(zhì)吸收和結(jié)構(gòu)不完善造成的衰減越小。光纖使用技術(shù)越高，附加衰減就越小。

3）耦合衰減和接續(xù)衰減

是光纖與光源、接收器以及光纖之間造成的。減小措施：改善耦合方法和提高改進(jìn)光纖接續(xù)工藝就能減小。

3.光纖傳輸衰減的頻率特性

光纖傳輸衰減隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系稱(chēng)為光纖衰減的頻率（或波長(zhǎng)）特性，它是光纖傳輸中的主要特性之一。

圖2.11光纖衰減頻率特性

圖2.12長(zhǎng)波長(zhǎng)低衰減光纖衰減特性由上看出，提高和改進(jìn)光纖制作工藝、降低雜質(zhì)、降低（OH）-1含量，將改變光纖衰減特性。目前，光纖衰減已經(jīng)可以做到很低，并且將會(huì)進(jìn)一步降低，從理論上講它的衰減可降低至10-2～10-5dB/km。因此，大容量長(zhǎng)距離光纖系統(tǒng)的采用，要求光纖帶寬愈寬愈佳。2.3.2光纖的色散特性

引起傳輸信號(hào)的畸變的主要原因

光纖中色散的存在限制了通信容量和通信距離。色散。

b、光纖的色散

2．光纖的色散分類(lèi)

色散波導(dǎo)色散材料色散模式色散同一種模式本身的色散，也稱(chēng)模內(nèi)色散。

1）模式色散

模式色散是由于輸入信號(hào)不是單一模式引起的。

不同模式具有不同的傳播路程，當(dāng)光信號(hào)沿光纖傳輸時(shí)，各模式不能同時(shí)到達(dá)終端，產(chǎn)生時(shí)延差，通常稱(chēng)為模式色散。圖2.14光纖傳輸模式示意圖a、時(shí)延差：（表征色散大小的物理量）

光脈沖的不同模式或不同波長(zhǎng)成分傳輸同樣距離所需的時(shí)間差稱(chēng)為時(shí)延差。用τm表示。b、脈沖展寬（表征色散大小的物理量）

突變型多模光纖最高次模與基模間產(chǎn)生的時(shí)延差τt

b、漸變型和突變型多模光纖時(shí)延差的大小比較

漸變型多模光纖最高次模與基模間產(chǎn)生的時(shí)延差τj

漸變型的模式色散比突變型多模光纖小得多。c、單模光纖因?yàn)橹粋鬏斠粋€(gè)模式，因此模式色散為零。

在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光纖上，材料色散為τc

(2－17)式中：Δλ是光源譜線(xiàn)寬度；Dm是由光源譜線(xiàn)寬度的色散系數(shù)；l是光纖長(zhǎng)度。

2）材料色散

材料色散是由于光纖材料本身的折射率隨光波波長(zhǎng)變化而引起的。

3）波導(dǎo)色散

光纖中傳輸?shù)哪骋荒Ｊ?，它由一定的頻帶(或波長(zhǎng))范圍的光組成，各頻率的光傳播系數(shù)和速度不同而引起的色散稱(chēng)為波導(dǎo)色散(τb)。與模式色散、材料色散相比，波導(dǎo)色散很小。（2－18）

多模光纖——模式色散單模光纖——只有材料色散和波導(dǎo)色散。波導(dǎo)色散可忽略總結(jié)：光纖的色散可以表示為：

在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，波導(dǎo)色散與材料色散具有相反的符號(hào)。在λ=1310nm

附近,兩者大小相等，正好抵消。對(duì)單模光纖來(lái)講λ0=1310nm

為零色散波長(zhǎng)。

3.光纖色散對(duì)光信號(hào)的影響

光纖的色散導(dǎo)致光信號(hào)的波形失真，表現(xiàn)為脈沖寬度展寬，光信號(hào)的脈沖展寬是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。脈沖展寬過(guò)大就會(huì)引起相鄰脈沖間隙減小，相鄰脈沖將會(huì)產(chǎn)生部分重疊而使再生中繼器發(fā)生判決錯(cuò)誤，從而使誤碼率增加。圖2.16展寬引起的碼間干擾示意圖4.光纖色散表示法

可用不同方法來(lái)表示光纖的色散。常用的有最大時(shí)延差Δτ，脈沖展寬σ和光纖3dB帶寬B。

最大時(shí)延差描述光纖中速度最快和最慢的光波成分的時(shí)延之差。脈沖展寬和光纖帶寬描述光纖色散對(duì)傳輸信號(hào)的影響。將一段光纖看做一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可用時(shí)域法和頻域法分析其色散特性。當(dāng)在時(shí)域分析時(shí)，色散影響用脈沖展寬表示；而在頻域分析時(shí)，則采用傳輸帶寬表示。 2.4單模光纖和多模光纖

多模光纖G.651光纖

單模光纖G.652光纖、G.653光纖、G.654光纖、G.655光纖和G.656光纖。

多模光纖芯徑粗、數(shù)值孔徑大，能從光源耦合更多的光功率，在光纖網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。單模光纖是在給定的工作波長(zhǎng)上只傳輸單一基模的光纖，在階躍光纖中只傳輸LP01模；在無(wú)界平方律折射指數(shù)光纖中，只傳輸LP00模。由于單模光纖只傳輸基模，沒(méi)有模式色散，頻帶特別寬，因此尤其適合遠(yuǎn)距離、大容量通信。

2.4.1G.651多模光纖

a、分類(lèi)

G.651多模光纖突變型，工作波長(zhǎng)850nm漸變型，工作波長(zhǎng)850和1300nmA2A3A4A1a芯徑50.0±3μmA1b芯徑62.5±3μmA1c芯徑85.0±3μmA1d芯徑100.0±3μmd、應(yīng)用場(chǎng)合——光纖網(wǎng)絡(luò)多模光纖帶寬特性小和傳輸損耗大的特點(diǎn)正好適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低和傳輸距離短的特點(diǎn)。c、

光纖網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：

傳輸速率相對(duì)較低；傳輸距離相對(duì)較短；節(jié)點(diǎn)多、接頭多、彎路多；連接器、耦合器用量大；規(guī)模小，單位光纖長(zhǎng)度使用光源個(gè)數(shù)多。b、多模光纖的特點(diǎn)：

多模光纖比單模光纖芯徑粗、數(shù)值孔徑大，能從光源耦合更多的光功率。

2.4.2G.652常規(guī)單模光纖

光纖的六個(gè)使用波段。

O波段(原始波段Original)：1326～1360nm；

E波段(擴(kuò)展波段Extended)：1360～1460nm；

S波段(短波段Short)：1460～1530nm；

C波段(常規(guī)波段Conventional)：1530～1560nm；

L波段(長(zhǎng)波段Long)：1565～1625nm；

U波段(超長(zhǎng)波段Ultralong)：1625～1675nm。b、單模光纖適用場(chǎng)合

單模光纖具有傳輸衰減低、帶寬大、易升級(jí)擴(kuò)容的優(yōu)點(diǎn)。適合遠(yuǎn)距離、大容量的通信。

舉例：

G.652常規(guī)單模光纖，低衰減區(qū)在1550nm，零色散區(qū)在1310nm，如果在1550nm傳2.5Gb/s系統(tǒng)：從衰減看，可傳送100km以上，從色散受限距離看，如果采用外調(diào)制技術(shù)能傳送58km，實(shí)際運(yùn)用傳送最大距離58km，浪費(fèi)了42km。c、缺陷

光纖在1550nm波長(zhǎng)上，四波混頻(FWM)非線(xiàn)性效應(yīng)與色散有關(guān)，色散趨向于零時(shí)，有極高的四波混頻(FWM)非線(xiàn)性效應(yīng)。使G.653光纖的應(yīng)用受到了限制。

不適用于波分復(fù)用表2.4零色散位移單模光纖(G.653光纖)

2.4.4G.654低衰減單模光纖

G.654光纖稱(chēng)為截止波長(zhǎng)位移單模光纖，也叫1550nm低衰減單模光纖。這種光纖在1550nm波長(zhǎng)區(qū)具有極小的衰減，僅為0.18dB/km。其零色散波長(zhǎng)在1310nm附近，截止波長(zhǎng)可位移較長(zhǎng)波長(zhǎng)，最佳工作波長(zhǎng)范圍為1500～1600nm，具有很好的抗彎曲性能。

2.4.5G.655非零色散位移光纖

G.655光纖在1550nm波長(zhǎng)上有較小的色散，ITU－T規(guī)定1530～1565nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，色散應(yīng)在0.1～6ps/(nm·km)之間。工作波長(zhǎng)擴(kuò)展到1625nm處。

G.655非零色散位移單模光纖已大量用于高速率、大容量、長(zhǎng)距離的密集波分復(fù)用通信系統(tǒng)中。2.4.6G.656三波段光纖

初期的DWDM系統(tǒng)通常工作在C波段，后來(lái)又利用了L波段。為進(jìn)一步擴(kuò)大可利用的波長(zhǎng)范圍以增加波道數(shù)，人們想到了利用S+C+L三個(gè)波段。為了減少系統(tǒng)的麻煩，又讓光纖在這個(gè)范圍內(nèi)的色散的變化維持在一個(gè)較小的范圍，這就引出了對(duì)另一種新型光纖的研究。2002年由日本NTT公司和CLPAJ公司提出，經(jīng)過(guò)9個(gè)月的研究，提出了這種光纖的基本規(guī)范，并把這種光纖命名為G.656光纖。G.656光纖光纜特性如表2.6所示。 2.5光纜的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

光纜的基本要求如下：

（1）能對(duì)光纖提供足夠的保護(hù)。保護(hù)光纖在敷設(shè)時(shí)不出現(xiàn)斷裂，保護(hù)光纖的傳輸特性不因環(huán)境的變化而劣化。

（2）保留光纖比金屬導(dǎo)線(xiàn)質(zhì)輕、徑細(xì)的優(yōu)點(diǎn)，光纜應(yīng)盡可能做到比電纜細(xì)而輕，降低通信成本。

（3）便于施工、敷設(shè)和維護(hù)。

光纜組成——纜芯和護(hù)層兩個(gè)部分。

2.5.1光纜的纜芯

a、二次涂覆的兩種方式：

緊套方式是在光纖周?chē)扛惨粚榆涃|(zhì)緩沖層后，再緊套一層被覆層。

松套方式是把光纖穿在一根直徑為0.7～1.2mm的塑料管子中，管內(nèi)再填充半流質(zhì)油膏?！壳俺Ｓ梅绞健?/p>

松套形式又分為單芯式和多芯式兩種。多芯式的直徑為1～3mm，里面一般套有4芯或6芯光纖，最多套有12芯光纖，稱(chēng)為一個(gè)單元結(jié)構(gòu)。

b、常用的光纜結(jié)構(gòu)有四種形式圖2.20光纜結(jié)構(gòu)(a)層絞式；(b)骨架式；(c)中心束管式；(d)疊帶狀式2.5.2光纜的護(hù)層

光纜的護(hù)層與電纜護(hù)層相似，起保護(hù)纜芯作用，一般都是多層護(hù)套的組合體。常見(jiàn)護(hù)套材料有如下幾種：

聚乙烯護(hù)套（PE）

聚氯乙烯護(hù)套（PVC）

鋁—塑疊層粘結(jié)護(hù)套（LAP）或（PAP）

鋼—塑軋紋護(hù)套（PSP）

鋼絲鎧裝護(hù)套（WA）在護(hù)層之外還有外護(hù)層，外護(hù)層的代號(hào)及其意義如表2.7所示。表2.7外護(hù)層的代號(hào)及意義2.5.3光纜的分類(lèi)

表2.9公用通信系統(tǒng)光纜的結(jié)構(gòu)和性能概要 2.6光纜的型號(hào)與標(biāo)志

2.6.1光纜型號(hào)的國(guó)標(biāo)規(guī)定

國(guó)標(biāo)GB7424—87規(guī)定的光纜型號(hào)編制方法為：光纜型號(hào)由光纜型式代號(hào)和規(guī)格代號(hào)兩部分構(gòu)成，中間用一短橫線(xiàn)分開(kāi)。

1.光纜型式代號(hào)

光纜的型號(hào)由五個(gè)部分構(gòu)成，各部分意義如圖2.21所示。

圖2.21光纜型號(hào)代碼定義

1）分類(lèi)代號(hào)

GY代表通信用室（野）外光纜；GR代表通信用軟光纜；GJ代表通信用室（局）內(nèi)光纜；GS代表通信設(shè)備內(nèi)光纜；GH代表通信用海底光纜；GT代表通信用特殊光纜。

2）加強(qiáng)件代號(hào)

F代表非金屬加強(qiáng)構(gòu)件；G代表金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件；H代表非金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件；無(wú)符號(hào)代表金屬加強(qiáng)構(gòu)件。

3）派生特征代號(hào)

B代表扁平形狀；Z代表自承式結(jié)構(gòu)；T代表填充式結(jié)構(gòu)。

注：當(dāng)光纜形式兼有不同派生特征時(shí)，其代號(hào)按字母順序并列。

4）護(hù)套代號(hào)

Y代表聚乙烯護(hù)套；V代表聚氯乙烯護(hù)套；U代表聚氨酯護(hù)套；A代表鋁－聚乙烯粘接護(hù)套；L代表鋁護(hù)套；G代表鋼護(hù)套；Q代表鉛護(hù)套；S代表鋼－鋁－聚乙烯綜合護(hù)套。

5）外護(hù)層代號(hào)

外護(hù)套是指鎧裝層及鎧裝層外邊的外被層，外護(hù)層的代號(hào)及其意義如表2.7所示。2.光纜規(guī)格代號(hào)

光纜規(guī)格由五部分構(gòu)成，均用相應(yīng)代碼表示。相鄰各部分的代號(hào)都是數(shù)字時(shí)，用乘號(hào)把它們隔開(kāi)。光纜規(guī)格五部分按圖2.22所示的順序排列。圖2.22光纖規(guī)格代碼構(gòu)成1）光纖數(shù)目

光纖數(shù)目用光纜中同類(lèi)別光纖的實(shí)際有效數(shù)目的數(shù)字表示。

2）光纖類(lèi)別代號(hào)

T代表二氧化硅系多模突變型光纖；J代表二氧化硅系多模漸變型光纖；D代表二氧化硅系單模光纖；X代表二氧化硅芯塑料包層光纖；S代表塑料光纖。

3）光纖主要尺寸參數(shù)

多模光纖用芯徑或包層直徑的μm數(shù)表示；單模光纖用模場(chǎng)直徑或包層直徑的μm數(shù)表示。4）光纖傳輸特征代號(hào)

光纖傳輸特征代號(hào)由一個(gè)3位數(shù)abb，或一個(gè)5位數(shù)abbcc放在圓括號(hào)內(nèi)表示。

a為波長(zhǎng)的代號(hào)數(shù)，當(dāng)使用波長(zhǎng)分別為850nm區(qū)域、1300nm（1310nm）區(qū)域、1550nm區(qū)域時(shí)，a的代號(hào)數(shù)分