2022年光纤光缆基础知识

1、光 纤 光缆 基 础知 识江苏中天科技股份有限公司二五年一月第一节目录1 光纤 分类 1 几何特性 2 传输特性 3 第二节 光缆 6 着色工序 6 套塑工序 7 成缆绞合工序 7 护套工序 9 检验与试验 10 常见代号 12 附件：光缆型号命名方法 13 光缆型号命名一览表 14 二五年新工培训资料企 业 精 神：一丝不苟，一尘不染。企 业 方 针：以质立足，以严治厂。质 量 方 针：用户满意，精益求精。产品质量目标： 通过强化管理评审，建筑质量大堤，实现原材料检测率 100%，出厂合格率 100%，用户满意率 100%。企业发展目标： 创中天品牌，跻身中国同行前列；定位 服 务 宗 旨：

2、了解用户，满足用户。21 世纪,走出国门 ,为国争光。光通信：利用光频（光波）传输信息，分有线通信和无线通信。系统包括光发送设备、传输媒质、光接受设备。优点： a、传输衰减低，中继距离长；b、传输带宽 宽，通信容量大；c、光缆尺寸小，重量轻；d、不受电磁感应，不受强电、雷电干扰；e、节省有色金属；f、适用于需防暴、高压和雷电的场合。缺点： a、需要光端机和光中继器进行光电转换和电光转换；b、光纤材料较脆，应对光纤小心保护且光缆弯曲半径不宜过小；c、光纤接续较难；d、连接和测试需要专门的工具和高精度仪器。第一节光纤定义传输光能的介质波导，由纤芯和包层组成。 分类：按折射率分布：分为突变型光纤、渐

3、变型光纤 变化 )。(是光纤芯至包层的折射率随半径的按传输模式：单模光纤（只能传输一种模式的光纤）、多模光纤（能传输多种模式的光纤）。单模光纤种类：1、B1.1(G.652)非色散位移光纤，在 速系统的长距离传输；2、B2(G.653)零色散位移光纤，在 四波混频效应；3、B1.2(G.654)截止波长位移光纤；1550nm 窗口衰减小，但色散较大，不利于高1550nm 窗口色散为零，但在波分复用时会出现4、B4(G.655)非零色散位移光纤，在 1550nm 窗口衰减低，色散小，大大减小四波混频效应。故其可用于远距离、波分复用、高速系统；5、B3 色散平坦光纤；6、色散补偿光纤。常见 A1

4、类多模：A1a：50 3/125 3 m；A1b：62.5 3/125 3 m； A1c：85 3/125 3 m ；A1d：100 5/140 4 m。康宁 G.655：大有效面积光纤（ LEAF ）；朗讯 G.655：真波光纤；长飞 G.655：保实光纤；住友G.655：纯导光纤；阿尔卡特G.655：特锐光纤。 几何特性：光纤的结构：纤芯包层一次涂覆层纤芯：光纤的中心部分，折射率高于包层，光波主要在纤芯中传输。包层：环绕纤芯的区域，折射率低于纤芯，以提供反射面或光隔离。一次被覆层作用：保护光纤的机械强度；隔绝能够引起微变损耗的外应力。包层直径： 125 2 m 光纤外径： 245 10 m

5、 着色外径： 255 10 m 光纤产生全反射的条件： 入射角大于临界角； 光从折射率大的介质射入折射率 小的介质。模场直径：单模光纤所特有的一个重要参数， 取值和容差范围与光纤的连接损耗和 抗弯特性有着密切的关系， 只传输 LP01（基模），通俗地讲就是单模光纤中光斑的大小。模场就是光纤中基模场的电场强度在空间的分布。因此，单模光纤中的场并不是完全集中在纤芯中， 而是相当部分能量在包层中， 所以不宜用纤芯的几何尺寸作为单模光纤的 特征参数， 而是用模场直径作为描述单模光纤中光能集中的范围。是单模光纤所特有的 参数，给出了保证单模传输的光波长的范围。截止波长：保证单模传输的最低工作波长，是单模

6、光纤的本征参数。G.652 光纤 c11001280nm G.655 光纤 c1480nm光缆 cc1270nm 光缆 cc1470nm当工作波长大于光纤截止波长时，表现为单模传输。纤芯 /包层同心度误差：芯中心与包层中心间的距离。模场同心度误差：模场中心与包层中心间的距离。G.652 模场直径 ( m) 1310nm：9.3 0.5、1550nm:10.5 1.0；包层不圆度2%；模场同心度误差（ m）：1。传输特性：色散：是影响光纤传输的重要参数，由于光纤特性引起光信号畸变。在光纤数字通信系统中， 由于光纤中的信号是由不同频率成分和不同的模式成分来 携带的，这些不同频率成分和不同模式成分的

7、信号传输速度不同，从而引起色散。 色散 其实是一个时延差的概念， 时延差越大，色散就越严重， 常用时延差来表示色散的程度。种类：模间、材料、波导色散。总色散系数是几种色散的总和。大小： G.652:1288-13393.5PS/nm2 km 155018 PS/ nm2 km ITU-T 建议将 G.655 分G.655A：1530-1565 0.1 D 6 PS/ nm2 km G.655B：1530-1565 1-10 PS/ nm2 km 波长色散：在光纤中，光信号的不同波长有不同群速度，引起每单位光信号谱宽的 脉冲展宽， 称为波长色散。 包括材料色散、 波导色散和折射剖面色散。 单模光

8、纤中无模 式色散，只有波长色散和偏振模色散， 且偏振模色散与光信号谱宽无关，波长色散系数 为单位光纤长度的波长色散。模式色散：在多模光纤中， 在同一波长，不同模有不同的群速度而引起的脉冲展宽。材料色散：由于光纤材料的折射率随波长而变化所引起的色散；波导色散：各个模式的传播常数随波长而变化所引起的色散；多模光纤：模间色散材料色散 +波导色散；单模光纤：材料色散、波导色散、无模式色散；偏振模色散（ PMD）：由于光纤的椭圆度或残余应力的原因，改变了光纤的折射率 分布，从而引起基模 LP01 的两个垂直方向的模（即两个偏振模）以不同的速度传输，从而使其到达的时间不同， 其差称为偏振模色散， 它是随波

9、长和时间随机变化的，是一 个统计量。单位 PS/km（PS：皮秒 为 10-12 秒）。引起 PMD 变化的原因：内在原因：是纤芯的椭圆度和残余内应力，它们改变了光纤折射率分布，引起相互 垂直的本征偏振以不同的速度传输，进而造成脉冲展宽。外在原因：在成缆和敷设时的各种作用力，即压力、弯曲、扭转及光缆连接等都会引起 PMD 变化，尽可能减小 PMD 影响，从光纤余长和绞合两个方面控制，余长尽可能小。若一次 余长偏大，会造成管壁对光纤的侧压，而过大的绞合角度也会增加 PMD 的统计值，因此，结合光缆的机械性能和环境性能综合考虑，光纤的非线性效应：光缆的余长要控制在一个适中的范围内。定义：由于使用了

10、光纤放大器（如 EDFA），在 EDFA 所提供的高输出功率和光纤玻璃作用下产生的一种物理光学现象，当光纤中传输的工作波长多， 功率大时， 大的光功率引起信号与光纤的相互作用而产生各种非线性效应。一般分为：受激散射和折射率扰动。受激散射：受激布里渊散射 SBS：是一种由光纤中的光信号和声波之间的相互作用所引起的非 线性现象。受激拉曼散射 SRS：是光信号与石英玻璃光纤中的分子振动的相互作用而引起的非 线性现象。折射率扰动：自相位调制 SPM：是一个脉冲对自身相位的作用而引起的。交叉相位调制 XPM ：是一个脉冲对其它相位的作用而引起的。四波混频 FWM ：是指由两个或三个波长的光波混合后产生的

11、新光波。衰减：定义：由于吸收或散射引起光功率的损失。衰减系数：单位长度上光功率的损耗。引起衰减的原因：材料本身制造缺陷，弯曲、接续等对光能的吸收、散射损耗，其 中散射损耗是主要的。杂质吸收：材料中含有Cu 2+、Fe 2+、Cr3+、OH 离子在光波激励下，易于振动，产生 吸收损耗 电子跃进，吸收光能产生损耗。紫外吸收 本征吸收 红外吸收固有损耗 散射损耗（主要为瑞利散射）光纤波导结构不完善引起损耗 宏弯损耗弯曲损耗微弯损耗附加损耗连接损耗：光纤连接产生损耗宏弯损耗：光纤出现曲率半径比光纤直径大得多的弯曲时造成的光纤附加损耗称为 宏弯损耗，简单讲 远远大于几毫米空间波长的弯曲（宏弯） 。检验方

12、法： 以 37.5mm 半径松绕 100 圈,在 1550nm波长上测得的弯曲附加衰减不大 于 0.5dB。微弯损耗：光纤有几毫米空间波长的弯曲，所引起的损耗，其曲率半径与光纤的几 何尺寸相近似的畸变，在套塑、成缆，以及光纤光缆周围温度变化都会产生微弯损耗。光纤制棒的四种方法：OVD （管外气相沉积法）、VAD （气相轴向沉积法） 、MCVD （改进的化学气相沉 积法）、PCVD（等离子体化学气相沉积法） 。光纤疲劳的定义：由于光纤表面和内部微裂纹和缺陷的存在而使光纤在拉伸应力和 活性气氛（如潮气） 影响下所产生的应力腐蚀现象称为疲劳，光纤的耐疲劳强度对光纤 的寿命起决定性作用。第二节光缆定义

13、：用适当的材料和缆结构，对通信用光纤进行保护，使光纤免受机械和环境的 影响和损坏，适应不同场合。光缆的主要特性：光缆中光纤的传输特性，光缆的机械特性，光缆的环境特性和光 缆的电气特性。机械特性：光缆的拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、卷绕、弯折等。环境特性：温度特性、滴流性能，热老化性能、渗水性能、阻燃、低温下弯曲性能 和冲击性能，耐电痕性能。规格型号的定义、命名（见附件） 。分类：按光纤在光缆中的松紧自由状态不同，分为紧结构、 松结构、半紧半松结构。按缆芯结构分：中心管式、层绞式、骨架式。按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋、水底等。按光缆使用场合：金属加强构件光缆 非金属加强构件光缆 阻燃光

14、缆 按使用环境：室外光缆：适用于架空、管道、直埋，这种光缆填充油膏。室内光缆：适用于建筑物内使用的光缆，不填充油膏。 着色工序：着色目的： 1、增加强度； 2、易于区分，便于接续。固化方式： UV （紫外光固化）和热固化（已不使用）着色模具： 260 5 m 光纤强度筛选：光缆用光纤全长强度筛选试验水平应不低于 0.35GPa(约 0.5%的应 变)，一般为 0.7GPa（约 1%的应变），实施时间为 1S。光纤带：用紫外光固化粘结剂， 将偶数光纤按一定色标在同一平面内平行排列粘结成带，其结构分为边缘粘接型和封包型两种，两端光纤中心距、相邻光纤中心距。套塑工序：考核参数有： 平整度、可分离性和

15、剥离性，纤膏要求： 在高温下不滴流， 低温下不凝固， 充满度应大于 95%；不分油，不析氢。纤膏作用：缓冲，减少光纤间磨擦，改变光纤在松套管中的状态，防潮、防水。松套管作用：起机械缓冲作用，保护涂覆光纤。材料：聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT。主要特性：1、后收缩性能小；2、耐水解性能强；3、线性热膨胀系数小；4、拉伸强度： 55Mpa，弯曲弹性模量为2.2GPa，易加工等性能，5、有良好耐溶剂、耐油、耐化学腐蚀特性，与纤膏和缆膏有很好的相容性，结晶 度高，后收缩小。紧套材料：尼龙 +硅胶或聚脂弹性体（ hytrel）+硅胶。松套紧套区别：松套有利于管中光纤余长的控制。套塑管中余长称为一次余长。定义

16、：指单位长度内光纤比套塑管长出的部分，由套塑过程产生。公式： 纤管3 1000管余长形成的两种方法：张力法和温差法。影响主要因素： 1、放纤张力； 2、牵引轮的直径； 3、前后两段冷却水温差； 4、生产线速度； 5、触变型填充油膏的温度和压力、粘度；和盘式牵引的速度差（张力） 。 成缆绞合工序：6、在双牵引生产线中，履带牵引缆芯组成：松套管、填充绳、阻水材料、扎纱、包带、中心加强件绞合。绞合分 SZ 绞和 S 绞，我公司目前主要采用 SZ 绞。松套管放线张力应力应变公式：公式： 2F：松套管放线张力；E：PBT 管弹性模量（ 2200Mpa(N/mm 2)）；A：松套管截面积。二次余长： 当光

17、缆被拉伸或收缩时， 光纤从松套管中心位置向内侧或外侧移动所能 发生的长度变化。节距是成缆的关键控制要素，绞合节距：右。ADSS 60-65mm；普通层绞 90-150mm 左拉伸余长 = 1（d+2 +1.16 n2 df） 2+h 23 100% （D+d） 2+h 2收缩余长 = （2D+d-2 -1.16 n2 df ） 2+h 21 3 100% （D+d） 2+h2d：中心加强构件直径 D：松套管外径 ：松套管壁厚 n：松套管中光纤芯数 df ：光纤外径 h：绞合节距绞合节距：绞合单元绕轴绞合一周（360 ），沿缆芯轴向移动的距离。绞合率：当光纤单元（松套管）沿中心加强件按一定节距作

18、 SZ 或 S 绞合时，单位 长度上松套管比中心加强件长出的部分。普通层绞缆 3-3.5，ADSS 7-8（有效余长），二次余长的作用是增强光缆的机械 性能抗拉强度，提高温度稳定性能。对温差比较大、敷设环境比较恶劣的光缆设计余长要适当长一些。加强芯的放线张力 180N，加强芯的伸长量应与松套管的伸长量一致。填充绳作用： 1、保证缆芯的圆整度； 2、光缆受到侧压时， 分散力对松套管的作用，从而保护松套管，使光纤处于不受力状态。中心加强芯的作用：为了抵御光缆敷设和应用中可能产生的轴向应力，作用下有较小的应变。要求：有较大的抗张强度和小的延伸率。几种加强件的技术参数对比表：保证光纤和光缆， 在较大的

19、张力参数类别FRP 磷化钢丝芳纶杨氏模量50GPa 190GPa 115GPa 抗拉强度1100Mpa 1570Mpa 2800Mpa 断裂延伸率3.5% 3.0% 2.5% 热膨胀系数/ / -23 10-6/(0100) 缆膏：酸值低，不析氢。特性：与其它材料相容，有良好的化学稳定性和温度稳定性。作用：防止水和潮气渗入光缆。无纺布：张力宜大不宜小，保证缆芯表面平整，不影响外护套质量，使用的无纺布 无搭界，缝隙小。扎纱：固定缆芯的作用。扎纱张力无量化值要既不扎伤管又能保证节距稳定，结头牢固。扎纱节距： ADSS 5-10mm，普通层绞： 20-30mm，不合理的扎纱节距会影响绞合节 距。阻水

20、材料：阻水带、阻水油膏、阻水纱。阻水方式：填充式、半干式。阻水油膏为填充式；阻水带阻水纱为半干式。护套工序：分类：内护套、中护套、外护层 内护套： PE 护套，侧重于防潮。外护套：各种铠装挤上高、中密度聚乙烯或阻燃料、防蚁层等外护层，侧重于抗侧 压和耐磨。材料分为：a低密度聚乙烯（ LDPE）b线性低密度聚乙烯（LLDPE ）c中密度聚乙烯（ MDPE）d高密度聚乙烯（ HDPE）特点：a结晶度低，具有较好的柔顺性、延伸性。d结晶度高，具有较好的刚性、韧性，以及较大的抗张强度，而且模量大，耐 磨性好，有较好的耐环境应力开裂性能和较宽的温度使用范围，与填充油膏的相溶性好。与油膏相溶性由差到好顺序

21、为：a、b、c、d.。芳纶：具有优良的耐高温性能和抗热氧化性能，增强抗拉强度。技术参数：弹性模 量 115GPa，热膨胀系数： -23 10-6/阻水带纵包：保证在缆芯和皱纹钢（铝）带之间的间隙不渗水。挤塑方式可分为：挤压式与挤管式，其区别为：挤压式：出胶速度慢， 偏芯调节困难， 绝缘厚薄不易控制， 挤出的塑胶层结构紧密。挤管式：塑料不是直接压在缆芯上，而是沿着管状尾径部分向前移动，易调偏芯，减小内应力，降低护套的后收缩，先形成管状，然后经拉伸再包覆在缆芯上。热熔胶：防止光缆铠装层径与纵向渗水，对光缆铠装复合带的搭接缝进行粘接，或 用热熔胶作光缆的阻水环代替油膏和阻水带来阻止水对光缆的渗入。作

22、用之一：阻水，保护光纤防止氢损，增加光缆使用寿命。作用之二：用于束管光缆还可以减少套塑管的收缩。后收缩形成机理： 材料的结晶决定了材料的性能， 结晶度高，材料的尺寸稳定性好，后收缩小， PBT 与 PE 材料为半结晶材料，所以存在着一定的后收缩，减小后收缩的方法： 1、合理的挤塑温度和冷却水温度，1#采用热水区和冷水区， 4#采用双层水槽，都是为了使套塑管和护套得到充分冷却减少后收缩；2、模具的配比系数不宜过大。拉伸比：塑料离开挤出模口时圆环截面积 环截面积 S2 之比。S1 与冷却后包覆于芯线上塑料护套的圆其公式为： S=（D3 2- D2 2）/（D5 2- D4 2）D2：模芯外径 D3

23、：模套内径 D4：线芯外径 D5：缆外径配模系数：模套内径与护套外径之比再与模芯承径部分外径与线芯外径比的比。其公式为：D3/ D5 K= D2/ D4复合钢带轧纹的作用：缓冲、耐侧压、抗弯曲。钢、铝带涂塑作用、防潮、增加剥离强度。复合带的搭接宽度为带宽的 20%. 第一节水槽温度为 3045，用温水冷却可减小后收缩，增加包覆力。 检验与试验：测试仪器：OTDR（光时域反射仪） 利用光的背向散射原理作成的一种多功能仪表。检测方法：截断法：基准试验方法 （RTM）。此方法具有破坏性，也不能获得整个光纤长度上的衰减。减。插入损耗法：替代试验方法（ATM ），非破坏性，也不能获得整个光纤长度上的衰反

24、向散射法：替代试验方法（ATM ），测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率，是一种单端测量，较普遍。双向测试光纤衰减的原因：当用OTDR 测试光纤衰减时，有时会由于光纤两端的模场直径不一致， 造成被测光纤与注入光纤的不匹配，而产生一端衰减大， 另一端出现增益现象， 因此测试光纤衰减时要双向测试，取平均值，既减少测试误差， 同时也防止由于光纤本身原因造成的误差。OTDR 测试原理：仪器发送光脉冲， 同时在光脉冲的输入端接收光脉冲的瑞利散射 和菲涅尔反射光，使其变成电信号，并随时间在示波器上显示出来，可测量光纤衰减、长度、接续损耗等。工频火花机：作用：检验护套完整性。要求： 6 倍

25、的护套壁厚 （6KV/mm 壁厚）。当光缆中含有作为导电或传输信号的电导体时，质绝缘强度、绝缘电阻。ADSS 特种试验：1、过滑轮试验；2、盐雾试验；3、舞动试验；4、风激振动试验。要检测光缆中电导体的电阻， 电介光缆长期使用允许的静态弯曲半径为外径的 10 倍，动态为 20 倍；外护层为 53 型、33 型时静态弯曲半径为外径的12.5 倍，动态为 25 倍，外护层为 333 型时静态弯曲半径为外径的 25 倍，动态为 30 倍。具体见下表：护层种类静态弯曲半径动态弯曲半径普通护层10 D 20D 53、33 型12.5D 25D 333 型15D 30D 注：D 为光缆外径光缆允许的最大张

26、力：管道架空的长期拉力 拉力为 1000N，短期拉力 3000N。ADSS 特种试验：600N，短期张力 1500N，直埋的长期1、过滑轮试验； 2、盐雾试验； 3、舞动试验； 4、风激振动试验。当光缆中含有作为导电或传输信号的电导体时要检测光缆中电导体的电阻，电介质绝缘强度，绝缘电阻。以下是几种常见的代号：EDFA掺饵光纤放大器WDM 波分复用 FWM 四波混频 DWDM 密集波分复用 IEC国际电工委员会 ITU-T 国际电信联盟 GB/T推荐性国家标准 YD/T 推荐性邮电部标准 ESCR耐环境应力开裂附件：OTDR光时域反射仪光缆型号命名方法1、型号的组成：由型式和规格两部分组成。2、

27、型式由 5 个部分构成，各部分均用代号表示。其中结构特征指缆芯结构和光缆派生结构特征。1 2 3 4 5 外护层 护套 结构特征 加强构件 分类 3、分类的代号GY 通信用室（野）外光缆。GM通信用移动式光缆。GJ通信用室（局）内光缆。GH通信用海底光缆。GT通信用特殊光缆。4、加强构件的代号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。构件，只表示为金属构件结构特征。（无符号）金属加强构件。F非金属加强构件。如同时有金属和非金属的加强5、缆芯和光缆的派生结构特征的代号。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

28、号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。D光纤带结构。S光纤松套结构 J光纤紧套结构（无符合）层绞结构。X 中心管结构 T填充式结构。 C自承式结构。 B扁平形状 E椭圆形状 Z阻燃结构。6、护套的代号：Y聚乙烯护套 V聚氯乙烯护套 U聚氨脂护套 A铝-聚乙烯粘接护套（简称为 A 护套）S钢-聚乙烯粘接护套（简称为 S护套）W夹带钢丝的钢-聚乙烯粘接护套（简称为 W 护套）7、外护层的代号：第一组表示铠装层，它可以是一位或二位数字理体制，第二组表示外其代号用两组数字表示，被层或外套，它应是一位数字。表 1 铠装层铠装层代号0 无铠装层2 绕包双钢带3 外被层或外套单细圆钢丝33 双细圆钢丝4

29、单粗圆钢丝44 双粗圆钢丝5 皱纹钢带表 2 代号型号外被层或外套1 纤维外被2 聚氯乙烯套3 聚乙烯套4 聚乙烯套加覆尼龙套5 聚乙烯保护 管光缆型号命名一览表光缆结构结构简述中GYXTEY 平行钢丝加强、椭圆形聚乙烯护套中心管式光缆GYXTEW 平行钢丝加强、钢带纵包、椭圆形聚乙烯护套中心管式光缆心GYXTW 平行钢丝加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护套中心管式光缆GYXTA 平行钢丝加强、铝带纵包、聚乙烯护套中心管式光缆管GYXTY33 绞合钢丝加强、聚乙烯护套中心管式光缆GYXTS33 绞合钢丝加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护套中心管式光缆式GYXTA33 绞合钢丝加强、铝带纵包、聚乙烯护套中心管式光缆GYXTY533 绞合钢丝加强、聚乙烯内护套、钢带轧纹纵包、聚乙烯外护套中心管式光缆带GYDXTA 平行钢丝加强、铝带纵包、聚乙烯护套中心管式带状光缆GYDXTW 平行钢丝加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护套中心管式带状光缆状GYDSTA 中心加强、铝带纵包、聚乙烯护套松套层绞式带状光缆光中心加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护