光缆培训教材

1、管线培训基础知识管线培训基础知识 光纤通信的特点及其应用光纤通信的特点及其应用光纤通信的特点光纤通信的特点光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性。信手段相比，具有无以伦比的优越性。（1 1）通信容量大）通信容量大（2 2）中继距离长）中继距离长（3 3）保密性能好）保密性能好（4 4）抗电磁干扰能力强）抗电磁干扰能力强（5 5）体积小、重量轻、便于施工维护）体积小、重量轻、便于施工维护（6 6）原材料来源丰富，潜在价格低廉）原材料来源丰富，潜在价格低廉光纤通信的应用光纤通信的应用光纤可以传输数字信号，

2、也可以传输模拟信号。光纤在通光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤在通信网、广播电视网与计算机网，以及在其它数据传输系统信网、广播电视网与计算机网，以及在其它数据传输系统中，都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发中，都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速，是当前研究开发应用的主要目标。光纤通信的各展迅速，是当前研究开发应用的主要目标。光纤通信的各种应用可概括如下：种应用可概括如下：（1 1）通信网）通信网，包括全球通信网，包括全球通信网( (如横跨大西洋和太平洋的如横跨大西洋和太平洋的海底光缆和跨越欧亚大陆的洲际光缆干线海底光缆和跨越欧亚大陆的洲际光缆干线) )、

3、各国的公共电、各国的公共电信网信网( (如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线线) )、各种专用通信网、各种专用通信网( (如电力、铁道、国防等部门通信、如电力、铁道、国防等部门通信、指挥、调度、监控的光缆系统指挥、调度、监控的光缆系统) )、特殊通信手段、特殊通信手段( (如石油、如石油、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆，以及飞机、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆，以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统) )。（2 2）构成因特网的计算机局域网和广域网）构成因特网的计算

4、机局域网和广域网，如光纤以太网、，如光纤以太网、路由器之间的光纤高速传输链路。路由器之间的光纤高速传输链路。（3 3）有线电视网的干线和分配网）有线电视网的干线和分配网；工业电视系统，如工；工业电视系统，如工厂、银行、商场、交通和公安部门的监控；自动控制系统厂、银行、商场、交通和公安部门的监控；自动控制系统的数据传输。的数据传输。（4 4）综合业务光纤接入网）综合业务光纤接入网，分为有源接入网和无源接入，分为有源接入网和无源接入网，可实现电话、数据、视频网，可实现电话、数据、视频( (会议电视、可视电话等会议电视、可视电话等) )及及多媒体业务综合接入核心网，提供各种各样的社区服务。多媒体业务

5、综合接入核心网，提供各种各样的社区服务。1 1、光纤通信及系统构成、光纤通信及系统构成（1 1）光纤通信概述）光纤通信概述（2 2）光纤通信系统概述）光纤通信系统概述（3 3）光纤通信网络（）光纤通信网络（SDHSDH、WDMWDM）（4 4）光纤通信涉及的产品技术）光纤通信涉及的产品技术典型的数字光纤通信系统方框图如图典型的数字光纤通信系统方框图如图 从图中可以看出，数字光纤通信系统基本上由从图中可以看出，数字光纤通信系统基本上由发送设备、传输线路、接收设备发送设备、传输线路、接收设备3大部分构成。大部分构成。光纤通信系统的分类光纤通信系统的分类（1 1）按传输信号分类）按传输信号分类数字光

6、纤通信系统数字光纤通信系统模拟光纤通信系统模拟光纤通信系统（2 2）按波长和光纤类型分类）按波长和光纤类型分类短波长（短波长（0.85m0.85m左右）多模光纤通信系统左右）多模光纤通信系统长波长（长波长（1.31m1.31m）多模光纤通信系统）多模光纤通信系统长波长（长波长（1.31m1.31m）单模光纤通信系统）单模光纤通信系统长波长（长波长（1.55m1.55m）单模光纤通信系统）单模光纤通信系统1 1、光纤通信及系统构成、光纤通信及系统构成（1 1）光纤通信概述）光纤通信概述（2 2）光纤通信系统概述）光纤通信系统概述（3 3）光纤通信网络（）光纤通信网络（SDHSDH、WDMWDM）

7、（4 4）光纤通信涉及的产品技术）光纤通信涉及的产品技术光纤传输网的复用技术经历了光纤传输网的复用技术经历了空分复用（空分复用（SDMSDM）、时分复用）、时分复用（TDMTDM）到波分复用）到波分复用 (WDM(WDM）三个阶段的发展。三个阶段的发展。 SDMSDM技术设计简单、实用，但必须按信号复用的路数配置所技术设计简单、实用，但必须按信号复用的路数配置所需要的光纤传输芯数，投资效益较差；需要的光纤传输芯数，投资效益较差；TDMTDM技术的应用很广泛，如技术的应用很广泛，如 PDHPDH、SDHSDH、ATMATM、IP IP 都是基于都是基于 TDMTDM的传输技术，缺点是线路利用率较

8、低；的传输技术，缺点是线路利用率较低； WDMWDM技术在技术在1 1根光纤上承载多个波长（信道），使之成为当根光纤上承载多个波长（信道），使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段，多用于干线网络。前光纤通信网络扩容的主要手段，多用于干线网络。主要的干线光缆传输系统，依据每一传输系统（单纤或双主要的干线光缆传输系统，依据每一传输系统（单纤或双纤）所承载的光通路数量，可分为纤）所承载的光通路数量，可分为多通路的多通路的WDMWDM及单通路的及单通路的TDMTDM长途干线传输系统。长途干线传输系统。 光缆线路网光缆线路网光纤线路的构成光纤线路的构成光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤线路由

9、光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光缆线路网光缆线路网1.1.传输线路在通信网中的位置传输线路在通信网中的位置传输线路在通信网中的位置如图传输线路在通信网中的位置如图 光缆线路网的构成光缆线路网的构成光缆线路网的构成如图所示，主要包括：骨干网光缆线路网的构成如图所示，主要包括：骨干网( (长途传长途传输网输网) )，本地网以及接入网。，本地网以及接入网。（1 1）骨干网）骨干网( (长途干线网长途干线网) )干线光缆传输系统构成见图。主要的干线光缆传输系统，干线光缆传输系统构成见图。主要的干线光缆传输系统，依据每一传输系统（单纤或双纤）所承载的光通路数量，依据每一传输系统（单纤或双纤）所承载的光

10、通路数量，可分为多通路的可分为多通路的WDMWDM（DWDM-DWDM-密集波分复用网络）及单通路密集波分复用网络）及单通路的的TDMTDM长途干线传输系统（长途干线传输系统（SDHSDH网络）。网络）。OTMOTMOLAOTMOLAOADMOTMTMTMTMREG光放段光放段光通路数字段再生段TMREGTM再生段OLA .光放段光放段电再生段光复用段光放段光复用段OFCODFODFODFODFODFODFOFCOFCOTEOTEOTEOTEREG . . .再生段注：注：ODF-光纤分配架光纤分配架 OFC-光缆光缆 OTE-光传输设备光传输设备w长途网光缆包括：一级干线（省级干线）光缆、二

11、级干线（省内干线）光缆。长途网光缆包括：一级干线（省级干线）光缆、二级干线（省内干线）光缆。SDH组网方式网络的物理拓扑包括网络的物理拓扑包括线形、星形、树形、环形及格形五种线形、星形、树形、环形及格形五种基本类型。基本类型。作为一般性原则，长途传输网宜为格形和作为一般性原则，长途传输网宜为格形和环形结构环形结构，也可，也可采用多种类型相结合的复合网结构。采用多种类型相结合的复合网结构。在少数边远省（自治区）级城市与网孔形结构相关城市间在少数边远省（自治区）级城市与网孔形结构相关城市间可建立可建立线形拓扑结构线形拓扑结构。网络节点的设置应根据网络覆盖范围的地域关系、传输需网络节点的设置应根据网

12、络覆盖范围的地域关系、传输需求综合考虑。求综合考虑。 WDMWDM光纤数字传输网的组网方式光纤数字传输网的组网方式1. 1. 网络的基本拓扑有网络的基本拓扑有线型、环型线型、环型两种类型。两种类型。2. 2. 应根据网络覆盖区域的形状、地形条件、节点数量，应根据网络覆盖区域的形状、地形条件、节点数量，节点间的地域关系及业务需求、相邻节点间的主要通道截节点间的地域关系及业务需求、相邻节点间的主要通道截面、网络的安全要求及经济性能等，选用所需的基本拓扑面、网络的安全要求及经济性能等，选用所需的基本拓扑结构。结构。（2 2）本地网）本地网本地网主要采用本地网主要采用SDHSDH系统，自愈环网是目前广

13、泛采用的组系统，自愈环网是目前广泛采用的组网方式。本地网局间光缆称为中继光缆。网方式。本地网局间光缆称为中继光缆。（3 3）接入网）接入网光纤接入网（光纤接入网（OANOAN）是指在接入网中采用光纤作为主要传）是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质来实现用户信息传送的应用形式，图输媒质来实现用户信息传送的应用形式，图111111给出了给出了一种光纤接入网结构示意图，它将光纤引入千家万户，保一种光纤接入网结构示意图，它将光纤引入千家万户，保证千家万户的多媒体信息畅通无阻地进入信息高速公路。证千家万户的多媒体信息畅通无阻地进入信息高速公路。光纤接入网结构示意图光纤接入网结构示意图对于主干线路比较集

14、中的路由，管孔容量比较紧张的地对于主干线路比较集中的路由，管孔容量比较紧张的地段，用户主干线路部分，可采用光缆，实现光缆到交接配段，用户主干线路部分，可采用光缆，实现光缆到交接配线接入点，实现光纤到路边线接入点，实现光纤到路边（FTTCFTTC）。对于高密度集中的金融、贸易、办公楼群，可将光缆引对于高密度集中的金融、贸易、办公楼群，可将光缆引至办公楼，实现光纤到办公楼至办公楼，实现光纤到办公楼（FTTBFTTB）。居民住宅区、电话及数据业务较集中的区域，用户线路居民住宅区、电话及数据业务较集中的区域，用户线路可采用光缆，实现光缆到街区，光纤到户可采用光缆，实现光缆到街区，光纤到户（FTTHFT

15、TH）。接入网光缆称为接入网光缆称为用户光缆用户光缆，主要包括：主干光缆（，主要包括：主干光缆（ODFODF到到光交接箱）、配线光缆（光交接箱到光纤配线箱）、引入光交接箱）、配线光缆（光交接箱到光纤配线箱）、引入光缆（光纤配线箱到用户端设备）。光缆（光纤配线箱到用户端设备）。交换局交换局光缆光缆交接箱交接箱光线光线分线盒分线盒用户用户主干光缆主干光缆配线光缆配线光缆引入光缆引入光缆1 1、光纤通信及系统构成、光纤通信及系统构成（1 1）光纤通信概述）光纤通信概述（2 2）光纤通信系统概述）光纤通信系统概述（3 3）光纤通信网络（）光纤通信网络（SDHSDH、WDMWDM）（4 4）光纤通信涉及

16、的产品技术）光纤通信涉及的产品技术光纤通信技术涉及的产品主要有四大类：光纤通信技术涉及的产品主要有四大类：1.1.光传输设备光传输设备2.2.光纤光缆及附件光纤光缆及附件光纤光缆及附件组成光传输线路。光纤在工程上都采用多纤集合，并光纤光缆及附件组成光传输线路。光纤在工程上都采用多纤集合，并加上各种保护元件构成光缆使用。光缆线路的附件主要有：接头盒、加上各种保护元件构成光缆使用。光缆线路的附件主要有：接头盒、终端盒、光配线架、热缩护套等。终端盒、光配线架、热缩护套等。3.3.光器件光器件光器件习惯上分为光器件习惯上分为光有源器件与光无源器件光有源器件与光无源器件两大类。两大类。4.4.测试仪器与

17、专用工具测试仪器与专用工具（1 1）用于设备测试的有：误码分析仪、光谱分析仪、光功率计、光）用于设备测试的有：误码分析仪、光谱分析仪、光功率计、光多用表等。多用表等。（2 2）用于线路工程施工的有：光时域反射仪）用于线路工程施工的有：光时域反射仪(OTDR)(OTDR)、光纤熔接机、光纤熔接机、剥缆刀具、米勒钳、光纤切割器等。剥缆刀具、米勒钳、光纤切割器等。为适应大规模线路施工，提高工程建设效率与线路检测质量，具有更为适应大规模线路施工，提高工程建设效率与线路检测质量，具有更多功能、操作更为简便、施工质量更高的新型施工工具与测试仪器亦多功能、操作更为简便、施工质量更高的新型施工工具与测试仪器亦

18、不断涌现。不断涌现。4.4.测试仪器与专用工具测试仪器与专用工具（1 1）用于设备测试的有：误码分析仪、光谱分析仪、光功）用于设备测试的有：误码分析仪、光谱分析仪、光功率计、光多用表等。率计、光多用表等。（2 2）用于线路工程施工的有：光时域反射仪）用于线路工程施工的有：光时域反射仪(OTDR)(OTDR)、光纤、光纤熔接机、剥缆刀具、米勒钳、光纤切割器等。熔接机、剥缆刀具、米勒钳、光纤切割器等。为适应大规模线路施工，提高工程建设效率与线路检测质为适应大规模线路施工，提高工程建设效率与线路检测质量，具有更多功能、操作更为简便、施工质量更高的新型量，具有更多功能、操作更为简便、施工质量更高的新型

19、施工工具与测试仪器亦不断涌现。施工工具与测试仪器亦不断涌现。2 2、光纤知识、光纤知识（1 1）光纤的结构、类型、规格）光纤的结构、类型、规格（2 2）光纤的导光原理）光纤的导光原理（3 3）光纤的主要特性）光纤的主要特性（4 4）光纤的传输性能）光纤的传输性能（5 5）光纤的选型）光纤的选型光纤的结构光纤的结构光纤光纤(Optical Fiber(Optical Fiber，OF)OF)就是用来导光的透明介质纤维，就是用来导光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的，一般为同心一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的，一般为同心圆柱形细丝，为轴对称结构，一般可以分为三部分：圆柱形

20、细丝，为轴对称结构，一般可以分为三部分：折射折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。 光纤外形示意图光纤外形示意图光纤的结构示意图光纤的结构示意图套塑光纤结构套塑光纤结构 光纤的分类光纤的分类光纤的分类方法很多，既可以按照光纤截面折射率分布来光纤的分类方法很多，既可以按照光纤截面折射率分布来分类，又可以按照光纤中传输模式数的多少、光纤使用的分类，又可以按照光纤中传输模式数的多少、光纤使用的材料或传输的工作波长来分类。根据不同的分类方法和标材料或传输的工作波长来分类。根据不同的分类方法和标准，同一根光纤将会有不同的名称。常用的分类方法有：准

21、，同一根光纤将会有不同的名称。常用的分类方法有：（1 1）按光纤的制造材料分类）按光纤的制造材料分类按照光纤制造材料的不同，光纤可分为玻璃（石英）光纤按照光纤制造材料的不同，光纤可分为玻璃（石英）光纤和塑料光纤。和塑料光纤。（2 2）按光纤剖面折射率分布分类）按光纤剖面折射率分布分类按照光纤剖面折射率分布的不同，光纤可分为突变型光纤按照光纤剖面折射率分布的不同，光纤可分为突变型光纤（Step-Index Fiber,SIFStep-Index Fiber,SIF）和渐变型光纤（）和渐变型光纤（Graded-Index Graded-Index Fiber,GIFFiber,GIF）。）。三种基

22、本类型的光纤三种基本类型的光纤（a）突变型多模光纤；（）突变型多模光纤；（b）渐变型多模光纤；（）渐变型多模光纤；（c）单模光纤）单模光纤（3 3）按传输模式的分类）按传输模式的分类传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几传播模式概念：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，如图所示。这些不同的光束称为百种传播模式进行传播，如图所示。这些不同的光束称为模式。模式。按照光纤传输的模式数量，光纤可分为多模光纤（按照光纤传输的模式数量，光纤可分为多模光纤（MMFMMF）和单

23、模光纤（和单模光纤（SMFSMF）。在一定的工作波长上，当有多个模）。在一定的工作波长上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多模光纤。按照多模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多模光纤。按照多模光纤截面折射率的分布可分为突变型多模光纤（光纤截面折射率的分布可分为突变型多模光纤（MMF/SIFMMF/SIF）和渐变型多模光纤（和渐变型多模光纤（MMF/GIFMMF/GIF）。）。单模光纤是只传输一种模式的光纤。单模光纤只能传输基单模光纤是只传输一种模式的光纤。单模光纤只能传输基模（最低阶模），不存在模间时延差，具有比多模光纤大模（最低阶模），不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的传输带宽

24、，这对于高码速传输极其重要。单模光纤得多的传输带宽，这对于高码速传输极其重要。单模光纤纤芯的直径仅几微米（纤芯的直径仅几微米（m m），其带宽一般比渐变型多模光），其带宽一般比渐变型多模光纤的带宽高很多，因此，它适用于大容量、长距离通信。纤的带宽高很多，因此，它适用于大容量、长距离通信。光在阶跃折射率光纤中的传播光在阶跃折射率光纤中的传播 （4 4）按光纤的工作波长分类）按光纤的工作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为0.85m0.85m（0.8m0.8m0.9m0.9m）；长波长光纤的波长为）；长波长光纤的波长为1.

25、3m1.3m1.6m1.6m，主要有，主要有1.31m1.31m和和1.55m1.55m两个窗口。两个窗口。（5 5）按照）按照ITUTITUT建议分类建议分类为了使光纤具有统一的国际标准，国际电信联盟为了使光纤具有统一的国际标准，国际电信联盟电信小电信小组（组（ITUTITUT）制订了统一的光纤标准（）制订了统一的光纤标准（G G标准）。按照标准）。按照ITUTITUT关于光纤的建议，可以将光纤分为关于光纤的建议，可以将光纤分为G.651G.651光纤（又光纤（又称为渐变型多模光纤）、称为渐变型多模光纤）、G.652G.652光纤光纤（又称为常规单模光（又称为常规单模光纤）、纤）、G.653

26、G.653光纤（又称为色散位移光纤光纤（又称为色散位移光纤DSFDSF）、）、G.654G.654光纤（又称为光纤（又称为1550nm1550nm性能最佳单模光纤）、性能最佳单模光纤）、G.655G.655光纤光纤（又称为非零色散位移光纤（又称为非零色散位移光纤NZDSFNZDSF）等。）等。光纤的规格代号及其应用光纤的规格代号及其应用制定光纤标准的国际组织主要有制定光纤标准的国际组织主要有ITUTITUT（国际电信联盟（国际电信联盟电信标准化机构），即原电信标准化机构），即原CCITTCCITT（国际电报电话咨询委员（国际电报电话咨询委员会）和会）和IECIEC（国际电工委员会）。光纤类别按

27、（国际电工委员会）。光纤类别按ITU-TITU-T分为：分为：G.651G.651、G.652G.652（A A、B B、C C）、）、G.653G.653、G.654G.654、G.655G.655（A A、B B）；按）；按IECIEC分为：分为：A A类（多模光纤）和类（多模光纤）和B B类（单模光纤）两类（单模光纤）两大类。我国光纤型号命名等效采用了大类。我国光纤型号命名等效采用了IECIEC规定。规定。ITUTITUT和和IECIEC关于光纤标准的对照表如表所示。关于光纤标准的对照表如表所示。ITUT（2000）G.65XIEC607932（1998）多多模模光光纤纤G.651A A

28、1a1a渐变折射率渐变折射率A A1b1bA A1c1c阶跃折射率阶跃折射率单单模模光光纤纤G.652（A、B、C）B1.1（常规）、（常规）、B1.3（全波）（全波）G.653B2（零色散位移）（零色散位移）G.654B1.2（截止波长位移）（截止波长位移）G.655（A、B）B4（非零色散位移）（非零色散位移）2 2、光纤知识、光纤知识（1 1）光纤的结构、类型、规格）光纤的结构、类型、规格（2 2）光纤的导光原理）光纤的导光原理（3 3）光纤的主要特性）光纤的主要特性（4 4）光纤的传输性能）光纤的传输性能（5 5）光纤的选型）光纤的选型（2 2）光纤的导光原理）光纤的导光原理1 1、射

29、线光学理论、射线光学理论2 2、波动光学理论、波动光学理论光在光纤中的传播轨迹光在光纤中的传播轨迹（1 1）光在阶跃折射率多模光纤中的传播）光在阶跃折射率多模光纤中的传播光在阶跃折射率光纤多模光纤中的传播轨迹如图所示，其光在阶跃折射率光纤多模光纤中的传播轨迹如图所示，其轨迹为锯齿形折线。轨迹为锯齿形折线。（2 2）光在渐变折射率多模光纤中的传播轨迹）光在渐变折射率多模光纤中的传播轨迹光在渐变折射率多模光纤中的传播轨迹如图所示，其轨迹光在渐变折射率多模光纤中的传播轨迹如图所示，其轨迹为正弦形曲线，不同入射角的光线经过一定的传播距离后为正弦形曲线，不同入射角的光线经过一定的传播距离后会自动聚焦。会

30、自动聚焦。（3 3）光在单模光纤中的传播轨迹）光在单模光纤中的传播轨迹光在单模光纤中的传播轨迹如图所示，因单模光纤的纤芯光在单模光纤中的传播轨迹如图所示，因单模光纤的纤芯很细，光线近似为直线传播。很细，光线近似为直线传播。光的色散光的色散光的色散是一种常见的物理现象，如图所示，当日光通过光的色散是一种常见的物理现象，如图所示，当日光通过棱镜或水雾时会呈现按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩色光棱镜或水雾时会呈现按红橙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）的光呈现的折射率不同的颜色）的光呈现的折射率n n

31、不同，从而使光的传播不同，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。散开。 2 2、光纤知识、光纤知识（1 1）光纤的结构、类型、规格）光纤的结构、类型、规格（2 2）光纤的导光原理）光纤的导光原理（3 3）光纤的主要特性）光纤的主要特性（4 4）光纤的传输性能）光纤的传输性能（5 5）光纤的选型）光纤的选型光纤的主要特性有光纤的主要特性有几何特性、光学特性、传输特性、机械几何特性、光学特性、传输特性、机械特性、温度特性。特性、温度特性。1.1.光纤的几何特性光纤的几何特性光纤的几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯光纤

32、的几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯/ /包层同心度、包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。不圆度和光纤翘曲度等。（1 1）纤芯直径）纤芯直径纤芯直径主要是对多模光纤的要求。纤芯直径主要是对多模光纤的要求。ITU-TITU-T规定，多模光纤规定，多模光纤的芯直径为的芯直径为50503m3m。（2 2）包层直径）包层直径包层直径指光纤的外径，包层直径指光纤的外径，ITU-TITU-T规定，多模及单模光纤的包规定，多模及单模光纤的包层直径均要求为层直径均要求为1251253m3m。目前，光纤生产制造商已将光。目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从纤外径规格从125.0125.03m3m提高到提高到12

33、5.0125.01m1m。（3 3）纤芯）纤芯/ /包层同心度和不圆度包层同心度和不圆度纤芯纤芯/ /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纤制造商已将纤芯/ /包层同心度从包层同心度从0.8m0.8m的规格提高到的规格提高到0.5m0.5m的规格。的规格。不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。ITU-TITU-T规定，纤芯规定，纤芯/ /包层同心度误差包层同心度误差6%6%（单模为（单模为1.0m1.0m），），芯径不圆度芯径不圆度6%6%，包层不圆度（包括单模），包层不圆度（包括

34、单模）2%2%。（4 4）光纤翘曲度）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。纤越直。注：纤芯注：纤芯/ /包层同心度对接续损耗的影响最大，其次是翘曲度。包层同心度对接续损耗的影响最大，其次是翘曲度。4.4.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光纤的机械特性主要包括耐侧压力、抗拉强度、弯曲以及耐侧压力、抗拉强度、弯曲以及扭绞性能扭绞性能等，使用者最关心的是抗拉强度。等，使用者最关心的是抗拉

35、强度。（1 1）光纤的抗拉强度）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。影响光纤的抗拉强度很大程度上反映了光纤的制造水平。影响光纤抗拉强度的主要因素是光纤制造材料和制造工艺，具光纤抗拉强度的主要因素是光纤制造材料和制造工艺，具体如下：体如下：预制棒的质量；拉丝炉的加温质量和环境污染；涂预制棒的质量；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。覆技术对质量的影响；机械损伤。（2 2）光纤断裂分析）光纤断裂分析存在气泡、杂物的光纤，会在一定张力下断裂，如图所示。存在气泡、杂物的光纤，会在一定张力下断裂，如图所示。注意应力效应：静态疲劳！注意应力效应：静态疲劳！（

36、3 3）光纤的寿命）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。命指断裂寿命。（4 4）光纤的机械可靠性）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，在光纤的外包层中的认可。为了提高光纤的机械可靠性，在光纤的外包层中掺入二氧化钛，从而增加网络的寿命。掺入二氧化钛，从而增加网络的寿命。5.5.光纤的温度特性光纤的温

37、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。响，一般是损耗增大。如图所示。如图所示。2 2、光纤知识、光纤知识（1 1）光纤的结构、类型、规格）光纤的结构、类型、规格（2 2）光纤的导光原理）光纤的导光原理（3 3）光纤的主要特性）光纤的主要特性（4 4）光纤的传输性能）光纤的传输性能（5 5）光纤的选型）光纤的选型光纤的选型光纤的选型（1 1）选用原则）选用原则单模光纤主要有单模光纤主要有G G652652、G G653653、G G654654、G G655655、色散、色散平坦光纤和色散补偿光纤等，每种单模

38、光纤各具有自身特平坦光纤和色散补偿光纤等，每种单模光纤各具有自身特点和使用场合。在光纤通信工程中综合光纤特点、传输速点和使用场合。在光纤通信工程中综合光纤特点、传输速率、使用场合、经济成本、发展趋势等因素，合理选择好率、使用场合、经济成本、发展趋势等因素，合理选择好光纤是十分重要的。为此，我们提出以下几条光纤选用原光纤是十分重要的。为此，我们提出以下几条光纤选用原则，仅供读者参考。则，仅供读者参考。工作波长工作波长光纤通信系统的设计存在两种情况：新建系统和系统扩容。光纤通信系统的设计存在两种情况：新建系统和系统扩容。对新建系统可选择光纤和工作波长；而对扩容系统对新建系统可选择光纤和工作波长；而

39、对扩容系统( (一般多一般多为为G.652G.652光纤光纤) )只能选择工作波长。只能选择工作波长。G.652G.652光纤工作在光纤工作在1550nm1550nm窗口衰减小，且具有窗口衰减小，且具有EDFAEDFA供选用，供选用，但其在但其在1550nm1550nm窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。G.653G.653光纤工作在光纤工作在1550nm1550nm窗口色散为零，但其在波分复用时窗口色散为零，但其在波分复用时会出现四波混频效应，故其被限用于单信道高速系统。会出现四波混频效应，故其被限用于单信道高速系统。G.655G.655光纤工作在

40、光纤工作在1550nm1550nm窗口衰减小、色散低，大大减小了窗口衰减小、色散低，大大减小了四波混频效应，故其可用于远距离波分复用高速系统。四波混频效应，故其可用于远距离波分复用高速系统。因此，新建系统在传输速率和性价比合适的条件下，应优先因此，新建系统在传输速率和性价比合适的条件下，应优先选用选用G.655G.655光纤。一般新建高速系统不推荐选用光纤。一般新建高速系统不推荐选用G.653G.653光纤。光纤。扩容系统将原系统的扩容系统将原系统的G.652G.652光纤的工作波长选择到光纤的工作波长选择到1550nm1550nm波波长，可用色散补偿光纤等补偿方法来解决色散问题。一旦半长，可

41、用色散补偿光纤等补偿方法来解决色散问题。一旦半导体光放大器或掺镨光纤放大器成熟普遍使用时，工作波长导体光放大器或掺镨光纤放大器成熟普遍使用时，工作波长也可选择在也可选择在1310nm1310nm。衰减和非线性衰减和非线性衰减是限制系统中继距离的主要因素，特别是高速系统，衰减是限制系统中继距离的主要因素，特别是高速系统，由于接收灵敏度大大降低，使得光功率预算更紧张。为此，由于接收灵敏度大大降低，使得光功率预算更紧张。为此，人们成功地开发出人们成功地开发出EDFAEDFA，对系统直接进行光放大，使系统，对系统直接进行光放大，使系统不再受衰减限制。系统采用光纤放大器后会产生一系列问不再受衰减限制。系

42、统采用光纤放大器后会产生一系列问题：工作波长内增益不平坦、波分复用的每个信道增益不题：工作波长内增益不平坦、波分复用的每个信道增益不同，特别是当光纤中注入的光功率高达几十毫瓦乃至几百同，特别是当光纤中注入的光功率高达几十毫瓦乃至几百毫瓦时会出现非线性效应，即毫瓦时会出现非线性效应，即SRSSRS、SBSSBS、SPMSPM、FWMFWM。它们。它们消耗发射光功率，使信号功率大大减小、光脉冲展宽、波消耗发射光功率，使信号功率大大减小、光脉冲展宽、波间干扰，对系统产生串扰。间干扰，对系统产生串扰。由此可见，由此可见，对采用波分复用和光纤放大器的高速系统应优对采用波分复用和光纤放大器的高速系统应优先

43、选用先选用G.655G.655光纤和光纤和G.652G.652光纤。光纤。色散色散对高速系统色散是限制系统中继距离的主要因素。根据对高速系统色散是限制系统中继距离的主要因素。根据ITU-TITU-T的计算公式，可求得色。的计算公式，可求得色。G.652G.652光纤在光纤在1550nm1550nm窗口由窗口由于色散的影响基本上无法传输速率在于色散的影响基本上无法传输速率在40Gbit40Gbits s以上的高以上的高速系统。为尽量减小色散对系统的影响，在选用光纤工作速系统。为尽量减小色散对系统的影响，在选用光纤工作波长时，应尽量选在零色散波长。例如：波长时，应尽量选在零色散波长。例如：G.65

44、2G.652光纤应选光纤应选在在1310nm1310nm，但其衰减系数略大。要想利用，但其衰减系数略大。要想利用1550nm1550nm低衰减和低衰减和小色散，则可选用小色散，则可选用G.653G.653光纤。当利用密集波分复用时，光纤。当利用密集波分复用时，则可选用则可选用G.655G.655光纤。光纤。经济性经济性各种单模光纤的价格与其结构复杂度、制造难度等因素密各种单模光纤的价格与其结构复杂度、制造难度等因素密切相关。选用哪种光纤除考虑系统的传输性能外，还应从切相关。选用哪种光纤除考虑系统的传输性能外，还应从系统的经济性上来考虑。当今各种单模光纤商品价格高低系统的经济性上来考虑。当今各种

45、单模光纤商品价格高低的顺序如下所示：的顺序如下所示：DCFG.655G.653G.652DCFG.655G.653G.652推荐方案推荐方案根据各种根据各种单模光纤的特点、传输速率、传输容量、及光纤单模光纤的特点、传输速率、传输容量、及光纤与系统价格等因素综合考虑与系统价格等因素综合考虑，我们推荐陆地干线网的光纤，我们推荐陆地干线网的光纤优选方案，如表所示，供读者参考。优选方案，如表所示，供读者参考。我国通信行业相关标准规范的要求（我国通信行业相关标准规范的要求（YDYD）（1 1）长途干线光缆所用的光纤类型必须符合）长途干线光缆所用的光纤类型必须符合ITU-TITU-T相关建相关建议和我国国

46、家及行业标准。议和我国国家及行业标准。（2 2）长途光缆干线所使用的光纤类型，目前以）长途光缆干线所使用的光纤类型，目前以G.652G.652和和G.655G.655为宜。使用窗口应优先选择为宜。使用窗口应优先选择C C波段和波段和L L波段。同一条光波段。同一条光缆中混合使用多种类型的光纤时，需有技术及经济依据。缆中混合使用多种类型的光纤时，需有技术及经济依据。（3 3）本地传输系统的光缆线路使用单模光纤，目前主要选）本地传输系统的光缆线路使用单模光纤，目前主要选用符合用符合ITU-TG.652ITU-TG.652建议的光纤。建议的光纤。（4 4）对于新建单波长）对于新建单波长SDHSDH系

47、统，光纤类型的选用应符合下系统，光纤类型的选用应符合下列规定：列规定：光纤类型的选用应根据业务需求预测，综合考虑业务类型、光纤类型的选用应根据业务需求预测，综合考虑业务类型、网络基本结构和业务量的发展趋势，并具有支持未来传输网络基本结构和业务量的发展趋势，并具有支持未来传输系统的能力。系统的能力。不同类型的光纤不宜混合成缆。不同类型的光纤不宜混合成缆。承载在承载在WDMWDM系统上的系统上的SDHSDH系统不再考虑光纤类型的选用。系统不再考虑光纤类型的选用。（5 5）新建）新建WDMWDM长途光纤数字传输工程的光纤类型选用，应长途光纤数字传输工程的光纤类型选用，应符合下列规定：符合下列规定：通

48、路速率为通路速率为STM-16STM-16、STM-64STM-64时，时，G.652G.652光纤或光纤或G.655G.655光纤均光纤均适用。适用。对于通道速率为对于通道速率为STMSTM6464的的WDMWDM系统，系统，G.655G.655光纤可降低色散光纤可降低色散补偿量的需要。补偿量的需要。具体光纤的选用可根据运营商的具体情况和设备厂家的技具体光纤的选用可根据运营商的具体情况和设备厂家的技术特点取定。术特点取定。 3 3、光缆知识、光缆知识（1 1）光缆的种类、结构、型号）光缆的种类、结构、型号（2 2）光缆的选型）光缆的选型光缆的种类光缆的种类光缆的种类较多，其分类的方法就更多，

49、它的很多分类，不光缆的种类较多，其分类的方法就更多，它的很多分类，不如电缆分类那样明确。下面我们介绍一些习惯的分类。如电缆分类那样明确。下面我们介绍一些习惯的分类。（1 1）根据传输性能、距离和用途，光缆可分为市话光缆、长）根据传输性能、距离和用途，光缆可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。途光缆、海底光缆和用户光缆。（2 2）按光纤的种类可分为多模光缆、单模光缆；按光纤套塑）按光纤的种类可分为多模光缆、单模光缆；按光纤套塑方法可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单方法可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光缆。元光缆。（3 3）按光纤芯数多少可分为单芯光缆、双芯

50、光缆、四芯光缆、）按光纤芯数多少可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆、二十四芯光缆等。六芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆、二十四芯光缆等。（4 4）按加强件配置方法可分为中心加强构件光缆（如层绞光）按加强件配置方法可分为中心加强构件光缆（如层绞光缆、骨架光缆等），分散构件光缆（如束管两侧加强光缆和缆、骨架光缆等），分散构件光缆（如束管两侧加强光缆和扁平光缆），护层加强构件光缆（如束管钢丝轻铠光缆和扁平光缆），护层加强构件光缆（如束管钢丝轻铠光缆和PEPE护外层家一定数量的细钢丝即护外层家一定数量的细钢丝即PEPE细钢丝综合外护层光缆）。细钢丝综合外护层光缆）。（5 5

51、）按敷设方式按敷设方式可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。底光缆。（6 6）按护层材料性质可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯）按护层材料性质可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层足燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。护层足燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。（7 7）按传输导体、介质状况可分为无金属光缆、普通光缆）按传输导体、介质状况可分为无金属光缆、普通光缆（包括有铀铜导线作远供或联络用的金属加强构件、金属护（包括有铀铜导线作远供或联络用的金属加强构件、金属护层光缆）和综合光缆（指用于长距离通信的光缆和用于区间层光缆）和综合光缆（指用于长距离通信的光缆和用于区间通

52、信的对称四芯组综合光缆，它主要用于铁路专用网通信线通信的对称四芯组综合光缆，它主要用于铁路专用网通信线路）。路）。（8 8）按结构方式可分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨）按结构方式可分为扁平结构光缆、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。度用户光缆等。（9 9）目前通信用光缆可分为：）目前通信用光缆可分为：室、野外光缆室、野外光缆用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷设的光缆。空及水下敷设的光缆。软光缆软光缆具有优良的曲挠性能的可移动光缆。具有优良的曲挠

53、性能的可移动光缆。室（局）内光缆室（局）内光缆用于设备内布放的光缆。用于设备内布放的光缆。设备内光缆设备内光缆用于设备内布放的光缆。用于设备内布放的光缆。海底光缆海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。用于跨海洋敷设的光缆。特种光缆特种光缆除上述几类之外，作特殊用途的光缆。除上述几类之外，作特殊用途的光缆。光缆的结构光缆的结构1.1.光缆的基本结构光缆的基本结构光缆的基本结构一般由光缆的基本结构一般由缆芯、加强构件、填充物和护层缆芯、加强构件、填充物和护层等等几部分构成，除了这些基本结构之外，根据实际需要，还几部分构成，除了这些基本结构之外，根据实际需要，还要有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。要有防

54、水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。（1 1）缆芯）缆芯为了进一步保护光纤，增加光纤的强度，一般将带有涂覆为了进一步保护光纤，增加光纤的强度，一般将带有涂覆层的光纤再套上一层塑料层，通常称为套塑，套塑后的光层的光纤再套上一层塑料层，通常称为套塑，套塑后的光纤称为光纤芯线。将套塑后且满足机械强度要求的单根或纤称为光纤芯线。将套塑后且满足机械强度要求的单根或者多根光纤芯线以不同的形式组合起来，就组成了缆芯。者多根光纤芯线以不同的形式组合起来，就组成了缆芯。多芯光缆一般由紧结构或者松结构为单位组成单元式结构，多芯光缆一般由紧结构或者松结构为单位组成单元式结构，或者在松结构的套管中放入多芯光纤组成的。紧

55、结构光缆或者在松结构的套管中放入多芯光纤组成的。紧结构光缆的主要形式是绞合型光缆，将光纤以一定的节距绞合成光的主要形式是绞合型光缆，将光纤以一定的节距绞合成光缆，并被包围在塑料之中，以中心的强度元件来承受张力。缆，并被包围在塑料之中，以中心的强度元件来承受张力。松结构光缆中光纤具有较大的活动空间。光缆缆芯的基本松结构光缆中光纤具有较大的活动空间。光缆缆芯的基本结构（基本缆芯组件）大体上有层绞式、骨架式、束管式结构（基本缆芯组件）大体上有层绞式、骨架式、束管式和带状式等四种，如图所示。和带状式等四种，如图所示。（2 2）加强构件）加强构件加强构件的作用是增加光缆的抗拉强度，提高光缆的机械加强构件

56、的作用是增加光缆的抗拉强度，提高光缆的机械性能。光缆中的加强构件一般应该具有以下条件：性能。光缆中的加强构件一般应该具有以下条件：高场式模量；高场式模量；加强构件的屈服应力大于光缆的给定应力；加强构件的屈服应力大于光缆的给定应力；单位长度的重量较小；单位长度的重量较小；抗弯曲性能要好。抗弯曲性能要好。一般光缆的加强构件采用镀锌钢丝、钢丝绳、不锈钢丝或一般光缆的加强构件采用镀锌钢丝、钢丝绳、不锈钢丝或者高强度塑料加强构件等。加强构件一般位于光缆的中心，者高强度塑料加强构件等。加强构件一般位于光缆的中心，也有位于护层的，称为护层加强构件。表面经常要包有一也有位于护层的，称为护层加强构件。表面经常要

57、包有一层塑料，保证加强构件与光纤接触的表面光滑并具有一定层塑料，保证加强构件与光纤接触的表面光滑并具有一定的弹性。的弹性。（3 3）护层结构）护层结构护层的主要作用是保护缆芯，提高机械性能和防护性能。护层的主要作用是保护缆芯，提高机械性能和防护性能。不同的护层结构适合不同的敷设条件。光缆的护层分为外不同的护层结构适合不同的敷设条件。光缆的护层分为外护层和护套两部分。护套用来防止钢带、加强构件等金属护层和护套两部分。护套用来防止钢带、加强构件等金属构件损伤光纤；外护层进一步增强光缆的保护作用。构件损伤光纤；外护层进一步增强光缆的保护作用。（4 4）填充结构）填充结构填充结构用来提高光缆的防潮性能

58、，在光缆缆间空隙中注填充结构用来提高光缆的防潮性能，在光缆缆间空隙中注入填充物，以防止水汽进入光缆。入填充物，以防止水汽进入光缆。2.2.各种常用光缆的典型结构各种常用光缆的典型结构（1 1）层绞式结构光缆）层绞式结构光缆层绞式结构光缆类似传统的电缆结构，故又称之为古典光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。层绞式结构光缆，把经过套塑的光纤绕在加强芯周围缆。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。中央部位是加强构件，外部是光缆外护套。绞合而构成。中央部位是加强构件，外部是光缆外护套。松套结构的光纤围绕在加强芯周围。层绞结构的优点是可松套结构的光纤围绕在加强芯周

59、围。层绞结构的优点是可以很好的保护光纤，在施工敷设的过程中引起的损耗较小。以很好的保护光纤，在施工敷设的过程中引起的损耗较小。但由于结构限制，只适合制作芯数比较小的光缆，从几芯但由于结构限制，只适合制作芯数比较小的光缆，从几芯到几十芯。到几十芯。（2 2）骨架式结构光缆）骨架式结构光缆骨架式结构光缆，是先按照一定结构制作出光纤骨架槽，骨架式结构光缆，是先按照一定结构制作出光纤骨架槽，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、分散增强基本骨架结构有中心增加螺旋型、正

60、反螺旋型、分散增强基本单元型。目前，我国采用的骨架式结构光缆，都是采用如单元型。目前，我国采用的骨架式结构光缆，都是采用如图所示的结构。图所示的结构。这中结构的光缆，芯数组合灵活，对光缆中纤芯的保护较这中结构的光缆，芯数组合灵活，对光缆中纤芯的保护较好，可以很好的抵抗各种外力的影响。好，可以很好的抵抗各种外力的影响。（3 3）束管式结构光缆）束管式结构光缆 束管式结构光缆，加强结构在光缆中央，将几根或者几十束管式结构光缆，加强结构在光缆中央，将几根或者几十根一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中制作成缆芯，然后根一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中制作成缆芯，然后将几个缆芯绞合成光缆。将几个缆芯绞合成光