技术部光纤光缆培训综述

1、 目 录二一 光纤通信简介光纤通信简介 光纤光纤结构性能及结构性能及工艺工艺 光缆光缆分类及分类及特点特点 光缆光缆制备制备工艺工艺一、光纤通信简介 光纤通信发展史 光纤通信是以激光作为信息载体，以光纤作为传输介质的通信方式。 1966年年 美籍华人高锟提出光纤通信的概念； 1970年年 美国康宁公司首次研究出衰减系数小于20dB/km的光纤； 1970年年 美国贝尔实验室研究出室温下连续工作的半导体激光器； 1972年年 梯度折射率多模光纤的衰减系数降至4dB/km； 光纤通信发展史 1976年年 发现光纤的1310nm和1550nm两个低衰减窗口； 1976年年 世界上第一条45Mbit/

2、s光纤通信系统的现场试验成功； 1977年年 国内研制出第一根阶跃折射率分布多模光纤； 1979年年 国内建立了第一个用多模短波长光纤进行的8Mbit/s、5.7km室内通信试验系统； 1980年年 制出了1550nm窗口衰减为0.20dB/km的低衰减光纤； 1996年年 AT&T公司建立世界上第一条8通道DWDM系统； 20世纪末世纪末 “八横八纵”干线网完成建设； 2000年年 光纤通信开始聚焦于接入网和最后1公里。 光纤通信特点 光纤通信与电信通信相比，主要区别有两点，一是以很高频率的光波作为载波；二是用光纤作为传输介质。优点优点 传输频带宽，通信容量大； 中继距离远； 抗电磁

3、干扰能力强，无串话； 光纤细，光缆轻； 资源丰富； 容易均衡； 抗化学腐蚀，柔软可绕。 光纤通信特点缺点缺点 强度不如金属导线； 连接比较困难； 分路耦合不便； 弯曲半径不宜太小； 传送能量比较困难。 但应该指出的是，光纤通信的五个缺点，从技术上说是可以克服的，不影响光纤通信的实用。 二、光纤结构性能及工艺 光纤结构 光纤基本结构 纤 芯传输光信号 包 层保护纤芯 涂覆层进一步改善光纤的机械性能图图1 1 裸光纤结构图裸光纤结构图 光纤结构 全反射原理 由光密介质射向光疏介质 入射角大于临界角图图2 2 全反射原理全反射原理 光纤分类l 按组成成分来分，有多组分光纤、石英光纤、塑料光纤、液芯光

4、纤、晶体光纤等； l 按光纤横截面上折射率分布来分，有突变型光纤、渐变型光纤、W型光纤等；l 按光纤能传输的总模数来分，有多模光纤、单模光纤等 ；l 单模光纤中光偏振状态要传输过程中是否保持不变，又可分为偏振模保持光纤和非偏振模保持光纤；还可按工作波长窗口来分为长波波长光纤和短波长光纤等。 光纤分类按ITU-T可分为G651、G652、G653、G654等名称光纤标准号ITU-T光纤标准号IEC折射率渐变多模光纤G.651A1a,A1b,A1c非色散位移单模光纤G.652.A/BB1.1截止波长位移单模光纤G.654.B/CB1.2-B，B1.2-C波长段扩展的非色散位移单模光纤G.652.C

5、/DB1.3色散位移单模光纤（零色散波长在1550nm）G.653.A/BB2非零色散位移单模光纤G.655.A/B/C/D/EB4-C，B4-D，B4-E宽带光传输非零色散位移单模光纤G.656B5接入网用弯曲不敏感单模光纤G.657.A/BB6表1 ITU-T建议光纤分类表 光纤分类d 包 层 包 层125m 匹 配 包 层 单 模 光 纤（Match Clad）光 纤 群 折 射 率：1310nm - 1.4661550nm - 1.467d125m 凹 陷 包 层 单 模 光 纤（DC）光 纤 群 折 射 率：1310nm - 1.46751550nm - 1.4682图图3 G652

6、3 G652光纤折射率分布光纤折射率分布 光纤分类 包 层图图4 G6554 G655光纤折射率分布光纤折射率分布125m图图5 5 G651G651光纤折射率分布光纤折射率分布d125m 包 层 光纤技术指标 光纤技术参数 衰减衰减：光在光纤中传输时光能量的减少。 色散色散：光脉冲在光纤中传输时脉冲的展宽。 偏振模色散偏振模色散：基模可分解成两个垂直的偏振模，光脉冲在光纤中传输时，两个垂直的偏振模间的时延差。 模场直径模场直径：基模光斑的大小。 截止波长截止波长：保证光纤基模传输的最小波长。 光纤技术指标表2 G652光纤技术指标技术参数1310nm 1550nm衰减(dB/km)0.350

7、.22模场直径(m)9.20.4 10.50.8截止波长(nm)11001330零色散波长(nm)1300-1324零色散斜率(ps/nm2km)0.0931288-1339nm波长范围内色散系数(ps/nmkm)3.51271-1360nm波长范围内色散系数(ps/nmkm)5.31550nm波长范围内色散系数(ps/nmkm)17 光纤工艺光纤工艺主要分为制棒和拉丝两个工艺。 制棒：芯棒+包层芯棒生产工艺主要有4种，即：OVD (外气相沉积) VAD(气相轴向沉积)MCVD (改进的化学气相沉积) PCVD (等离子体化学气相沉积) 包层生产工艺主要有3种，即：粉末法(OVD、VAD) 等

8、离子喷涂法溶胶凝胶法拉丝预制棒在高温炉中加温软化，拉成长丝，再进行涂覆固化，成为本色光纤。 图图6 6 拉丝工艺示意图拉丝工艺示意图 光纤工艺三、光缆分类及特点 光缆分类光缆是由一根或多根光纤、光纤束或光纤带经过一定的工艺而制成的具有一定结构的线缆。 光缆基本结构不论何种结构形式的光缆，基本上都是由缆芯和护层两部分组成。 光缆分类结构分类 层绞式光缆 中心管式光缆 骨架式光缆使用环境分类 室外光缆 室内光缆 室内外光缆敷设方式分类 架空光缆 管道光缆 直埋光缆 水底光缆 光纤种类 单模光纤光缆 多模光纤光缆 层绞式光缆 层绞式光缆的优点： 光缆中容纳的光纤数量多 光缆中光纤余长易控制 光缆的机

9、械、环境性能好 敷设方式多样等 层绞式光缆的缺点： 光缆结构、工艺设备较复杂 生产工艺环节较繁琐 材料消耗多等图图7 GYTA7 GYTA光缆结构图光缆结构图铝塑复合带铝塑复合带PE外护套外护套光纤光纤松套管松套管纤膏纤膏中心加强件中心加强件缆缆膏膏 层绞式光缆芳纶芳纶PE内护套内护套光纤光纤松套管松套管纤膏纤膏中心加强件中心加强件缆缆膏膏图图8 GYTY538 GYTY53光缆结构图光缆结构图PE外护套外护套钢塑复合带钢塑复合带缆缆膏膏图图9 GYTC8S9 GYTC8S光缆结构图光缆结构图钢塑复合带钢塑复合带PE外护套外护套光纤光纤松套管松套管纤膏纤膏中心加强件中心加强件缆缆膏膏钢绞线钢绞

10、线 中心管式光缆 中心管式光缆的优点： 光缆结构简单 制造工艺简捷 光缆截面小、重量轻 易敷设 中心管式光缆的缺点： 光纤芯数少 成品光缆中松套管易后收缩 光纤余长不易控制等 机械性能较差图图10 10 GYXTWGYXTW光缆结构图光缆结构图钢塑复合带钢塑复合带PE外护套外护套光纤光纤松松套管套管纤膏纤膏钢丝钢丝 根据原邮电部标准YD/T908-2011，光缆的型号由型式代号和规格代号两部分组成，即： 光缆的型号 = 型式代号 + 规格代号。型式部分型式部分 分五个部分，分别用代号表示。I I 分类 加强构件 结构特征 护套 外护层 光缆型号命名分类代号 GY-通信用室（野）外光缆 GM-通

11、信用移动式光缆 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 光缆型号命名加强构件 加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。 (无符号) 金属加强构件 F 非金属加强构件 光缆型号命名结构特征 光缆结构特征应表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。 当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序进行排列。 光缆型号命名D光纤带状结构 (无符号)松套被覆结构 J紧套被覆结构 (无符号)层绞结构G骨架槽结构 X中心管结构T油膏填充式结构 光缆型号命名(无符号)干式阻水结构R充气式结构

12、C自承式结构B扁平形状 E椭圆型Z阻燃护套 Y-聚乙烯护套 V-聚氯乙烯护套 U-聚氨脂护套 A-铝-聚乙烯粘结护套（简称A护套） S-钢-聚乙烯粘结护套（简称S护套） W-夹带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护套（简称W护套） L-铝护套 G-钢护套 Q-铅护套 光缆型号命名外护层 当当有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层的某些有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层的某些部分和全部。部分和全部。 其其代号用两组数字表示（垫层不需表示），第一组表示代号用两组数字表示（垫层不需表示），第一组表示铠装层，它可以是一位或两位铠装层，它可以是一位或两位数字。第二数字。第二组表示外被层或外组表示外被层或外

13、套，它应是一位数字。套，它应是一位数字。 光缆型号命名外护层 当当有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层的某些有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层的某些部分和全部。部分和全部。 其其代号用两组数字表示（垫层不需表示），第一组表示代号用两组数字表示（垫层不需表示），第一组表示铠装层，它可以是一位或两位铠装层，它可以是一位或两位数字。第二数字。第二组表示外被层或外组表示外被层或外套，它应是一位数字。套，它应是一位数字。 光缆型号命名表表3 光缆外护层代码光缆外护层代码铠装层含 义外护套含 义代号代号0无铠装层1纤维外被层2饶包双钢带2聚氯乙烯套3单细圆钢丝3聚乙烯套33双细圆钢丝4聚乙烯套加

14、覆尼龙套4单粗圆钢丝5聚乙烯保护管44双粗圆钢丝5皱纹钢带 光缆型号命名 光缆型号示例： GYDXTW中心管式结构、带状光纤、金属加强件、全填充型、夹带增强聚乙烯护套通信用室外光缆 GJFBZY扁平型结构、非金属加强件、阻燃聚烯烃外护套通信用室内光缆 GYTS金属加强构件、松套层绞填充式、钢聚乙烯粘结护套通信用室外光缆 GYTA53金属加强构件、松套层绞填充式、铝聚乙烯粘结护套、纵包皱纹钢带铠装、聚乙烯套通信用室外光缆 GYFTY非金属加强构件、松套层绞填充式、聚乙烯套通信用室外光缆 光缆型号命名四、光缆制备工艺 光纤制备成光缆的目的： 为光纤提供机械保护，使光纤在各种环境中免受应力。 防止水

15、分和潮气侵入。 避免光缆中产生氢气，尤其避免形成氢压。 光缆的制备工艺主要包括着色、套塑、成缆和护套这4个工序，另根据光缆结构不同，还会有并带和铠装工序。 光纤着色是指在本色光纤表面涂覆某种颜色的油墨并经过固化使之保持较强附着力的一个工艺操作过程。 作用： 便于接续时区分，便于线路维护时可追溯 为了更好地保护光纤，增强光纤的机械性能 着色 着色原料 油墨、氮气 着色关键控制点 外径：模具、生产速度 固化：固化炉功率、生产速度、氮气流量、油墨质量 衰减：收放线张力、油墨质量、设备清洁情况 着色光纤检测 外观：固化情况（焦黑、着色层脱落）、外径、色谱 排线：排线节距、抛丝、夹丝 衰减：1550nm

16、0.21dB/km，1310nm0.35dB/km 着色 套塑工艺，有时又称之为光纤二次涂覆工艺，它是对经过一次涂覆着色后光纤进行的第二层保护操作。 作用： 保护光纤的一次涂覆层 产生合适的一次余长增加光纤的机械强度 改善光纤的传输特性与温度特性 套塑套塑原料套管料(PBT、PP、PC等)、色母料、纤膏套塑关键控制点外径：充油压力和稳定性、牵引速度、收线张力、模具余长：收放线张力、纤膏性能、水温、主牵引圈数套管检测生产时要检测外径(0.05mm)，壁厚(0.03mm)和余长(0.30.3 )。下盘检测衰减(1550nm0.21dB/km，1310nm0.35dB/km)和长度。 套塑 成缆就是

17、将若干根紧套光纤、松套光纤、光纤束或带状光纤与加强件、阻水材料、包扎带等元件按照一定规则绞合制成中心管式、层绞式或骨架式结构光缆缆芯一个工艺操作过程。 作用： 稳定结构，增加光缆的柔软性 产生二次余长提高光缆的温度特性、拉伸性能 浓缩单元，提高光纤密度，降低成本，减小外径 成缆成缆原料套管套、填充绳、缆膏、阻水带、阻水纱、钢丝/FRP、扎纱成缆关键控制点绞合节距：牵引速度、模具、放线张力、绞合角度扎纱节距：牵引速度、模具、扎纱张力、绞合角度成缆检测绞合节距和圈数、扎纱节距和扎纱松紧度、套管色谱排列和AB端光纤的衰减大小、衰减曲线和光纤长度。 成缆 为保护光纤成缆后缆芯不受外界机械、热化学、潮气以及生物体啃咬等影响，光缆缆芯外部必须有护套，甚至有外护套保护，只有这样才可以更有效保护成缆光纤正常工作与使用寿命要求。 护套 护套原料护套料、缆膏、阻水带、芳纶、钢带、铝带、钢丝