光缆线路基础知识

1、1 1 光缆线路基础知识光缆线路基础知识 2 目目 录录 1、概述 2、光的基本知识 3、光纤知识介绍 4、光缆知识介绍 5、常用仪表 3 1 1、 概概 述述 光纤通信发展史： n1966年高锟博士发表的论文用于光频 的光纤表面波导成为光纤通信发展的里 程碑。 1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续 工作的半导体激光器。 1970年康宁公司的卡普隆(Kapron) 制作 出损耗为20dB/km光纤，实现了光纤通信 发展的实质性突破。 1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。 4 1 1、 概概 述述 光纤通信快速发展时期 （1）光纤损耗 1970年：20dB/km； 1972年：4d

2、B/km； 1974年：1.1dB/km； 1976年：0.5dB/km； 1979年：0.2dB/km； 1990年：0.14dB/km。 （2）光器件 光发送器件： 砷化镓铝半导体激光器异质结条形激光器分布 反馈式激光器（DFB-LD）和多量子阱（MQW）激光器。 光接收器件： Si-PIN APD。 （3）光纤通信系统 从小容量到大容量、从短距离到长距离、从PDH SDH DWDM。在智能光网络（ION）、光分插复用器（OADM）、光 交叉连接设备（OXC）等方面也取得巨大进展。 5 1 1、 概概 述述 光纤通信的优点： 1、通信容量大 2、中继距离长 3、保密性能好 4、适应能力强

3、5、体积小、重量轻、便于施工和维护 6、原材料来源丰富，潜在价格低廉 光纤通信的缺点： 1、需要光/电和电/光变换部分 2、光直接放大难； 3、电力传输困难； 4、弯曲半径不宜太小 5、需要高级的切断接续技术 6、分路耦合不方便。 6 1 1、 概概 述述 光缆和其他几种传输介质特性比较 介质对称电缆 同轴电缆微波波导光纤（缆）特性 四芯对绞 电缆 传输体直径（mm）1410500.10.2 缆的重量比（同等传输容量）1110.1 每段缆的制造长度（m）1005001005003102 000 传输的损耗（dB/km） 2019 20.23（4MHz时） （60MHz时） 带宽（MHz）640

4、0 4120（GHz）10GHzkm （指微波频带）（指所传送信号） 敷设安装方便方便特殊方便 接头和连接方便较方便特殊特殊 中继距离（km）121.51050 72、 光的基本知识光的基本知识 2-1折射和折射率 光线在不同的介质中以不同的速度传 播，描述介质的这一特征的参数就是折射 率。 表2-1不同介质的折射率 材料空气水玻璃石英钻石 折射率1.0031.33 1.52 1.89 1.432.42 82 2、光的基本知识、光的基本知识 当一条光线照射到两种介质相接的边界时， 入射光线分成两束：反射光线和折射光线 （如图2-1所示）。 图2-1、全反射是光信号在光纤中传播的必要条件 。 9

5、2 2、光的基本知识、光的基本知识 2-2光的偏振 光波属于横波，即光的电磁场振动方向与传 播方向垂直。如果光波的振动方向始终不变，只 是光波的振幅随相位改变，这样的光称为线偏振 光，如图2-2（c）和图2-2（d）所示。 从普通光源发出的光不是偏振光，而是自然 光，如图2-2（a）所示。 自然光在传播的过程中，由于外界的影响在 各个振动方向的光强不相同，某一个振动方向的 光强比其他方向占优势，这种光称为部分偏振光， 如图2-2（b）所示。 102-2、光的基本知识、光的基本知识 图2-2 112-3、光的基本知识、光的基本知识 3光的色散 如图2-3所示，当日光通过棱镜或水雾时会 呈现按红橙

6、黄绿青蓝紫顺序排列的彩色光谱。这 是由于棱镜材料（玻璃）或水对不同波长（对应 于不同的颜色）的光呈现的折射率n不同，从而 使光的传播速度不同和折射角度不同，最终使不 同颜色的光在空间上散开 图2-13 122 2、光的基本知识、光的基本知识 图2-4 2-4、光波波普 132 2、光的基本知识、光的基本知识 光纤通信的光波波谱光纤通信的光波波谱 光纤通信的波谱在1.671014Hz 3.751014Hz之间，即波长在 0.8m1.8m之间，属于红外波段， 将0.8m0.9m称为短波长， 1.0m1.8m称为长波长，2.0m以 上称为超长波长。 14 3、 光纤结构特点光纤结构特点 1、光纤的结

7、构 2、光纤的尺寸 3、光纤的分类 4、光纤的特性 5、光纤的衰减 6、光纤的类型 7、光纤系统基础知识 8、常用连接器及符号含义 153-1 、光纤的结构、光纤的结构 纤芯纤芯包层包层涂覆层涂覆层 163-1、 光纤的结构光纤的结构 光纤结构 光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成 173-1、光纤的结构、光纤的结构 纤芯 core：纤芯位于光纤的中心部位。 直径d1=4m50m，单模光 纤的纤芯为4m10m，多模光纤的 纤芯为50m。 纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有 极少量的掺杂剂，作用是提高纤芯对光 的折射率（n1），以传输光信号。折射 率较高，用来传送光； 183-1 、光纤的结构、光纤

8、的结构 包层 coating：包层位于纤芯的周围， 折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件； 包层直径d2=125m，其成分也是含有 极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂 的作用则是适当降低包层对光的折射率 （n2），使之略低于纤芯的折射率，即 n1n2，它使得光信号封闭在纤芯中传 输。 193-1 、光纤的结构、光纤的结构 n涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次 涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅 橡胶材料； 缓冲层一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械 擦伤，同时又增加了光纤的机械强度

9、与可弯曲性， 起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径 约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。 20 外径一般为外径一般为125m(一根头发平均一根头发平均100m) 内径：单模内径：单模9-10m 多模多模50/62.5m 12595012562.5125 3-2、光纤的尺寸、光纤的尺寸 213-3、光纤的分类、光纤的分类 1、按套塑方式可分为紧套光纤与松套光纤、按套塑方式可分为紧套光纤与松套光纤 紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一 层尼龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活 动。 松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料 套管，光纤可以在套管中自由活动。 223-3

10、、光纤的分类、光纤的分类 2、按传输模数分类 按传输模的数量不同，光纤分为多模 光纤和单模光纤。 传播模式概念：当光在光纤中传播时， 如果光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长 时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传 播模式进行传播。这些不同的光束称为模 式。 233-3、光纤的分类、光纤的分类 （1）多模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径d1）远大于 光波波长时（约1m），光纤传输的过程中会存 在着几十种乃至几百种传输模式，这样的光纤称 为多模光纤。 （2）单模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径d1 ）较小， 与光波长在同一数量级，如芯径d1 在4m 10m范围，这时，光纤只允许一种模式（基模） 在

11、其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光 纤称为单模光纤。 243-3、光纤的分类、光纤的分类 3、按传输波长分类 光纤可分为短波长光纤和长波长光纤。 短波长光纤的波长为0.85m （0.8m0.9m） 长波长光纤的波长为1.3m1.6m， 主要有1.31m和1.55m两个窗口。 4、按折射率分类 阶越光纤 渐变折射率光纤 253-3、光纤的分类、光纤的分类 5、按材料分类： 玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗 小，传输距离长，成本高； 胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料， 特性同玻璃光纤差不多，成本较低； 塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗 大，传输距离很短，价格很低。多用于 家电、音响，以

12、及短距的图像传输。 26 3-4-1、光纤的几何特性光纤的几何特性 3-4-1、 光纤的几何特性包括芯直径、包层直径、 纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。 1芯直径 芯直径主要是对多模光纤的要求。ITU-T规 定，多模光纤的芯直径为503m。 2包层直径 包层直径指光纤的外径，ITU-T规定，多模 及单模光纤的包层直径均要求为1253m。 目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从 125.03m提高到125.01m。 273-4-1、光纤的几何特性光纤的几何特性 3纤芯/包层同心度和不圆度 纤芯/包层同心度是指纤芯在光纤内所处的中心程度。 目前光纤制造商已将纤芯/包层同心度从0.8m的规

13、格提高到0.5m的规格。 不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。 ITU-T规定，纤芯/包层同心度误差6%（单模为 1.0m），芯径不圆度6%，包层不圆度（包括单模） 2%。 4光纤翘曲度 光纤翘曲度指在特定长度光纤上测量到的弯曲度，可 用曲率半径来表示弯曲度。翘曲度（即曲率半径）数值越 大，意味着光纤越直。 注：纤芯/包层同心度对接续损耗的影响最大，其次是 翘曲度。 283-4-2、光纤的光学特性、光纤的光学特性 3-4-2、光纤的光学特性有折射率分布、最大理论 数值孔径、模场直径及截至波长等。 1折射率分布 其中，n1为纤芯折射率，n2为包层折射率，a为 芯半径，r为离开纤芯中心的径向距离

14、，为相对 折射率差，=(n1 n2 )/ n1 。 多模光纤的折射率分布，决定光纤带宽和连接损 耗，单模光纤的折射率分布，决定工作波长的选 择。 2/1 12 )/(21 d arnn 293-4-2、光纤的光学特性、光纤的光学特性 2最大理论数值孔径（NAmax） 最大理论数值孔径的定义为： 2/12 2 2 1max )(nnNA 其中，n1为阶跃光纤均匀纤芯的折射率（梯度光纤为纤芯中心的 最大折射率），n2为均匀包层的折射率。 光纤的数值孔径（NA）对光源耦合效率、光纤损耗、弯曲的 敏感性以及带宽有着密切的关系，数值孔径大，容易耦合， 微弯敏感小，带宽较窄。 303-4-2、光纤的光学特

15、性、光纤的光学特性 3模场直径和有效面积 模场直径是指描述单模光纤中光能集中程 度的参量。 有效面积与模场直径的物理意义相同，通 过模场直径可以利用圆面积公式计算出有效面积。 模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度 就越大。当通过光纤的能量密度过大时，会引起 光纤的非线性效应，造成光纤通信系统的光信噪 比降低，影响系统性能。 因此，对于传输光纤而言，模场直径（或有 效面积）越大越好。 图2-13所示为模场直径示意图。 313-4-2、光纤的光学特性、光纤的光学特性 323-4-2、光纤的光学特性、光纤的光学特性 4截止波长 理论上的截止波长是单模光纤中光信号能以 单模方式传播的最小波长。 截止

16、波长条件可以保证在最短光缆长度上单 模传输，并且可以抑制高次模的产生或可以将产 生的高次模噪声功率代价减小到完全可以忽略的 地步。 注：几何特性、光学特性影响光纤的连接质 量，施工对它们不产生变化，而传输特性则相反， 它不影响施工，但施工对传输特性将产生直接的 影响。 333-4-3、光纤的传输特性、光纤的传输特性 光纤的传输特性主要是指光纤的损耗特性和色散 特性，另有机械特性和温度特性。 1光纤的损耗特性 光波在光纤中传输，随着传输距离的增加， 而光功率强度逐渐减弱，光纤对光波产生衰减作 用，称为光纤的损耗（或衰减）。 光纤的损耗限制了光信号的传播距离。光纤 的损耗主要取决于吸收损耗、散射损

17、耗、弯曲损 耗3种损耗。 （1）吸收损耗 光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的 损耗，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收。 343-4-3、光纤的传输特性、光纤的传输特性 （2）散射损耗 由于材料的不均匀使光信号向四面八方散射 而引起的损耗称为瑞利散射损耗。 光纤制造中，结构上的缺陷会引起与波长无 关的散射损耗。 （3）弯曲损耗 光纤的弯曲会引起辐射损耗。实际中，有两 种情况的弯曲：一种是曲率半径比光纤直径大得 多的弯曲；一种是微弯曲。 决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和 散射损耗，弯曲损耗对光纤衰减常数的影响不大 。 353-4-3、光纤的传输特性、光纤的传输特性 （4）衰减系数 光纤的

18、衰减系数是指光在单位长度光纤 中传输时的衰耗量，单位一般用dB/km。 它是描述光纤损耗的主要参数。 在单模光纤中有两个低损耗区域，分别在 1 310nm和1 550nm附近，即通常说的 1 310nm窗口和1 550nm窗口； 1550nm窗口又可以分为C-band（1 525nm1562nm）和L-band（1 565nm1610nm）。如图2-14所示。 363-4-3、光纤的传输特性、光纤的传输特性 373-4-4、光纤的色散特性、光纤的色散特性 光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，这 些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发 生展宽，这就是光纤的色散，如图2-15

19、所示。色散一般用 时延差来表示，所谓时延差，是指不同频率的信号成分传 输同样的距离所需要的时间之差。 图2-15 色散引起的脉冲展宽示意图 383-4-4、光纤的色散特性、光纤的色散特性 光纤的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模 色散。 （1）模式色散 多模光纤中不同模式的光束有不同的群速度， 在传输过程中，不同模式的光束的时间延迟不同 而产生的色散，称模式色散。 （2）色度色散 由于光源的不同频率（或波长）成分具有不 同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的 时间延迟不同而产生色散称为色度色散。色度色 散包括材料色散和波导色散。 393-4-4、光纤的色散特性、光纤的色散特性 材料色散

20、由于材料折射率随光信号频率的变化而不同，光信号不 同频率成分所对应的群速度不同，由此引起的色散称为材 料色散。 波导色散 由于光纤波导结构引起的色散称为波导色散。其大小可 以和材料色散相比拟，普通单模光纤在1.31m处这两个 值基本相互抵消。 注：模式色散主要存在于多模光纤。单模光纤无模式 色散，只有材料色散和波导色散。当波长在1.31m附近， 色散接近为零。 色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长 度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/ （nmkm）。 403-4-4、光纤的色散特性、光纤的色散特性 （3）偏振模色散（PMD） 由于光信号的两个正交偏振态在光纤中有不 同的传播速

21、度而引起的色散称偏振模色散。 图2-16 偏振模色散 413-4-4、光纤的色散特性、光纤的色散特性 （4）码间干扰（ISI） 色散将导致码间干扰。由于各波长成分到达的时间先 后不一致，因而使得光脉冲加长了（T+T），这叫作脉 冲展宽，如图2-17 。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠， 形成码间干扰，码间干扰将引起误码，因而限制了传输的 码速率和传输距离。 图2-17 码间干扰 423-4-5、光纤的机械特性、光纤的机械特性 光纤的机械特性主要包括耐侧压力、抗拉强 度、弯曲以及扭绞性能等，使用者最关心的是抗 拉强度。 （1）光纤的抗拉强度 光纤的抗拉强度很大程度上反映了光纤的制 造水平。 影响光

22、纤抗拉强度的主要因素是光纤制 造材料和制造工艺。 预制棒的质量。 拉丝炉的加温质量和环境污染。 涂覆技术对质量的影响。 机械损伤。 433-4-5、光纤的机械特性、光纤的机械特性 （2）光纤断裂分析 存在气泡、杂物的光纤，会在一定张 力下断裂，如图2-18所示。 图2-18 光纤断裂和应力关系示意图 443-4-5、光纤的机械特性、光纤的机械特性 （3）光纤的寿命 光纤的寿命，习惯称使用寿命，当光 纤损耗加大以致系统开通困难时，称其已 达到了使用寿命。从机械性能讲，寿命指 断裂寿命。 （4）光纤的机械可靠性 一般来说，二氧化硅包层光纤的机械 可靠性已经得到广泛的认可。为了提高光 纤的机械可靠性

23、，在光纤的外包层中掺入 二氧化钛，从而增加光纤的寿命。 453-4-5、光纤的机械特性、光纤的机械特性 4光纤的温度特性 光纤的温度特性，是指在高、低温条 件下对光纤损耗的影响，一般是损耗增大。 如图2-19 所示。 图2-19 光纤低温特性曲线 463-5、光纤的衰减、光纤的衰减 衰减：光在光纤中传输时的能量损耗 单模光纤 1310nm 0.40.6dB/km 1550nm 0.20.3dB/km 850 nm : 2.3 3.4 dB/Km 光纤熔接点损耗：0.12dB/点 塑料多模光纤 300dB/km 473-5、光纤的衰减、光纤的衰减 光纤的衰减图光纤的衰减图 0.7 0.8 0.9

24、 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 nm OH- OH- OH- 第一窗口 第二窗口 第三窗口 衰减(dB/km) 水峰值 6 5 4 3 2 1 48 3-6、光纤类型、光纤类型 G.652零色散点在1300nm左右 G.653零色散点在1550nm左右 G.654负色散光纤 G.655色散位移光纤 全波光纤 493-7、光纤系统基础知识、光纤系统基础知识 一、基本光纤系统的构架及其功能介绍 1.发送单元：把电信号转换成光信号； 2.传输单元：载送光信号的介质； 3.接收单元：接收光信号并转换成电信号； 4.连接器件：连接光纤到光源、光检测以及 其它光纤。 503-7、

25、光纤系统基础知识、光纤系统基础知识 二、基本光纤系统方框图： 信号 光发 射机 光源中继器 检测器 光接 收机 信号 电E/光O转换 光纤 光O/电E转换 发送单元传输单元接收单元 连接器件 51 3-7、光纤系统基础知识、光纤系统基础知识 光发射机的作用就是进行电/光转换， 并把转换成的光脉冲信号码流输入到 光纤中进行传输。光源器件一般是 LED和LD。 光纤：完成光波的传输。 光接收机的作用就是进行光/电转换。 光收器件一般是PIN和APD。 52 3-7、光纤系统基础知识、光纤系统基础知识 光纤通信系统的分类 1按传输信号分类 （1）数字光纤通信系统 （2）模拟光纤通信系统 2按波长和光

26、纤类型分类 （1）短波长（0.85m左右）多模光纤通信 系统 （2）长波长（1.31m）多模光纤通信系统 （3）长波长（1.31m）单模光纤通信系统 （4）长波长（1.55m）单模光纤通信系统 53 3-7、光纤系统基础知识、光纤系统基础知识 光纤通信系统发展趋势 （1）向超高速系统发展 （2）向超大容量WDM系统演进 （3）向光传送网方向发展 （4）向G.655光纤发展 （5）向宽带光纤接入网方向发展 543-8、常用连接器类型、常用连接器类型 SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack 553-8、常用连接器类型、常用连接器类型 FC TypeSC Type SC2 T

27、ype FDD Type 563-8、常用连接器类型、常用连接器类型 BICONIC Type D4 Type SMA 905 TypeSMA 906 Type MINI BNC Type 573-8、连接头端面类型、连接头端面类型 Ferrule + Flange Insertion Loss(插入损耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB 583-8、光纤接头各符号含义、光纤接头各符号含义 A）、FC：常见的圆形，带螺纹光纤接头 B）、ST：卡接式圆形光纤接头 C）、SC：方型光纤接头 D）、PC：微凸球面研磨抛光 E）、APC：呈8度角并作微凸球面研磨抛光 F）、光

28、纤长度规格有：6m、10m、15m、 20m、25m、30m、35m、45m、 55m、70m、80m、100m。 593-8、常见光纤接头、常见光纤接头 A）、FC/PC：圆形光纤接头/微凸球面研磨 抛光 B）、SC/PC：方型光纤接头/微凸球面研磨 抛光 C）、FC/APC：圆形光纤接头/面呈8度角并 作微凸球面研磨抛光 D）、MT-RJ：方型、一头双纤、收发一体 E）、LC：LC型光接口是收发分离结构，因 此每一个LC 型光接口需要配置 2PCS 一端是LC型接头的光连接器。 60 4.1 光缆的结构 光缆由缆芯、护层和加强芯组成。 （1）缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型

29、两种。 （2）护层 护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界 机械力和环境损坏。护层可分为内护层（多用聚乙烯或聚氯乙 烯等）和外护层（多用铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝 铠装等）。 （3）加强芯 加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。 61 4-1-14-1-1、 光缆的结构光缆的结构 2各种典型结构的光缆 （1）层绞式结构光缆 把经过套塑的光纤绕在加强芯周围绞合而构成。层绞式结 构光缆类似传统的电缆结构，故又称之为古典光缆。 目前在市话中继和长途线路上采用的几种层绞式结构光缆 的示意图（截面）如下： 62 4-1-14-1-1、 光缆的结构光缆的结构 图4-2、12芯松套层绞式

30、直埋光缆 图4-1、6芯紧套层绞式光缆 63 4-1-1 4-1-1 光缆的结构光缆的结构 图4-3、12芯松套层绞式直埋防蚁光缆 64 4-1-14-1-1、 光缆的结构光缆的结构 图4-4、648芯松套层绞式水底光缆 65 4-1-14-1-1、光缆的结构、光缆的结构 图4-5、12芯松套+8芯2线对层绞式直埋光缆 66 4-1-24-1-2、 光缆的结构光缆的结构 （2）骨架式结构光缆 骨架式结构光缆是把紧套光纤或一次涂覆光纤放入加强芯 周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。 骨架结构有中心增加螺旋型、正反螺旋型、分散增强基本 单元型，图4-6（b）为螺旋型结构，图4-7为基本单元结构。 目

31、前，我国采用的骨架式结构光缆，都是采用如图4-6所示的 结构。图4-8所示是采用骨架式结构的自承式架空光缆。 67 4-1-24-1-2、 光缆的结构光缆的结构 图4-6、 12芯骨架式光缆 68 4-1-24-1-2、光缆的结构、光缆的结构 图4-7、 70芯骨架式光缆 694-1-24-1-2、光缆的结构、光缆的结构 图4-8、 骨架式自承式架空光缆 70 4-1-34-1-3、 光缆的结构光缆的结构 （3）束管式结构光缆 把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯配置在套 管周围而构成。 图4-9所示的光缆结构即属护层增强构件配制方式。 图4-10、4-11所示是属于分散加强构件配置方式

32、的束管式 结构光缆。 另图4-15所示的浅海光缆实际上就是双层加铠装束管式光 缆。 71 4-1-3 4-1-3 、光缆的结构、光缆的结构 图4-9、 12芯束管式光缆 72 4-1-3 4-1-3 、光缆的结构、光缆的结构 图4-10、 648芯束管式光缆 73 4-1-34-1-3、 光缆的结构光缆的结构 图4-11 LEX束管式光缆 74 4-1-44-1-4、 光缆的结构光缆的结构 （4）带状结构光缆 把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结构；也 可把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞 式结构。如图4-12、4-13所示。 图4-12、 中心束管式带状光缆图4-1

33、3、 层绞式带状光缆 75 4-1-54-1-5、 光缆的结构光缆的结构 （5）单芯结构光缆 单芯结构光缆简称单芯软光缆，如图4-14所示。 这种结构的光缆主要用于局内（或站内）或用来制作仪表 测试软线和特殊通信场所用特种光缆以及制作单芯软光缆的光 纤。 图4-14 单芯软光缆 76 4-1-64-1-6、 光缆的结构光缆的结构 （6）特殊结构光缆 特殊结构的光缆，主要有光/电力组合缆、光/架空地线组合 缆和海底光缆和无金属光缆。这里只介绍后两种。 海底光缆 有浅海光缆和深海光缆两种，图4-15所示为典型的浅海光 缆，图4-16所示是较为典型的深海光缆。 无金属光缆 无金属光缆是指光缆除光纤、

34、绝缘介质外（包括增强构件、 护层）均是全塑结构，适用于强电场合，如电站、电气化铁道 及强电磁干扰地带。 77 4-1-64-1-6、 光缆的结构光缆的结构 图4-15、 浅海光缆 78 4-1-64-1-6、 光缆的结构光缆的结构 图4-16 深海光缆 79 4-24-2、 光缆的种类光缆的种类 1按传输性能、距离和用途分 可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。 2按光纤的种类分 可分为多模光缆、单模光缆。 3按光纤套塑方法分 可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光 缆。 4按光纤芯数多少分 可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光 缆、十二芯光缆和二十四芯光

35、缆等。 80 4-24-2、 光缆的种类光缆的种类 5按加强件配置方法分 光缆可分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨架式光 缆等）、分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆和扁平光 缆）、护层加强构件光缆（如束管钢丝铠装光缆）和PE外护 层加一定数量的细钢丝的PE细钢丝综合外护层光缆。 6按敷设方式分 光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。 7按护层材料性质分 光缆可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆 和尼龙防蚁防鼠光缆。 81 4-24-2、 光缆的种类光缆的种类 8按传输导体、介质状况分 光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。 9按结构方式分 光缆可分为扁平结构光缆

36、、层绞式结构光缆、骨架式结构 光缆、铠装结构光缆（包括单、双层铠装）和高密度用户光缆 等。 10目前通信用光缆可分为 （1）室(野)外光缆用于室外直埋、管道、槽道、隧道、 架空及水下敷设的光缆。 （2）软光缆具有优良的曲挠性能的可移动光缆。 （3）室（局）内光缆适用于室内布放的光缆。 （4）设备内光缆用于设备内布放的光缆。 （5）海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。 （6）特种光缆除上述几类之外，作特殊用途的光缆。 82 光缆型式 光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短横 线分开。 （1）光缆型式由五个部分组成，如图4-17所示。 图4-17 光缆型式的组成部分 83 光缆型式 图中： ：

37、分类代号及其意义为： GY通信用室（野）外光缆； GR通信用软光缆； GJ通信用室（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。 ：加强构件代号及其意义为： 无符号金属加强构件；F非金属加强构件； G金属重型加强构件； H非金属重型加强构件。 84 4-3-14-3-1、光缆型式 ：派生特征代号及其意义为： D光纤带状结构； G骨架槽结构； B扁平式结构； Z自承式结构。 T填充式结构。 ： 护层代号及其意义为； Y聚乙烯护层； V聚氯乙烯护层； U聚氨酯护层； A铝-聚乙烯粘结护层； L铝护套； G钢护套； Q铅护套； S钢-铝-聚乙烯综合护套。 85 4

38、-3-14-3-1、光缆型式 ：外护层的代号及其意义为： 外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号 及其意义如表2-2所示。 表2-2外护层代号及其意义 代 号铠装层（方式）代 号外护层（材料） 0无0无 11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 5单钢带皱纹纵包 86 4-3-24-3-2、光缆规格 （2）光缆规格由五部分七项内容组成。 图4-18、光缆规格示意图 87 4-3-24-3-2、光缆规格 ： 光纤数目用1、2、，表示光缆内光纤的实际数目。 ： 光纤类别的代号及其意义。 J二氧化硅系多模渐变型光纤； T二氧化硅系多模突变型光纤； Z二氧化硅系多

39、模准突变型光纤； D二氧化硅系单模光纤； X二氧化硅纤芯塑料包层光纤； S塑料光纤。 ： 光纤主要尺寸参数 用阿拉伯数（含小数点数）及以m为单位表示多模光纤的 芯径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。 88 4-3-24-3-2、光缆规格 ：带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由a、bb及 cc三组数字代号构成。 a表示使用波长的代号，其数字代号规定如下： 1波长在0.85m区域； 2波长在1.31m区域； 3波长在1.55m区域。 注意，同一光缆适用于两种及以上波长，并具有不同传输 特性时，应同时列出各波长上的规格代号，并用“/”划开。 bb表示损耗常数的代号。两位数字依次为光缆中光

40、纤 损耗常数值（dB/km）的个位和十位数字。 cc表示模式带宽的代号。两位数字依次为光缆中光纤 模式带宽分类数值（MHzkm）的千位和百位数字。单模光纤 无此项。 894-3-24-3-2、光缆规格 ：适用温度代号及其意义。 A适用于40+40 B适用于30+50 C适用于20+60 D适用于5+60 90 4-3-24-3-2、光缆规格 光缆中还附加金属导线（对、组）编号，如下图所示。其 符合有关电缆标准中导电线芯规格构成的规定。 图4-19、光缆中附加金属导线编号示意图 例如，2个线径为0.5mm的铜导线单线可写成 210.5；4个线径为0.9mm的铝导线四线组可写成 440.9L；4个

41、内导体直径为2.6mm，外径为9.5mm的同 轴对，可写成42.6/9.5。 91 4-3-34-3-3光缆型号 （3）光缆型号例题 设有金属重型加强构件、自承式、铝护套和聚乙烯护层的 通信用室外光缆，包括12根芯径/包层直径为50/125m的二氧 化硅系列多模突变型光纤和5根用于远供及监测的铜线径为 0.9mm的四线组，且在1.31m波长上，光纤的损耗常数不大 于1.0dB/km，模式带宽不小于800MHzkm；光缆的适用温度 范围为20+60。 该光缆的型号应表示为： GYGZL03-12T50/125（21008）C+540.9。 924-3、光缆的端别及纤序、光缆的端别及纤序 4-3光

42、缆的端别及纤序 光纤纤序排列主要有下列几种方式（以下 以A端截面为例）。 （1）以红、绿领示电导线或填充线中间 的光纤为1纤，顺时针数为2#，3#， （2）以红、绿领示色紧套、松套（单 芯）、骨架（单芯），其红色为1纤，绿色为 2#纤、顺时针数为3#，4#， 93 （3）以红、绿（或蓝、黄）领示色松套（双 芯），红（或蓝）为1管，绿（或黄）为6管， 红（或蓝）绿（或黄）顺时针计数，纤序为 管 序123456 管 色红（或蓝）白（本色）白白白绿（或黄） 纤 序123456789101112 纤 色 红 （ 或 黑）白 红（或 黑）白 红（或 黑）白 红（或 黑）白 红（或 黑）白红（黑）白 4-

43、34-3、光缆的端别及纤序、光缆的端别及纤序 94 （4）以蓝、黄领示单元松套（6芯），蓝色为 一单元（组），黄色为二单元组，单元管内6 芯光纤全色谱，纤序为 单 元一（蓝）二（黄） 纤 序1234567891011 颜 色蓝黄绿棕灰白蓝黄绿棕灰 4-34-3、光缆的端别及纤序、光缆的端别及纤序 95 4-4-14-4-1、光缆接续步骤、光缆接续步骤 a. 工具、光缆准备 b. 接续位置的确定 c. 光缆护层的开剥处理 d. 加强芯、金属护层等接续处理 e. 光纤的接续 f. 光纤连接损耗的现场监测、评价 g.光纤余留长度的收容处理 h.光缆接头护套的密封处理 i. 光缆接头的安装固定 4-4

44、4-4、光缆接续、光缆接续 96 光缆的接续程序图 4-4光缆接续光缆接续 4-4、光缆接续、光缆接续 97 序号工具器材名称规格型号数量主 要 用 途 1钢据17061把锯断光缆 2外护套剥除器451641把剥除应急光缆外护套 3横向剖刀HP-11把横向切割光缆铠装及外护套 4纵向剖刀ZP-11把纵向开剥光缆外护套 5钢丝钳C-C081把剪断加强芯 6开夫拉剪刀OLFA1把剪断芳纶纤维 7光纤松套剥除器PK30021把剥除松套光纤套塑 8光纤紧套剥除器HT50231把剥除紧套光纤套塑 9一次涂覆层剥除器103-S1把剥除光纤一次涂覆层 4-4、光缆接续、光缆接续 98 10光纤端面切割刀A8

45、1把切割光纤端面 11酒精泵XTG-1001个清洗光纤 12尖嘴钳T3161把接续用辅助工具 13斜口钳N2061把接续用辅助工具 14美工刀1把开剥光缆辅助工具 15两用起子TD-221把接续盒内紧固螺丝 16卷尺2M1把量开剥尺寸 17镊子1把盘纤时使用 18透明胶带1盘光纤编号用 19棉纸或长纤维棉花若干清洁光纤 4-44-4、光缆接续、光缆接续 99 4-4-3、 e.光纤的接续 (1)光纤端面处理 第一、去除套塑层 第二、去除一次涂层 第三、切割、制备端面 第四、清洗 （2）.光纤的对准及熔接 （3）.接头的增强保护，增强件由易熔管、加强棒、 热可缩管三部分组成。 4-44-4、光缆

46、接续、光缆接续 100 4-4-3、 e.光纤的接续 光纤涂覆层的剥除正确方法： 应掌握平、稳、快三字剥纤法。“平”，即持纤要平。 左手拇指和食指捏紧光纤，使之成水平状，所露长度 以5cm为宜，余纤在无名指、小拇指之间自然打弯， 以增加力度，防止打滑。“稳”即剥纤钳要握得稳。 “快”，即剥纤要快，剥钳应与光纤垂直，上方向内 倾斜一定角度，然后用钳口轻轻卡住光纤，右手随之 用力，顺光纤轴向平推出去，整个过程要自然流畅， 一气呵成。对不易剥除的，应用“蚕食法”，即对光 纤分小段用剥钳“零敲碎打”，对零星残留可用酒精 棉浸渍擦除，冬季施工，纤脆易断时，还可用电暖器 “烘烤法”，以使涂覆层膨胀、软化，

47、使纤芯韧性增 加。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 101 4-4-3、 e.光纤的接续 裸纤的清洁的正确方法： 一是讲究清洁用料择优原则，即选择使用优质医用脱酯 棉，工业用优质无水乙醇。二是应用“两次”清洁法， 即剥纤前对所有光纤用干棉捋擦，并用酒精棉对尾纤5- 6cm处重点清洁；剥纤后，将棉花撕成层面平整的扇形 小块，洒少许酒精(以两指相捏无溢出为宜)，折成“V” 形，夹住已剥覆的光纤，顺光纤轴向擦拭，力争一次成 功，一块棉花使用2-3次后要及时更换，这样既可提高棉 花的利用率，又防止了裸纤的两次污染。三是注意与切、 熔操作的衔接，清洁后勿久置空气中，谨防二次污染。 4-44-4、光缆接

48、续、光缆接续 102 4-4-3、 e.光纤的接续 裸纤的切割的正确方法： 切割是光纤端面制备中最为关键的步骤。操作规范如下(以手 动为例)：光纤的放置，应讲究“前抵后掀、先进后撤”，即 手持光纤，稍超前刻度要求平放导槽中，后部稍向上抬起， 使光纤前半部紧抵导槽底部，然后向后撤至要求刻度，从而 确保光纤吻合“V”导槽并与刀刃垂直。切割时，动作要自 然、平稳、勿重、勿急，避免断纤、斜角、毛刺、裂痕等不 良端面的产生。另外，应学会“弹钢琴”，合理分配和使用 自己的右手手指，使之与切刀的具体部件相对应，并同时注 意洁、切、熔协调配合，整个操作过程中放、夹、盖、推、 压、掀、取、传，一套动作应有行云流

49、水般的和谐流畅。另 外，谨防污染，已制备的端面切勿放在空气中，移动时要轻 拿轻放，防止与其它物件擦踫。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 103 4-4-3、 e.光纤的接续 光纤熔接的正确方法： 光纤熔接是接续工作的中心环节。首先应根据光缆工作要 求配备蓄电池容量和精密合适的熔接设备，操作中应狠抓 “快、准、细、严”四字。即动作快捷，放纤准确，观察 仔细，严格按流程操作，光纤的接、放、取、缩及仪器操 作应快速、程序化。光纤在导槽及熔接室中放置应准确、 到位，以便于仪器校准调节。操作过程中观察仔细，应做 到“一瞧、二看、三分析”。即拿纤后快速观察，有无明 显的棉花绒毛、灰尘颗粒粘附，光纤端面有

50、无因断、碎而 造成侧面反光现象，在光纤的拿、放、取过程中，应随时 观察两侧光纤有无挂、扯、挤压。同时观察熔接中屏幕上 有无气泡、过细、过粗、虚熔、分离等不良现象的原因， 若产生不良现象应检查熔接的两根光纤材料、型号是否匹 配，切刀和熔接机是否被灰尘污染，并检查电极氧化状况， 若均无问题，则应适当提高熔接电流。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 104 图4-20、用光纤涂层剥离钳去除一次涂层 4-44-4、光缆接续、光缆接续 105 图4-21、 光纤端面制备的几种状态 4-44-4、光缆接续、光缆接续 106 图4-22多模光纤自动熔接程序示意图 4-44-4、光缆接续、光缆接续 107 图

51、4-23、单模光纤自动熔接（芯轴直视式）程序 4-44-4、光缆接续、光缆接续 108 图4-24、光纤接头热可缩补强保护法 4-44-4、光缆接续、光缆接续 109 4-4-4 光纤连接损耗的现场监测、评价 OTDR监测方法有远端监测、近端监测和远 端环回双向监测3种主要方式（如图4-25所 示）。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 110 图4-25光纤熔接的现场监测 4-44-4、光缆接续、光缆接续 111 4-4-4、现场监测 a: 后向(远端)测试法 这种方法的优点：一是OTDR固定不动， 省略了仪表转移所需车辆和大量人力物力； 二是测试点选在有市电而不需配汽油发电 机的地方；三是测

52、试点固定，减少了光缆 开剥。这种方法的缺点是测试人员和接续 人员的联络问题。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 112 4-4-4、现场监测 b:前向单程(近端)测试法 OTDR在光纤接续方向前一个接头点进行测试， 仪表始终超前转移。 采用这种方法监测，测试点与接续点始终只 隔一盘光缆长度，测试接头衰耗准确，而且便于 通信联络。缺点为OTDR要到每个测试点测试， 来回搬动仪表既费工费时，又不利于仪表的保护， 如测试点无可靠电源还要自带发电机，尤其是线 路远离公路、地形复杂时更为麻烦。 尽管如此， 由于此测试法具有准确和联络方便的优点，因此 更适合用小型OTDR进行监测。 4-44-4、光缆接续

53、、光缆接续 113 4-4-4、现场监测 C:前向（远端环回）双程测试法 OTDR位置仍同“前向单程”监测，但在接续 方向的始端将两根光纤分别短接，组成回路。由 于增加了环回点，所以能在OTDR上测出接续衰 耗的双向值，这种方法的优点是能准确评估接头 的好坏，尤其是对于新作业手、新熔接机或者新 品牌的光缆特别适用。缺点：一是和前向单程测 试一样需不停搬动测试仪表，费时费力。二是双 程测试增加了工作量，减慢了速度。三是对于中 继段较长的线路，会因信号弱等原因而无法监测。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 114 4-4-4、现场监测 在整个接续过程中，必须严格执行OTDR 四道监测程序：熔接过程

54、中对每一芯光 纤进行实时跟踪监测，检查每一个熔点的 质量；每次盘纤后，对所盘纤进行例检 以确定盘纤带来的附加损耗；封接续盒 前，对所有光纤进行统测，以查明有无漏 测和光纤预留盘间对光纤及接头有无挤压； 封盒后，对所有光纤进行最后检测，以 检查封盒是否对光纤有损害。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 115 4-4-5、光纤余留长度的收容处理 a光纤余长的作用 （a）再连接的需要 （b）传输性能的需要 b光纤余留长度的收容方式 （a）近似直接法 （b）平板式盘绕法 （c）绕筒式收容法 （d）存储袋筒形卷绕法 4-44-4、光缆接续、光缆接续 116 图4-26、光纤余长的收容方式 4-44-4、

55、光缆接续、光缆接续 117 c:盘纤规则和方法：沿松套管或光缆分支方向进行盘纤，前 者适用于所有的接续过程，后者仅适用于主干光缆末端，且 为一进多出。分支为小芯数光缆，以预留盘中热缩管安放单 元为单位盘纤，此规则是根据接续盒内预留盘中某一小安放 区域内能够安放的热缩管数目进行盘纤；特殊问题特殊处理， 如在接续中出现光分路器等特殊器件时，为安全常另盘操作， 以防止挤压引起附加损耗的增加。盘纤时，应根据余留盘大 小和光纤长度灵活采用圆、椭圆、“”等多种形式盘纤。 d:注意事项：盘纤中应特别注意“底、边、沿、坎”四个部 位。即在预留盘上光纤的盘绕应尽量沉底，靠边，并用胶带 粘贴加固，同时避免靠、漫预

56、留盘的沿和有异物突起的坎， 必要时用胶带进行包裹保护。统计表明盘纤后的断纤现象 80%与此有关。 4-44-4、光缆接续、光缆接续 1184-44-4、光缆接续、光缆接续 4-4-6、封盒 封盒是接续中的收尾工作，讲究“严密”二字， 操作时应兼顾里外两个方面。里：指封盒前，检 查光纤有无外露，余留盘整体是否固定？在盒内 摆放是否端正到位，填充胶是否均匀，特别是光 缆根部缠胶要恰到好处，盒体合拢部位凹凸是否 吻合，既要密封又不会使合拢困难。外：指盒体 封固应讲究方法，对螺钉式，要采用循环递进加 力法，使盒体受力均匀，谨防断裂。对卡接式， 冬季施工，必要时应预热烘烤卡接环。 1194-44-4、光

57、缆接续、光缆接续 4-4-7、接续盒的固定和余缆处理 分人井、杆头、钢线悬挂几种情况。对于前者， 应先在地面，以盒体为基准切点，将光缆盘成圈 状，再拖入井中，靠井壁分上下左右四个方位， 用防锈扎线缚固，勿用细铁丝吊挂。杆头立式接 续盒，要注意盒体的水平转向，使出/入，分支、 光缆自然无扭绞并控制光缆弯曲弧度。钢线悬挂 式，要注意两点：一是防止盒体或余缆根部的转 动；二是防止对盒体的拖动和余缆自身的扭绞。 120 5 5、 常用仪表常用仪表 5-1 光 衰 减 器 5-2 光 源 5-3 光 功 率 计 5-4 光时域反射仪（OTDR） 5-5 光 纤 熔 接 机 121 5-1 5-1 、 光

58、光 衰衰 减减 器器 5-1-1 、 用途与分类 光衰减器是对光信号进行衰减的器件。 光衰减器有两种类型，即可变光衰减器和固定 光衰减器。 5-1-2 原理 衰减光功率的方法有：反射一部分光，吸 收一部分光，在空间遮挡一部分光，用偏振片 选择光的偏振面等。 122 图5-1、 可变光衰减器的原理结构 123 5-2、 光光 源源 光源是光纤测试的主要组成部分，是 光特性测试不可缺少的信号源。 5.2.1 用途与分类 光纤通信测量中使用的光源有三种： 稳定光源、白色光源（即宽谱线光源）及 可见光光源。 124 5-2、 光光 源源 发光二极管是比较稳定的半导体发光器发光二极管是比较稳定的半导体发

59、光器 件，只要工作环境温度保持一定，其输出件，只要工作环境温度保持一定，其输出 光功率就可以在长时间内保持稳定光功率就可以在长时间内保持稳定 125 5-2、 光光 源源 激光二极管式稳定光源工作原理如 下图所示： 126 5-3 5-3 、 光光 功功 率率 计计 5-3-1 用途及分类 光功率计是用来测量光功率大小、 线路损耗、系统富裕度及接收机灵敏度 等的仪表，是光纤通信系统中最基本， 也是最主要的测量仪表。 127 5-3-2、光功率计的种类很多： 根据显示方式的不同，可分成模拟显示型和 数字显示型两类； 根据可接收光功率大小的不同，可分成高光 平型（测量范围为1040dBm）、中光平

60、型 （范围为055dBm）和低光平型（范围为： 090dBm）三类； 5-3 5-3 、 光光 功功 率率 计计 128 根据光波长的不同，可分为长波长型（范 围为1.01.7m）、短波长型（范围为 0.41.1m）和全波长型（范围为0.7 1.6m）三类； 此外，根据接收方式的不同，还可将光功 率计分成连接器式和光束式两类。 5-3 5-3 、 光光 功功 率率 计计 129 5-3-3 原理 光功率计一般都由显示器（又称指示器， 属于主机部分）和检测器（探头）两大部分组 成 。 图5-4、 数字显示式光功率计原理框图 5-3 5-3 、 光光 功功 率率 计计 1305-4 5-4 光时域