光纤基础知识

1、光纤的结构目前通信用的光纤是用石英玻璃制成的横截面很小的双层同心圆柱体。未经涂覆和套塑时称为裸光纤，由纤芯和包层组成，其中折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，折射率低的外围部分称为包层，其折射率为n2。纤芯包层1、光纤的结构为了保护光纤表面，提高抗拉强度以及便于实用，一般在裸光纤外面进行两次涂覆而构成光纤芯线。一根实用的光纤芯线是由纤芯、包层、涂覆层及套塑四部分组成。纤芯包层一次涂覆二次涂覆（套塑）2、光纤的分类均匀光纤：光纤纤芯的折射率n1和包层的折射率n2都是一常数，且n1n2,在纤芯和包层的交界处折射率是阶梯型变化,这种光纤称为均匀光纤,又称突变型光纤,用SI表示。（1）按折射率分布的不同分:nn1n20abr2、光纤的分类非均匀光纤：光纤纤芯折射率n1随着半径的增加而按一定规律减小，到纤芯与包层交界处为包层的折射率n2，即纤芯中折射率的变化呈近似抛物线型。这种光纤称为非均匀光纤，又称为渐变型光纤，用GI表示。n1nn2r0ab2、光纤的分类（2）按传输的总模数分:多模光纤和单模光纤所谓模式，实质上是电磁场的一种分布形式。2、光纤的分类单模光纤：在给定的工作波长上，只传输单一模式的光纤。特点：纤芯直径很小，约为9～10µm，传输频带宽，传输容量大，适用于大容量、长距离的光纤通信系统。2、光纤的分类多模光纤：在给定的工作波长上，有多个模式在光纤中传输的光纤。特点：纤芯直径一般为50～125µm，传输频带较窄，传输性能较差，传输容量较小，目前主要用于局域网或城域网。3、ITU-T建议的标准光纤光纤类型光纤描述适用范围G.651光纤多模光纤主要工作在850nm的短波长窗口，对于四次群以下的光纤通信系统较为实用。例如：局域网、数据链路、楼内局部布线和光纤传感器等。G.652光纤非色散位移光纤1310nm波长性能最佳的单模光纤，主要应用在1310nm波长区开通长距离622Mbit/s及其以下系统，在1550nm波长区开通2.5Gbit/s、10Gbit/s和N×2.5Gbit/s波分复用系统。G.653光纤色散位移光纤1550nm波长性能最佳单模光纤，是将零色散波长由1310nm移到最低衰减的1550nm波长区的单模光纤。主要用于在1550nm波长区开通长距离的速率为10Gbit/s及其以上系统，不支持波分复用系统。G.654光纤截止波长位移光纤1550nm波长衰减最小单模光纤。一般多用于长距离海底光缆通信系统。G.655光纤非零色散位移光纤主要用在1550nm波长区开通10Gbit/s以上及N×10Gbit/s的密集波分复用系统。4、光缆的结构光缆由缆芯和护套两部分组成。缆芯一般包括被覆光纤(芯线)和加强件。有时加强件分布在护套中,这时缆芯主要就是芯线。芯线是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。加强件承受光缆的张力。护套一般由聚乙烯(或聚氯乙烯)和钢带或铝带组成,对缆芯起机械保护和环境保护作用,要求有良好的抗压能力和密封性能。4、光缆的结构二次被覆光纤(芯线)简图紧套层一次被覆光纤松套管大套管一次被覆光纤带状线(a)紧套(b)松套(c)大套管(d)带状线4、光缆的结构基本光缆结构简图松套充油光纤紧套光纤聚已烯骨架加强件包带护套一次被覆光纤加强件包带护套带状单元光纤(a)层绞式(b)骨架式(c)中心套管式(d)带状式5、光缆的分类缆芯结构中心束管式层绞式骨架式带状敷设方式管道水底直埋架空6、光缆的型号与规格光缆型号由光缆型式代号和光纤的规格代号两部分组成。6、光缆的型号与规格（1）光缆的型式代号由五个部分构成。分类加强件派生（形状特性）护套外护套6、光缆的型号与规格a、分类的代号及其意义GY－通信用野外光缆GR－通信用软光缆GJ－通信用局内光缆GS－通信用设备内光缆GH－通信用海底光缆GT－通信用特殊光缆GW－通信用无金属光缆GM－通信用移动光缆6、光缆的型号与规格b、加强件的代号及其意义无符号－金属加强件F－非金属加强件G－金属重型加强件H－非金属重型加强件6、光缆的型号与规格c、派生特征的代号及其意义B－扁平式结构C－自承式结构T－填充式结构D－带状结构G－骨架槽结构Z－阻燃结构X－中心束管结构注：兼有不同派生时，应都写上，但按字母顺序并列。6、光缆的型号与规格d、护套的代号及其意义Y－聚乙烯护套V－聚氯乙烯护套T－聚氨酯护套A－铝－聚乙烯粘接护套L－铝护套G－钢护套Q－铅护套S－钢－铝－聚乙烯综合护套6、光缆的型号与规格e、外护套的代号及其意义外护套是指铠装层及铠装层外面的外被层。代号铠装层（方式）代号外被层（材料）0无0无1－1纤维层2双钢带2聚氯乙烯套3细圆钢丝3聚乙烯套4粗圆钢丝4聚乙烯套加覆尼龙套5单钢带皱纹纵包5聚乙烯保护套33双细圆钢丝－－44双粗圆钢丝－－6、光缆的型号与规格（2）光纤规格代号构成光纤规格由5部分构成，均用相应代码表示。相邻各部分的代号都是数字时，用乘号把它们隔开。纤数类别尺寸工作波长衰减常数α带宽适用温度ⅠⅡⅢⅣⅤ6、光缆的型号与规格a、纤数用光缆中同一类别光纤的实际纤芯数字表示。6、光缆的型号与规格b、类别J－SiO2系列多模GI光纤T－SiO2系列多模SI光纤Z－SiO2系列多模准突变型光纤D－SiO2系列单模光纤X－SiO2纤芯、塑料包层光纤S－全塑光纤6、光缆的型号与规格c、尺寸对于多模光纤用数字表示纤芯/包层的直径。如50/125，单位为µm。单模光纤的尺寸用模场直径或包层直径表示，单位为µm。6、光缆的型号与规格d、传输特性代号由a、bb及cc共三组数字构成。数字外用圆括号同其它代号分开。其含义及用法如下：a代表工作波长，用数字表示。1表示使用波长在0.85µm区域。2表示使用波长在1.31µm区域。3表示使用波长在1.55µm区域。bb代表衰减常数α，表示时用2位数字顺序表示α的个位及小数后第一位数值。如：α＝0.5dB/km时，用05表示。cc代表模式带宽，用数字顺序表示，单位为（MHz·km），单模光纤无此项。6、光缆的型号与规格e、适用温度代号用英文字母表示：A表示适用温度范围为－40～＋40（℃）B表示适用温度范围为－30～＋50（℃）C表示适用温度范围为－20～＋60（℃）D表示适用温度范围为－5～＋60（℃）6、光缆的型号与规格习惯名称型号全称中心金属加强构件层绞式光缆GYTA室外通信用金属加强构件松套层绞全填充铝－聚乙烯粘结护套光缆金属加强构件骨架式光缆GYGTA室外通信用金属加强构件骨架全填充铝－聚乙烯粘结护套光缆非金属光缆GYFTY室外通信用非金属加强构件松套层绞全填充聚乙烯护套光缆高压输电线用光缆ADSS全介质自承式层绞式光缆带状光缆GYDTY室外通信用金属加强构件光纤带松套层绞全填充聚乙烯护套光缆阻燃光缆GYTZS室外通信用金属加强构件松套层绞全填充钢－阻燃聚乙烯粘结护套光缆典型光缆名称及型号7、光缆端别与纤芯色谱（1）光缆端别面对光缆截面，因绞合元件有标识色标（或者采用全色标或者采用领色标），若有领示光纤芯线以红到绿（或蓝到黄）顺时针为A端，逆时针为B端。7、光缆端别与纤芯色谱（2）光纤芯线色谱A、光纤束管（单元）色谱（a）对于松套层绞式光缆，采用领示色谱时，束管色谱顺序为红（或蓝）头，绿（或黄）尾，即红（或蓝）管为第1束管，然后是第2、3…，绿（或黄）管为最后束管。（b）对于只有一根领示色谱红（或蓝）束管，其余皆为白色束管的情况，面向光缆A端，以领示色谱为第1束管，松套束管序号沿顺时针方向递增。（c）采用全色谱时，面向光缆A端，松套管序号沿顺时针方向递增，符合下表规定。7、光缆端别与纤芯色谱（2）光纤芯线色谱束管序号123456789101112束管色谱蓝橘绿棕灰白红黑黄紫粉红青绿7、光缆端别与纤芯色谱B、光纤色谱顺序光纤束管（单元）色谱确定后，一般情况下，对于一根光缆而言，其中每一束管（单元）内的光纤数和光纤色谱是一样的。7、光缆端别与纤芯色谱光纤编号1234567891011124纤束色谱橘绿红白白棕灰本6纤束色谱蓝黄绿红紫白蓝黄绿红橘白或本8纤束色谱蓝橘绿棕灰白红黑12纤束色谱蓝橘绿棕灰白红黑黄紫粉天蓝或本（1）光缆接续准备，接头盒组件安装；（2）加强件固定或引出；（3）铝箔层、铠装层连接或引出；（4）远供或业务通信用铜导线的连接；（5）光纤的连接及连接损耗的监控、测量、评价和余留光纤的收容；（6）接头盒内对地绝缘监测线的安装；（7）光缆接接头处的密封防水处理；（8）接头盒的封装；（9）接头处余留光缆的妥善盘留；（10）接头盒安装与保护；（11）各种监测线的引上安装；（12）架空、管道、埋式光缆接头盒的安装；（13）接头标石的埋设安装。1、光缆接续、安装工序的内容1）准备（1）技术准备：所用光缆护套开剥处理和操作方法。（2）器具准备：机具（开剥工具、熔接机等）、帐蓬、车辆（发电机、照明工具等）。（3）光缆准备：接续位置选择。2）光缆护层的开剥处理：开剥尺寸、除去护套、清洗油膏、捆扎光纤、预套热缩管、核对光色谱和芯数。3）加强芯、金属护层等接续处理：加强芯接续、辅助线对（公务、控制等）接续，按设计要求实施。4）光纤接续。5）光纤连接损耗监测评价。6）余留光纤收容处理。7）接头盒密封处理。8）接头盒的固定安装。2、光缆的接续程序准备（技术、器具、光缆）光缆护层的开剥处理加强芯、金属护层等接续处理光纤的接续光纤连接损耗监测评价光纤余留长度的收容处理光缆接头盒的密封处理光缆接头盒的固定安装3、光纤连接的主要方式连接方式应用场合主要方法固定连接（死接头）光缆线路中光纤间的永久性连接。电弧熔接法、机械连接法（粘接、匹配）活动连接（活接头）传输系统的机、线（纤）间，水线倒换箱，光仪表耦合。光连接器临时连接测量尾纤、假纤与被测光纤间耦合、连接。V型槽对准、弹性毛细管连接、临时性固定连接。1）光纤端面处理又称端制备，包括去除套塑层、预涂覆层、清洗、切割、制备端面。去除套塑层：紧套光纤、松套光纤去除一次涂覆层：干净、不留残余物，否则影响对准。清洗：酒精棉球（纱布）擦拭切割、端面制备：端面垂直于光纤轴、平整、无损伤。2）光纤对准及熔接3）质量评价（1）外观目测检查。显微镜内或显示器上观察光纤熔接部位是否良好，不良状态应重接。（2）损耗评估。从熔接机显示器上读取接头损耗值，是否符合标准。（3）张力测定。热缩保护前进行。（4）损耗测量。OTDR测量准确测量接头损耗。4）接头的增强保护（1）金属套管补强法。（2）热可缩管补强法。（3）V型槽板补强法。（4）紫外光再涂覆补强法。4、光纤熔接程序连接损耗的监测：A、在熔接机上监测：远端遥控光功率监测；本地光注入检测（LID法）；本地纤芯直视式监测。B、光源、光功率计监测；C、OTDR测量法；4、光纤熔接程序去除套塑层去除预涂层清洗切割人工放置人工自动调节预熔熔接目视测量加热质量复测光纤端面处理轴向校准熔接质量评价增强保护（热缩管法）1．热缩管法：O型：光缆接续前预放；W型：光缆接续后纵包；操作步骤：用火加热使之与护套粘合。2．冷接法：主要采用机械式冷接法。就是以机械压紧密封橡胶圈达到密封护套的作用。4、光缆护套保护光缆线路到达端局、中继站与光端机相连接，这种连接称为光缆的成端。1、光缆成端的安装光缆成端方式（1）直接终端方式。（2）ODF架终端方式。1、光缆成端的安装光端设备尾纤光缆终端盒光缆直接成端方式光端设备尾纤光纤收容盘光缆ODF架成端方式光纤分配盘ODF架光缆成端的技术要求（1）光缆终端盒安装安全平稳。（2）余留光纤盘放曲率半径符合要求。（3）备用光纤连接器盖上防尘帽。（4）金属加强件、屏蔽线（铝箔层）、金属铠装层接地。（5）光纤应在醒目地方标明方向和序号。1、光缆成端的安装光缆成端程序（1）光缆接续。（2）光纤接续。（3）保护及余留光纤。（4）尾纤收容。1、光缆成端的安装加电参数设置方式设置放电试验熔接现场监测增强保护盘留余纤1、熔接机操作流程在熔接作业开始之前，应作放电试验，检查现有的放电条件是否满足现场的实际情况。放电条件是否良好，是根据放电前后的两端光纤端部的间隙差的大小自动作出判断。