-光纤与光缆课件

博雅力源传输网络原理与技术河南移动网络部1光纤与光缆目录

光同步数字传送体系(SDH)光器件

SDH网同步

SDH传送网波分复用光接入网技术

2光纤与光缆3光在光纤中的传输4

光纤的衰减和色散5

单模光纤的种类1概述2光纤结构6

光缆32、光纤通信优点1)容量巨大

理论上一根光纤的传输带宽达30THz。2)中继距离长

现已实现100公里无中继；若使用光放大器可实现640公里无中继传输。3)保密性能好

光在纤芯中传输，无泄露。4)适用能力强

不怕外界电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲性好。5)体积小、重量轻、便于施工与维护

直埋、架空、水下。

5由纤芯、包层和保护层等构成。1.结构（1）纤芯：石英，即SiO2，纤芯中掺杂折射率稍高的材料，如GeO2，P2O5折射率为n1，光波的传输通道。纤芯包层保护层（2）包层：石英，SiO2,掺杂折射率稍低的材料，如B2O3、F折射率为n2，n2<n1。作用：保持光纤传输性能的稳定；防止光纤间相互串光；构成全反射条件n2<n1，且让很小；增强光纤的机械强度。二光纤结构62.分类按材料分：石英、多成分玻璃、全塑光纤等。按折射率分布及导模数分：阶跃多模光纤、梯度多模光纤和单模光纤等。（3）保护层：保护、防侧压损坏、提高抗扩张强度，延长寿命纤芯包层缓冲层一次涂敷30~150um，材料为硅树脂或聚氨基甲酸乙酯二次涂敷又称套塑，材料为聚乙烯、尼龙等71.光波在介质中的传输光的反射定律：反射角等于入射角。光的折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2反射光入射光θ2θ1θ1纤芯n1包层n2折射光三光在光纤中的传输全反射时，临界角92.光在阶跃光纤中的传播光纤轴线方向纤芯（n1）包层（n2）n1＞n2n0θθ’如果光纤发生弯曲或形变会有什么结果？想一想？如果光线路径不同会有什么结果？此处亦有折射现象10最大接收角和数值孔径最大接收角数值孔径为式中Δ为相对折射率差。按“之”字形传播及沿纤芯与包层的分界面掠过。光在阶跃光纤中的传播路径11（一）光纤的传输衰减线性散射非线性散射结构不完善散射本征吸收杂质吸收衰减吸收衰减散射衰减其它衰减（微弯曲衰减等）四光纤的衰减和色散1.本征吸收指构成光纤的材料本身所固有的吸收作用。纯二氧化硅对光的吸收作用所引起的光纤衰减是比较小的。在600-900nm波长范围稍大，但小于1dB/km；而在1000-1800nm波长范围，几乎为零。132.杂质吸收光纤中杂质对光的吸收作用是造成光纤衰耗的主要原因。二大类：过渡金属离子与氢氧根离子。过渡金属离子包括铜、铁、铬、钴、锰、镍等离子，这些离子在光的作用下会发生震动而吸收光能量；每种离子都有自己的吸收峰波长。过渡金属离子的吸收峰波长都落在600-1800nm波长范围。氢氧根离子对光的吸收峰波长落在1000-1800nm波长范围。143.线性散射衰耗—瑞利散射是指光波的某种模式的功率线性地转换成另一种模式的功率，但光的波长不变。线性散射会把光功率辐射到光纤外部而引起衰耗。瑞利散射是典型的线性散射，它与波长的4次方成反比，即光波长越长，瑞利散射衰耗越小。光纤材料不均匀，会造成其折射率分布不均匀，易产生瑞利散射。1517（二）光纤的色散1.色散的概念就是光脉冲经光纤传输后，所引起的展宽与畸变效应。2.色散的危害会导致光传输质量的劣化，产生码间干扰、发生误码等，从而限制光纤的传输容量。3.色散分类模式色散、材料色散与波导色散。18（1）模式色散光在多模光纤中传输时，存在多种传播模式，由于不同的导模在传输过程中具有不同的传播速度，使输入端同时发送光脉冲信号，到达接收端的时间不同，产生时延，使光脉冲发生展宽与畸变。（2）材料色散指构成光纤的材料对不同波长的光具有不同的色散作用。（3）波导色散指因光纤的波导结构对不同波长的光产生的色散作用。（4）三者关系多模光纤中，三种色散均存在；单模光纤中，仅存在材料与波导色散，不存在模式色散。模式色散比材料色散与波导色散之和还要高出几十倍。192000年ITU-T又对G.652光纤进行了规范与分类，即分为G.652A、G.652B与G.652C/D光纤。G.652A光纤原G.652光纤一样，适用于传输最高速率为2.5Gb/s的SDH系统及以2.5Gb/s为基群的WDM系统。G.652B光纤可用于传输最高速率为10Gb/s的SDH系统及以10Gb/s为基群的WDM系统（C、L波段），其技术指标增加了对偏振模色散的要求，即小于0.5ps/km。G.652C光纤是一种低水峰光纤，它在G.652B光纤的基础上把应用波长扩展到1360-1530nm（C、L、S波段）。212．G.653光纤即1550nm波长性能最佳光纤，又称色散移位光纤。主要应用于1550nm窗口，在1550nm波长区的性能最佳。考虑到网络向超大容量波分复用系统的方向发展，不宜使用G.653光纤。在1550nm波长区域，光纤的色散系数极小，所以特别适合传输单波长、大容量的SDH系统。用它来传输TDM方式的10Gb/sSDH系统是没有问题的，但是用它来传输WDM系统则会迂到麻烦即会出现四波混频效应（FWM）。223．G.654光纤又称1550nm波长衰耗最小光纤，它以努力降低光纤的衰减为主要目的，零色散点仍然在1310nm波长区。4．G.655光纤

又称非零色散光纤。在1550nm波长区域的衰耗系数低达0.15-0.19dB/km，它主要应用于需要中继距离很长的海底光纤通信，但其传输容量却不能太大，如2.5Gb/s系统。在1550nm波长区具有较低的色散（约为G.652光纤的四分之一），以支持TDM10Gb/s的长距离传输而基本上无须进行色散补偿；同时又因为保持了非零色散特性，其低色散值足以抑制四波混频与交叉相位调制等非线性效应，从而可以传输足够数量波长的WDM系统。235．G.656光纤宽带传输非零色散位移光纤2004年7月，ITU－T颁布了宽带光传输用的非零色散位移单模光纤光缆的建议。该建议将宽带光传输用的非零色散位移单模光纤规定为G.656光纤。G.656光纤的特点：可在S+C+L三个波段范围工作。S波段：1460～1530nmC波段：1530～1565nmL波段：1565～1625nm。适用于1460～1625nm的长途干线远距离DWDM的传输。6．色散补偿光纤-DCF优点是在1550nm波长区域有很多的负色散，其主要用于G.652光纤扩容升级至1550nm进行色散补偿。25m1km25光纤的选用原则对光纤的选择必须依据实际需求，综合考虑♦光纤的传输性能(如：衰减、色散、偏振模色散、非线性效应）♦系统单信道速率♦传输距离♦是否采用WDM技术以及是采用DWDM还是CWDM等技术因素

♦兼顾良好的性能价格比26参考标准YD/T908-2000光缆型号命名方法YD5102-2005长途通信光缆线路工程设计规范六

光缆定义：光纤和其他材料、器件组合起来构成一体,这种组合体就是光缆。作用：为光纤提供可靠的机械保护，使之适应外部使用环境。291.光缆的制造过程（1）光纤筛选：选择传输特性优良和张力(0.69Gpa)合格的光纤。（2）光纤染色：应采用标准的全色谱标识，要求高温不褪色、不迁移--涂覆层染色（3）套塑：选用高弹性模量，低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮、防水的凝胶，最后存放几天(不少于两天)--单纤紧套、多纤松套（4）绞合：将数根套塑好的光纤单元与加强单元绞合在一起--缆芯（5）挤制：在缆芯外加护套。 302.光缆的结构和材料基本结构：一般由缆芯、加强构件、填充物和护层等几部分组成，另外根据需要还有防水层、铠装层、绝缘金属导线等。光缆中使用的材料除光纤外，主要可分为下面三大类：（1）高分子材料（聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、PET、PBT等）（2）金属材料：铝带、钢带、钢丝。（3）复合材料：钢-塑复合带PSP、铝-塑复合带PAP。31分类方法种类按所使用光纤分类单模、多模（阶跃型、渐变型）按缆芯结构分类层绞式、骨架式、中心束管式、带式按外护套结构分类无铠装、钢带铠装、钢丝铠装按光缆材料有无金属分类有金属、无金属（全介质）按维护方式分类充油占69％、充气占8％按敷设方式分类直埋、管道、架空、水底、海底按适用范围分类中继、海底、用户、局内3.光缆的分类32层绞式缆芯-古典结构光纤先集合成单元，外部挤制PBT材料的松套管；与中心加强件、护层等绞合成缆。优点：制造容易，光纤保护性能好。 缺点：接续时需要先开缆，再对每个松套管进行开剥。绑带外护套光纤或光纤单元加强芯松套管33中心束管式缆芯中心管内放置经过涂覆的光纤，可达近百根，加强件由缆芯中央移到缆芯外部的护层中。优点：体积小、质量轻、成本低。高强度塑料管6～48芯光纤钢丝

（分散增强）铝纵包PE外护套34骨架式缆芯把光纤放置在塑料骨架的槽中，槽内填充油膏。槽的数目依光纤数设计，6～18槽（可放置上千根光纤）。优点：结构简单，耐压、抗弯性能好。

缺点：制造困难，在我国较少采用。外护套骨架绑带加强芯光纤35带状式缆芯特点：光纤放入塑料带内制成光纤带。优点：容纳光纤数目多，接续可一次完成（100芯以上）。应用：满足接入网密集布放光纤的需要，可同时多芯熔接。

加固线外护套带状光纤364.光缆程式选择（1）光缆芯数的选定（2）光缆的结构程式选择张力和侧压力护层结构选择架空和管道光缆(简易塑料管道)为：铝塑复合防潮层+PE外护层直埋光缆为：防潮层+PE内护层+钢带铠装层+PE外护层水底光缆为：防潮层+PE内护层+粗钢丝铠装层+PE外护层37考虑因素：地段环境、敷设方式和保护措施。(1)直埋光缆：PE内护层+防潮铠装层+PE外护层防潮层+PE内护层+铠装层+PE外护层宜选用GYTA53、GYTA33、GYTS、GYTY53(2)管道或采用塑料管道保护的光缆：防潮层+PE外护层宜选用GYTA、GYTS、GYTY53、GYFTY(3)架空光缆：防潮层+PE外护层，

宜选用GYTA、GYTS、GYTY53、GYFTY、ADSS、OPGW(4)水底光缆：GYTA33、GYTA333、GYTS333、GYTS43；(5)局内光缆：阻燃材料外护层385.光缆的端别与纤序识别（1）A端和B端的识别（2）纤序识别（十二色全色谱）光纤号123456789101112色谱蓝桔绿棕灰白红黑黄紫粉红天蓝

面对光缆的横截面，由领示光纤（或导电线或填充绳），以红-绿（或蓝-黄）顺时针为A端；逆时针为B端。根据光缆外护层标注的长度数字识别：数小为A端，大为B端。规定：长途光缆线路，北(东)为A端，南(西)为B端市话光缆，汇接局为A端，分局为B端；汇接局间，局号小为A端，局号大B端；无汇接局城市，容量大的中心局为A端，对方为B39小结与作业1、光纤通信具有怎样的特点？2、光纤的结构是怎样的？3、光纤是怎样分类的？4、光在阶跃型多模光纤、阶跃型单模光纤、渐变型光纤中的传播途径分别是怎样的？5、光纤的最主要传输参数有哪些？6、光纤的衰减主要包括哪些部分？7、什么叫色散？光纤的色散包括哪些部分？色散具有什么危害？8、多模光纤与单模光纤受色散的影响是否相同？传输特性