光纤光缆知识培训

第一页，共六十六页，2022年，8月28日Page2第一部分光纤通信简介第二部分光纤知识介绍第三部分光缆知识介绍第二页，共六十六页，2022年，8月28日Page3一、光纤通信简介光纤通信特点；光纤通信原理；3.影响因素；4.波段划分第三页，共六十六页，2022年，8月28日Page4以光波传送信号，以光纤为传送介质的通信方式称为光纤通信。信息容量大传输损耗低，无中继距离远；材料丰富；抗电磁干扰；串话小，保密性好；体积小、质量轻；耐化学腐蚀，适用于特殊环境光纤通信的优点：1.光纤通信特点第四页，共六十六页，2022年，8月28日Page5发送端接收端光纤

对来自信息源的信号进行调制，变换成光信号。

把光信号还原。光通信系统的原理是通过一条光纤将一个信号传送到远端的接收机上。在发送端，电信号被转换到光域，并且在接收端被转换回原来的电信号。2.光纤通信原理光纤通信系统包括光纤光缆、系统、器件。第五页，共六十六页，2022年，8月28日Page6有三个主要的因素能够影响光通信系统中的光传输。光通信的影响因素：3.影响因素衰减：当光通过光纤传输时，由于吸收、散射以及其他辐射损耗，它将损失能量。在某一点，功率电平可能会变得太弱，以至于接收机不能分辨出光信号与背景噪声。带宽：由于光信号是由不同频率组成的，光纤将会限制最高与最低频率，并且将会限制信息承载容量。色散：当光信号通过光纤传输时，光脉冲将会扩散或者展宽，并且将会限制超高比特率上或者通过超长距离传输的信息承载容量。第六页，共六十六页，2022年，8月28日Page7波段简称说明范围(nm)O-bandOriginal1260to1360E-bandExtended1360to1460S-bandShortwavelength1460to1530C-bandConventional1530to1565L-bandLongwavelength1565to1625U-bandUltralongwavelength1625to16754.波段划分第七页，共六十六页，2022年，8月28日Page8二、光纤知识介绍光纤基本知识；光纤分类标准；光纤性能参数；第八页，共六十六页，2022年，8月28日Page91.1光纤基本结构;1.2光纤传输原理；1.光纤基本知识第九页，共六十六页，2022年，8月28日Page10芯层包层缓冲层保护层(core)(cladding)(coating)光纤结构示意图光纤结构一般是双层或多层的同心圆柱体。中心部分是纤芯，纤芯以外的部分称为包层。纤芯的作用是传导光波，包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。1.1光纤基本结构第十页，共六十六页，2022年，8月28日Page11n1n21.2光纤传输原理

光波在光纤中是以全反射的形式传播的。光波在光纤中实现全反射的条件是：光纤纤芯的折射率一定要大于光纤包层的折射率。进入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时，入射角应大于临界角。第十一页，共六十六页，2022年，8月28日Page122.光纤分类标准GB15972IEC793ITU光纤名称A1aA1aG.65150μm多模光纤A1bA1b62.5μm多模光纤B1.1B1.1G.652A,B非色散位移单模光纤B1.2B1.2G.654截止波长位移单模光纤B1.3B1.3G.652C,D波长扩展单模光纤B2B2G.653色散位移单模光纤B3B3色散平坦单模光纤B4B4G.655A,B非零色散位移单模光纤第十二页，共六十六页，2022年，8月28日Page13多模光纤定义：具有大的芯径(50或62.5μm)

，能够采用不同的传输路径（多个模式）来传输的光纤。优点：容易与光源以及其他光纤进行耦合，光源（发射机）成本低，并且具有简单的连接与熔接特性。缺点：具有相对较高的衰减、低带宽，使得光在多模光纤内的传输被限制于短距离。应用：主要应用在接入网和局域网等短距离场合。第十三页，共六十六页，2022年，8月28日Page14单模光纤定义：芯径较小（9um)，只能采用一种传输路径（单个模式）来传输的光纤。优点：消除了模式色散，衰减小，传输距离远,大带宽，能在超长距离上承载10Gbit/s与40Gbit/s信号。缺点：不能与光源以及其他光纤进行耦合，光源（发射机）成本高。应用：主要应用在长途骨干网、城域网、接入网等场合。第十四页，共六十六页，2022年，8月28日Page15多模光纤vs单模光纤多模单模光纤成本昂贵不太昂贵传输设备基本的、成本低更昂贵（激光二级管）衰减高低传输波长850nm到1300nm1260nm到1640nm使用芯径更大，易于处理连接更复杂距离本地网络（<2km）接入网/中等距离/长距离网络（>200KM）带宽有限的带宽（短距离内为10Gb/s）几乎无限的带宽（对于DWDM为>1Tb/s）结论光纤更昂贵，但是网络开通相对不昂贵提供更高的性能，但是建立网络很昂贵第十五页，共六十六页，2022年，8月28日Page16光纤应用ITU标准光纤类型适用场合G.651多模多模光纤，适合光波波长为850nm/1310nm短距离传送（局域网）G.652单模适合光波波长为1310nm~1550nm(接入网）G.653单模适合光波波长为1550nm长距离传送（主干网，海底光缆）G.654单模适合光波波长为1550nm长距离传送（海底光缆,不支持DWDM）G.655单模适合光波波长为1550nm长距离传送（主干网，海底光缆,支持DWDM）备注：各种光纤由于模场直径不一样，因而不能混用（影响光纤接续时的纤芯对中），同时由于长距离传送光缆价格较高，在接入网一般不会采用，接入网用光纤一般均为G652.第十六页，共六十六页，2022年，8月28日Page173.光纤性能参数3.1几何尺寸参数3.2光学及传输特性参数3.3机械及环境性能参数3.4光纤的主要限制因素第十七页，共六十六页，2022年，8月28日Page18光纤的几何尺寸参数

纤芯直径纤芯/包层同心度包层外径(d={dx+dy}/2)

包层不圆度(|dmax-dmin|/d)

涂层外径包层/涂层同心度光纤翘曲度RdxdyR3.1几何尺寸参数第十八页，共六十六页，2022年，8月28日Page19光纤几何尺寸参数典型值

纤芯直径(多模光纤)：

纤芯直径(单模光纤)：

纤芯/包层同心度：

包层外径：

包层不圆度：

涂层外径：

包层/涂层同心度：62.5/50m8～10m1.0m125m2m2%245m10m15m

光纤翘曲度：2m第十九页，共六十六页，2022年，8月28日Page20

衰减系数

色散系数

截止波长

弯曲损耗

偏振模色散

模场直径3.2光学及传输特性参数第二十页，共六十六页，2022年，8月28日Page21模场直径：高斯分布的单模光纤，模场直径是光场幅度分布1/e处各点所围成圆的直径，也等于光功率分布1/e2处各点所围成圆的直径。模场直径第二十一页，共六十六页，2022年，8月28日Page22衰减系数

＝10log(P0/PL)/L（dB/km）这里； P0输入光功率

PL经过L长度的光纤后的输出光功率

L传输距离P0PLL衰减系数第二十二页，共六十六页，2022年，8月28日Page23衰减(dB/km)波长(nm)131015500.360.20单模光纤的典型谱衰耗OH-吸收峰(又称为：水峰)第二十三页，共六十六页，2022年，8月28日Page24色散系数：光纤的色散分为模间色散（多模光纤的模式色散）和单模光纤的模内色散（材料色散和波导色散），而造成光在相同传输介质中的传播速度不同的现象。其程度用色散系数进行反映。色散系数第二十四页，共六十六页，2022年，8月28日Page2584-401200-818001400150016001700132nm4色散D(ps/(nm•km)波长(nm)1 非色散位移光纤2 色散位移光纤3 色散平坦光纤4非零色散位移光纤不同单模光纤的色散曲线第二十五页，共六十六页，2022年，8月28日Page26截止波长：光纤作为单模光纤工作的最短波长。工作波长超过此波长时，只能传输基模，此时光纤为单模光纤；工作波长低于此波长时，除基模外，高次模也可传输，此时光纤为多模光纤。截止波长第二十六页，共六十六页，2022年，8月28日Page27弯曲损耗：

宏观弯曲损耗：是指光纤在以远远大于光纤外径的曲率半径弯曲时，所引入的附加损耗。

微观弯曲损耗：是指光纤受到不均匀应力的作用，光纤轴产生的微小不规则弯曲所引入的附加耗。弯曲损耗第二十七页，共六十六页，2022年，8月28日Page28偏振模色散：

基模包含两个正交的矢量，这两个偏振矢量在传播过程中会产生时延，从而引入偏振模色散偏振模色散（PMD）第二十八页，共六十六页，2022年，8月28日Page29

偏振模色散：光学及传输特性参数典型值

衰减系数：

色散系数：

截止波长：

弯曲损耗：1310nm波长处：0.36dB/km1550nm波长处：0.22dB/km1310nm波长处：0ps/(nm•km)1550nm波长处：19ps/(nm•km)cc1260nm以75mm为直径松绕100圈1550nm波长处附加衰减：0.05dBPMD0.5ps/(km)1/2

模场直径：1310nm:8-10m;1550nm:9-11m第二十九页，共六十六页，2022年，8月28日Page30

光纤温度衰减特性

光纤浸水性能

光纤老化性能-60oC~+85oC下附加衰减：0.05dB/km23oC下，浸水14天后附加衰减：0.05dB/km

温度湿度衰减特性-10oC~+85oC，98%RH下附加衰减：0.05dB/km85oC下老化一个月后附加衰减：0.05dB/km3.3机械及环境性能参数第三十页，共六十六页，2022年，8月28日Page31

光纤的主要限制因素：衰减（Attenuation）色散（Dispersion）偏振模色散（PolarizationModeDispersion）3.4光纤的主要限制因素第三十一页，共六十六页，2022年，8月28日Page32反映光信号损失的特性限制了传输的距离原因：—

吸收:紫外吸收、红外吸收—

散射：受激布里渊散射、受激拉曼散射、瑞利散射

发射端光纤接收端衰减（Attenuation）第三十二页，共六十六页，2022年，8月28日Page33目前的技术已经基本上达到了光纤衰减的理论极限光纤放大器的出现解决了衰减对光纤系统的限制单信道全光中继数字通信光--电--光中继的数字通信目前实用化的光纤放大器中主要有：掺铒光纤放大器（EDFA）半导体光放大器（SOA）光纤拉曼放大器（FRA）第三十三页，共六十六页，2022年，8月28日Page34反映脉冲展宽的特性限制了传输容量的大小和传输距离的距离原因：不同的波长具有不同的速度发射端光纤接收端色散（Dispersion）第三十四页，共六十六页，2022年，8月28日Page35速率1550nm（G.652）1550nm（G.655）1310nm（G.652）2.5Gb/s928km4528km6400km10Gb/s58km283km400km20Gb/s14.5km70km100km40Gb/s3.6km18km25km受色散限制的无中继距离大致理论值对高速传输系统来说，色散并非越小越好，否则会存在非线性效应，降低系统性能；色散斜率同样重要，大的斜率会导致边缘信道的色散累积量差别的增大，同样会影响系统性能。第三十五页，共六十六页，2022年，8月28日Page36反映脉冲展宽的特性，统计量限制了传输容量的大小和传输距离的距离原因：极化模的轴向传输速度不同偏振模色散（ＰＭD）第三十六页，共六十六页，2022年，8月28日Page37在单模光纤传输中，光波的基模含有两个相互垂直的偏振模。如果光纤的几何尺寸具有理想的均匀对称性而且没有应力，这两个偏振模将以相同的速率在光纤中传播，到达光纤另一端的时间也没有任何延迟。但在实际的光纤中，这两个偏振模以不同的速率传播，因而到达光纤另一端就存在一个时间差，单位长度上的时间差就称为PMD系数。

第三十七页，共六十六页，2022年，8月28日Page38采用PMD补偿器件导致PMD产生的原因

1、内在的：芯层、包层的圆度；芯/包层同心度；玻璃表面应力；涂料的不圆度和同心度……2、外在的：受挤压；弯曲；扭曲……第三十八页，共六十六页，2022年，8月28日Page39受PMD限制的无中继距离大致理论值PMD链路值小于0.2即可满足目前40G的传输第三十九页，共六十六页，2022年，8月28日Page40二、光缆知识介绍光缆基本知识；华为光缆系列；第四十页，共六十六页，2022年，8月28日Page411.1光缆的定义1.2光缆型号命名规则1.3性能寿命影响因素1.4光缆设计基本原则1.5光缆的分类1.6光缆的性能参数1.光缆基本知识第四十一页，共六十六页，2022年，8月28日Page42

光缆:用适当的材料和缆结构，对通信光纤进行收容保护，使光纤免受机械和环境的影响和损害，适应不同场合使用。

1.1光缆的定义SlottedCoreopticalcable骨架式光缆CentralTubeopticalcable中心束管式光缆LooseTubeopticalcable层绞式光缆Ribbonopticalcable带状光缆常见光缆结构如下：第四十二页，共六十六页，2022年，8月28日Page43分类护套加强构件结构特征外护层光纤芯数光纤类型GY－室外光缆GJ－室内光缆GH－海底光缆GR－软光缆GS－设备内光缆GT－特殊光缆无符号－金属加强件F－非金属加强芯（FRP）H－非金属加强芯＋芳纶丝G－金属重型加强件D－光纤带结构G－骨架槽结构X－中心管式结构T－油膏填充结构Z－阻燃C－自承式结构8－8字型结构Y－PE（聚乙烯）护套A－铝带纵包＋PE护套（简称A护套）S－钢带纵包＋PE护套（简称S护套）W－钢带纵包＋夹带平行钢丝的PE护套（W护套）M－铝带纵包＋夹带平行钢丝的PE护套（M护套）33－钢丝铠装＋PE护套53－钢带铠装＋PE护套54－钢带铠装＋PE护套＋尼龙63－芳纶铠装＋PE护套333－双层钢丝铠装＋PE护套A1a－50/125多模光纤A1b－62.5/125多模光纤B1.1－G.652B单模光纤B1.3－G.652D低水峰单模光纤B4－G.655单模光纤光纤数量

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

－

Ⅵ

Ⅶ53+33－钢带铠装＋PE护套＋钢丝铠装＋PE护套1.2光缆型号命名规则第四十三页，共六十六页，2022年，8月28日Page44光纤表面裂缝微弯损耗光纤断裂衰耗增加侧应力裂缝扩展★应力★潮气★氢气1.3光缆性能寿命影响因素第四十四页，共六十六页，2022年，8月28日Page45纤膏松套管单根加强芯缆膏余长控制阻水纱、阻水带金属带纵包PE护套提供机械保护避免光纤受力阻止潮气侵入严格挑选材料控制材料析氢＋反应析氢径向防水轴向防水1.4光缆设计的基本原则第四十五页，共六十六页，2022年，8月28日Page46按光纤在光缆中的状态分：紧结构、松结构、半松半紧结构按缆芯结构分：中心管式、层绞式、骨架式按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋和水底光缆按光缆使用环境场合分：室外光缆、室内光缆

1.5光缆的分类第四十六页，共六十六页，2022年，8月28日Page471：拉伸（应力应变、破断力）；2：压扁；3：冲击（低温下冲击）；4：弯曲（反复、动静态、低温下弯曲）；5：振动；6：曲绕；7：扭转；8：卷绕；9：风振；10：舞动：11：过滑轮试验；12：护套磨损；13：标志磨损。光缆的机械特性参数：1.6光缆的性能参数第四十七页，共六十六页，2022年，8月28日Page481：温度循环；

2：浸水；

3：滴流；

4：渗水；

5：燃烧；

6：护套高温下的一致性

7：护套耐电痕试验。光缆的环境特性：第四十八页，共六十六页，2022年，8月28日Page49拉伸（应力应变、破断力）：短期拉伸是考量施工时承受牵引的能力，长期拉伸是考量光缆施工后正常工作时承受纵向牵引的能力。应力应变考量自承式架空光缆承受纵向应力的光缆变化的大小；破断力则考量电力光缆拉断时所能承受的力值能力。压扁：短期压扁考量施工时光缆承受各种侧压因素（汽车、人员）的抗侧压能力，长期压扁考量施工后光缆受种种侧压因素（挤压、土地板结）抗侧压的能力。冲击：考量光缆在施工时泥土或石块对光缆的冲击能力。光缆参数的意义：第四十九页，共六十六页，2022年，8月28日Page50弯曲（反复弯曲、动静态弯曲、低温下弯曲）反复弯曲考量光纤在施工时所能承受的抗反复弯曲能力。动静态弯曲考量光缆在施工时或施工后所能承受的抗弯能力。低温下弯曲考量在低温下光缆（主要是护套）的抗弯能力。振动：考量光缆在桥梁、铁路等振动较大的场合的抗振能力。曲绕：该参数考量光缆在施工中是否有韧性。扭转：该参数考量光缆在施工中盘缆、接头等抗扭的能力。第五十页，共六十六页，2022年，8月28日Page51卷绕：考量施工时倒盘、过施工滑轮等的能力。风振：考量自承式光缆在工作时抗通常风力的能力。舞动：考量自承式光缆在工作时抗较大风力的能力。过滑轮试验：考量光缆通过滑轮施工的能力。护套磨损：考量光缆在施工过程中抗护套磨损的能力。标志磨损：考量光缆在施工（主要是管道、架空方式）后护套标识的耐磨能力。主要为质量事故的方便处理。温度循环：考量光缆在所要求的温度下正常工作的能力。重要性依次而降低：特殊高低温场合，架空缆、管道缆、直埋缆、室内缆。第五十一页，共六十六页，2022年，8月28日Page52浸水：水渗入（过）光缆护套的能力。滴流：填充式光缆的纤膏和工艺性能，它关心光缆在高温下纤膏不能过稀。渗水：考量阻水材料和工艺性能，它关心光缆在直埋方式或管道方式施工后接续前水是否能通过端头进入光缆。燃烧：考量光缆的抗延燃以及燃烧后烟气量大小。通常要考虑护套的阻燃性能。护套高温下的一致性：考量室内缆在高温下光缆的纵向一致性。护套耐电痕试验：考量ADSS光缆抗电腐蚀的性能。第五十二页，共六十六页，2022年，8月28日Page532.华为光缆系列2.1室外光缆2.2带状光缆2.38字光缆2.4室内光缆2.5两用光缆2.6特殊光缆第五十三页，共六十六页，2022年，8月28日Page542.1室外光缆主用于干线和城域网的直埋、管道、架空建设黑色PE护套双面涂塑钢带阻水带平行加强钢丝光纤光纤油膏松套管黑色PE护套铝(钢)塑复合带阻水带充油松套管铠装钢丝光缆油膏GYXTW2~12GYXTA(S)2~12黑色PE护套双面涂塑铝(钢)带扎纱金属加强件充油松套管光缆油膏外PE护套涂塑钢带扎纹铠装阻水带金属加强件充油松套管铝塑复合带内PE护套GYTA(S)2~216（96）GYTA532~216第五十四页，共六十六页，2022年，8月28日Page552.2带状光缆GYDXTW8~432GYDTA(S)36~648GYDTA5336~576GYDGA48~480黑色PE护套涂塑皱纹钢带阻水带平行加强钢丝光纤带光纤油膏充油松套管黑色PE护套双面涂塑铝（钢）带金属加强件小PE填充绳光缆油膏充油松套管外黑色PE护套涂塑钢带铠装阻水带内黑色PE护套双面涂塑铝带金属加强件光缆油膏充油光纤带松套管小PE填充绳肋标4芯带涂塑铝带阻水带中心加强芯骨架PE外护套撕裂绳主用于大芯数高度密集的城域骨干网络的建设第五十五页，共六十六页，2022年，8月28日Page562.3“8”字光缆该光缆将缆芯部分和钢丝吊线集成到一个“8”字形的PE护套内，形成自承式结构，在敷设过程中无需架设吊线和挂钩，施工效率高，施工费用低。可以十分简单地实现电杆与电杆之间、电杆与楼宇之间、楼宇与楼宇之间等的架空敷设。承重钢丝黑色PE护套吊带黑色PE护套涂塑钢(铝)带铠装光缆油膏金属加强件阻水带充油光纤松套管大8字光缆GYTC8S(A)4~144钢绞线吊带黑色PE护套阻水带松套管光纤油膏小8字光缆GYXTC8Y2~12第五十六页，共六十六页，2022年，8月28日Page57主要用于楼宇内局域网建设，楼内垂直布线PVC护套900μm紧套光纤芳纶丝紧套光纤中心加强构件芳纶丝外护套光纤纤芯光纤包层光纤涂覆层紧套缓冲层外护套紧套光纤芳纶丝芳纶丝涂覆光纤紧套层外护套外护套紧套光纤芳纶丝紧套光纤中心加强芯芳纶丝子单元护套PVC外护套芳纶丝光纤带PVC外护套2.4室内光缆第五十七页，共六十六页，2022年，8月28日Page58主用于楼宇间、楼宇内局域网或FTTH建设阻水纱紧套光纤芳纶丝抗紫外线外护套2.5室内外两用光缆

阻水纱紧套光纤PVC内护套阻水材料芳纶丝抗紫外线外护套撕裂绳1～12芯紧套非金属加强芯阻水材料抗紫外线外护套撕裂绳第五十八页，共六十六页，2022年，8月28日Page592.6特殊光