-光纖與光纜課件

博雅力源傳輸網(wǎng)絡原理與技術河南移動網(wǎng)絡部1光纖與光纜目錄

光同步數(shù)字傳送體系(SDH)光器件

SDH網(wǎng)同步

SDH傳送網(wǎng)波分復用光接入網(wǎng)技術

2光纖與光纜3光在光纖中的傳輸4

光纖的衰減和色散5

單模光纖的種類1概述2光纖結(jié)構(gòu)6

光纜32、光纖通信優(yōu)點1)容量巨大

理論上一根光纖的傳輸帶寬達30THz。2)中繼距離長

現(xiàn)已實現(xiàn)100公里無中繼；若使用光放大器可實現(xiàn)640公里無中繼傳輸。3)保密性能好

光在纖芯中傳輸，無泄露。4)適用能力強

不怕外界電磁干擾、耐腐蝕、可彎曲性好。5)體積小、重量輕、便于施工與維護

直埋、架空、水下。

5由纖芯、包層和保護層等構(gòu)成。1.結(jié)構(gòu)（1）纖芯：石英，即SiO2，纖芯中摻雜折射率稍高的材料，如GeO2，P2O5折射率為n1，光波的傳輸通道。纖芯包層保護層（2）包層：石英，SiO2,摻雜折射率稍低的材料，如B2O3、F折射率為n2，n2<n1。作用：保持光纖傳輸性能的穩(wěn)定；防止光纖間相互串光；構(gòu)成全反射條件n2<n1，且讓很?。辉鰪姽饫w的機械強度。二光纖結(jié)構(gòu)62.分類按材料分：石英、多成分玻璃、全塑光纖等。按折射率分布及導模數(shù)分：階躍多模光纖、梯度多模光纖和單模光纖等。（3）保護層：保護、防側(cè)壓損壞、提高抗擴張強度，延長壽命纖芯包層緩沖層一次涂敷30~150um，材料為硅樹脂或聚氨基甲酸乙酯二次涂敷又稱套塑，材料為聚乙烯、尼龍等71.光波在介質(zhì)中的傳輸光的反射定律：反射角等于入射角。光的折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2反射光入射光θ2θ1θ1纖芯n1包層n2折射光三光在光纖中的傳輸全反射時，臨界角92.光在階躍光纖中的傳播光纖軸線方向纖芯（n1）包層（n2）n1＞n2n0θθ’如果光纖發(fā)生彎曲或形變會有什么結(jié)果？想一想？如果光線路徑不同會有什么結(jié)果？此處亦有折射現(xiàn)象10最大接收角和數(shù)值孔徑最大接收角數(shù)值孔徑為式中Δ為相對折射率差。按“之”字形傳播及沿纖芯與包層的分界面掠過。光在階躍光纖中的傳播路徑11（一）光纖的傳輸衰減線性散射非線性散射結(jié)構(gòu)不完善散射本征吸收雜質(zhì)吸收衰減吸收衰減散射衰減其它衰減（微彎曲衰減等）四光纖的衰減和色散1.本征吸收指構(gòu)成光纖的材料本身所固有的吸收作用。純二氧化硅對光的吸收作用所引起的光纖衰減是比較小的。在600-900nm波長范圍稍大，但小于1dB/km；而在1000-1800nm波長范圍，幾乎為零。132.雜質(zhì)吸收光纖中雜質(zhì)對光的吸收作用是造成光纖衰耗的主要原因。二大類：過渡金屬離子與氫氧根離子。過渡金屬離子包括銅、鐵、鉻、鈷、錳、鎳等離子，這些離子在光的作用下會發(fā)生震動而吸收光能量；每種離子都有自己的吸收峰波長。過渡金屬離子的吸收峰波長都落在600-1800nm波長范圍。氫氧根離子對光的吸收峰波長落在1000-1800nm波長范圍。143.線性散射衰耗—瑞利散射是指光波的某種模式的功率線性地轉(zhuǎn)換成另一種模式的功率，但光的波長不變。線性散射會把光功率輻射到光纖外部而引起衰耗。瑞利散射是典型的線性散射，它與波長的4次方成反比，即光波長越長，瑞利散射衰耗越小。光纖材料不均勻，會造成其折射率分布不均勻，易產(chǎn)生瑞利散射。1517（二）光纖的色散1.色散的概念就是光脈沖經(jīng)光纖傳輸后，所引起的展寬與畸變效應。2.色散的危害會導致光傳輸質(zhì)量的劣化，產(chǎn)生碼間干擾、發(fā)生誤碼等，從而限制光纖的傳輸容量。3.色散分類模式色散、材料色散與波導色散。18（1）模式色散光在多模光纖中傳輸時，存在多種傳播模式，由于不同的導模在傳輸過程中具有不同的傳播速度，使輸入端同時發(fā)送光脈沖信號，到達接收端的時間不同，產(chǎn)生時延，使光脈沖發(fā)生展寬與畸變。（2）材料色散指構(gòu)成光纖的材料對不同波長的光具有不同的色散作用。（3）波導色散指因光纖的波導結(jié)構(gòu)對不同波長的光產(chǎn)生的色散作用。（4）三者關系多模光纖中，三種色散均存在；單模光纖中，僅存在材料與波導色散，不存在模式色散。模式色散比材料色散與波導色散之和還要高出幾十倍。192000年ITU-T又對G.652光纖進行了規(guī)范與分類，即分為G.652A、G.652B與G.652C/D光纖。G.652A光纖原G.652光纖一樣，適用于傳輸最高速率為2.5Gb/s的SDH系統(tǒng)及以2.5Gb/s為基群的WDM系統(tǒng)。G.652B光纖可用于傳輸最高速率為10Gb/s的SDH系統(tǒng)及以10Gb/s為基群的WDM系統(tǒng)（C、L波段），其技術指標增加了對偏振模色散的要求，即小于0.5ps/km。G.652C光纖是一種低水峰光纖，它在G.652B光纖的基礎上把應用波長擴展到1360-1530nm（C、L、S波段）。212．G.653光纖即1550nm波長性能最佳光纖，又稱色散移位光纖。主要應用于1550nm窗口，在1550nm波長區(qū)的性能最佳?？紤]到網(wǎng)絡向超大容量波分復用系統(tǒng)的方向發(fā)展，不宜使用G.653光纖。在1550nm波長區(qū)域，光纖的色散系數(shù)極小，所以特別適合傳輸單波長、大容量的SDH系統(tǒng)。用它來傳輸TDM方式的10Gb/sSDH系統(tǒng)是沒有問題的，但是用它來傳輸WDM系統(tǒng)則會迂到麻煩即會出現(xiàn)四波混頻效應（FWM）。223．G.654光纖又稱1550nm波長衰耗最小光纖，它以努力降低光纖的衰減為主要目的，零色散點仍然在1310nm波長區(qū)。4．G.655光纖

又稱非零色散光纖。在1550nm波長區(qū)域的衰耗系數(shù)低達0.15-0.19dB/km，它主要應用于需要中繼距離很長的海底光纖通信，但其傳輸容量卻不能太大，如2.5Gb/s系統(tǒng)。在1550nm波長區(qū)具有較低的色散（約為G.652光纖的四分之一），以支持TDM10Gb/s的長距離傳輸而基本上無須進行色散補償；同時又因為保持了非零色散特性，其低色散值足以抑制四波混頻與交叉相位調(diào)制等非線性效應，從而可以傳輸足夠數(shù)量波長的WDM系統(tǒng)。235．G.656光纖寬帶傳輸非零色散位移光纖2004年7月，ITU－T頒布了寬帶光傳輸用的非零色散位移單模光纖光纜的建議。該建議將寬帶光傳輸用的非零色散位移單模光纖規(guī)定為G.656光纖。G.656光纖的特點：可在S+C+L三個波段范圍工作。S波段：1460～1530nmC波段：1530～1565nmL波段：1565～1625nm。適用于1460～1625nm的長途干線遠距離DWDM的傳輸。6．色散補償光纖-DCF優(yōu)點是在1550nm波長區(qū)域有很多的負色散，其主要用于G.652光纖擴容升級至1550nm進行色散補償。25m1km25光纖的選用原則對光纖的選擇必須依據(jù)實際需求，綜合考慮?光纖的傳輸性能(如：衰減、色散、偏振模色散、非線性效應）?系統(tǒng)單信道速率?傳輸距離?是否采用WDM技術以及是采用DWDM還是CWDM等技術因素

?兼顧良好的性能價格比26參考標準YD/T908-2000光纜型號命名方法YD5102-2005長途通信光纜線路工程設計規(guī)范六

光纜定義：光纖和其他材料、器件組合起來構(gòu)成一體,這種組合體就是光纜。作用：為光纖提供可靠的機械保護，使之適應外部使用環(huán)境。291.光纜的制造過程（1）光纖篩選：選擇傳輸特性優(yōu)良和張力(0.69Gpa)合格的光纖。（2）光纖染色：應采用標準的全色譜標識，要求高溫不褪色、不遷移--涂覆層染色（3）套塑：選用高彈性模量，低線脹系數(shù)的塑料擠塑成一定尺寸的管子，將光纖納入并填入防潮、防水的凝膠，最后存放幾天(不少于兩天)--單纖緊套、多纖松套（4）絞合：將數(shù)根套塑好的光纖單元與加強單元絞合在一起--纜芯（5）擠制：在纜芯外加護套。 302.光纜的結(jié)構(gòu)和材料基本結(jié)構(gòu)：一般由纜芯、加強構(gòu)件、填充物和護層等幾部分組成，另外根據(jù)需要還有防水層、鎧裝層、絕緣金屬導線等。光纜中使用的材料除光纖外，主要可分為下面三大類：（1）高分子材料（聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、PET、PBT等）（2）金屬材料：鋁帶、鋼帶、鋼絲。（3）復合材料：鋼-塑復合帶PSP、鋁-塑復合帶PAP。31分類方法種類按所使用光纖分類單模、多模（階躍型、漸變型）按纜芯結(jié)構(gòu)分類層絞式、骨架式、中心束管式、帶式按外護套結(jié)構(gòu)分類無鎧裝、鋼帶鎧裝、鋼絲鎧裝按光纜材料有無金屬分類有金屬、無金屬（全介質(zhì)）按維護方式分類充油占69％、充氣占8％按敷設方式分類直埋、管道、架空、水底、海底按適用范圍分類中繼、海底、用戶、局內(nèi)3.光纜的分類32層絞式纜芯-古典結(jié)構(gòu)光纖先集合成單元，外部擠制PBT材料的松套管；與中心加強件、護層等絞合成纜。優(yōu)點：制造容易，光纖保護性能好。 缺點：接續(xù)時需要先開纜，再對每個松套管進行開剝。綁帶外護套光纖或光纖單元加強芯松套管33中心束管式纜芯中心管內(nèi)放置經(jīng)過涂覆的光纖，可達近百根，加強件由纜芯中央移到纜芯外部的護層中。優(yōu)點：體積小、質(zhì)量輕、成本低。高強度塑料管6～48芯光纖鋼絲

（分散增強）鋁縱包PE外護套34骨架式纜芯把光纖放置在塑料骨架的槽中，槽內(nèi)填充油膏。槽的數(shù)目依光纖數(shù)設計，6～18槽（可放置上千根光纖）。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，耐壓、抗彎性能好。

缺點：制造困難，在我國較少采用。外護套骨架綁帶加強芯光纖35帶狀式纜芯特點：光纖放入塑料帶內(nèi)制成光纖帶。優(yōu)點：容納光纖數(shù)目多，接續(xù)可一次完成（100芯以上）。應用：滿足接入網(wǎng)密集布放光纖的需要，可同時多芯熔接。

加固線外護套帶狀光纖364.光纜程式選擇（1）光纜芯數(shù)的選定（2）光纜的結(jié)構(gòu)程式選擇張力和側(cè)壓力護層結(jié)構(gòu)選擇架空和管道光纜(簡易塑料管道)為：鋁塑復合防潮層+PE外護層直埋光纜為：防潮層+PE內(nèi)護層+鋼帶鎧裝層+PE外護層水底光纜為：防潮層+PE內(nèi)護層+粗鋼絲鎧裝層+PE外護層37考慮因素：地段環(huán)境、敷設方式和保護措施。(1)直埋光纜：PE內(nèi)護層+防潮鎧裝層+PE外護層防潮層+PE內(nèi)護層+鎧裝層+PE外護層宜選用GYTA53、GYTA33、GYTS、GYTY53(2)管道或采用塑料管道保護的光纜：防潮層+PE外護層宜選用GYTA、GYTS、GYTY53、GYFTY(3)架空光纜：防潮層+PE外護層，

宜選用GYTA、GYTS、GYTY53、GYFTY、ADSS、OPGW(4)水底光纜：GYTA33、GYTA333、GYTS333、GYTS43；(5)局內(nèi)光纜：阻燃材料外護層385.光纜的端別與纖序識別（1）A端和B端的識別（2）纖序識別（十二色全色譜）光纖號123456789101112色譜藍桔綠棕灰白紅黑黃紫粉紅天藍

面對光纜的橫截面，由領示光纖（或?qū)щ娋€或填充繩），以紅-綠（或藍-黃）順時針為A端；逆時針為B端。根據(jù)光纜外護層標注的長度數(shù)字識別：數(shù)小為A端，大為B端。規(guī)定：長途光纜線路，北(東)為A端，南(西)為B端市話光纜，匯接局為A端，分局為B端；匯接局間，局號小為A端，局號大B端；無匯接局城市，容量大的中心局為A端，對方為B39小結(jié)與作業(yè)1、光纖通信具有怎樣的特點？2、光纖的結(jié)構(gòu)是怎樣的？3、光纖是怎樣分類的？4、光在階躍型多模光纖、階躍型單模光纖、漸變型光纖中的傳播途徑分別是怎樣的？5、光纖的最主要傳輸參數(shù)有哪些？6、光纖的衰減主要包括哪些部分？7、什么叫色散？光纖的色散包括哪些部分？色散具有什么危害？8、多模光纖與單模光纖受色散的影響是否相同？傳輸特性