综合布线基础知识讲义一一

10.1光纤结构和类型10.2光纤传输原理10.3光纤传输特性10.4光缆10.5光纤特性测量方法第十

章光纤和光缆返回主目录第十

章光纤和光缆10.1光纤结构和类型

10.1.1光纤结构光纤（OpticalFiber）是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。

返回n1n2n2n1n2纤芯包层涂覆层护套结构—两个同轴区，内区称为纤芯，外区称为包层。通常，在包层外面还有一层起支撑保护作用的套层。图10.1光纤的外形纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。

设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。纤芯和包层的相对折射率差

Δ=（n1-n2）/n1

的典型值，一般单模光纤为0.3%~0.6%，多模光纤为1%~2%。Δ越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量却越小。

10.1.2光纤类型

实用光纤主要有三种基本类型突变型多模光纤（StepIndexFiber,SIF）渐变型多模光纤（GradedIndexFiber,GIF）单模光纤（SingleModeFiber,SMF）

图2.2三种基本类型的光纤(a)突变型多模光纤；(b)渐变型多模光纤；（c）单模光纤

n2n1多模阶跃光纤nr多模梯度光纤n2n1单模梯度光纤单模光纤和多模光纤

图2.3典型特种单模光纤

(a)双包层；(b)三角芯；(c)椭圆芯

渐变型多模光纤的带宽可达1~2GHz·km，适用于中等容量（34~140Mb/s）中等距离（10~20km）系统。

大容量（565Mb/s～2.5Gb/s）长距离(30km以上)系统要用单模光纤。特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平。10.2光纤传输原理

在极限介质空间尺寸>>波长λ条件下，可以用几何光学的射线方程作近似分析。几何光学的方法比较直观，容易理解，但并不十分严格。

10.2.1几何光学方法1.突变型多模光纤（SIF）

图2.4突变型多模光纤的光线传播原理以突变型多模光纤的交轴(子午)光线为例，进一步讨论光纤的传输条件。设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1，纤芯中心轴线与z轴一致，如图2.4。光线在光纤端面以小角度θ从空气入射到纤芯(n0<n1)，折射角为θ1，折射后的光线在纤芯直线传播，并在纤芯与包层交界面以角度ψ1入射到包层(n1>n2)。改变角度θ，不同θ相应的光线将在纤芯与包层交界面发生反射或折射。根据全反射原理，存在一个临界角θc，当θ<θc时，相应的光线将在交界面发生全反射而返回纤芯，并以折线的形状向前传播，如光线1。根据斯奈尔(Snell)定律得到n0sinθ=n1sinθ1=n1cosψ1(2.1)当θ=θc时，相应的光线将以ψc入射到交界面，并沿交界面向前传播(折射角为90°)，如光线2，当θ>θc时，相应的光线将在交界面折射进入包层并逐渐消失，如光线3。由此可见，只有在半锥角为θ≤θc的圆锥内入射的光束才能在光纤中传播。定义层临界居角θc的正戚弦为下数值葵孔径(N什um甩er丈ic刘al严A淹pe纯rt针ur市e,篮N歉A)。根游据定纷义和仆斯奈尽尔定梯律式中Δ=止(n1-n2)/熊n1为纤取芯与粉包层辞相对幸折射糖率差刘。设Δ=刮0.场01，n1=1刑.5，得述到NA桌=0酸.2装1或θc悼=1左2.阔2°。NA表示换光纤源接收永和传曲输光备的能台力，NA古(或θc补)越大翠，光无纤接阅收光喇的能悲力越邪强，顾从光日源到车光纤宏的耦倦合效曲率越耳高。侦对于膨无损谷耗光脸纤，锹在θc内的铸入射抵光都抹能在伍光纤丢中传炎输。NA越大协，晌纤芯被对光芳能量态的束帝缚越存强，惨光纤森抗弯屈曲性猛能越葵好。但NA越大额经筒光纤玩传输浪后产安生的众信号糠畸变初越大屑，因膀而限积制了乡丰信息恒传输少容量盈。所寸以要里根据解实际夕使用稳场合谁，选千择适买当的NA。现在仔我们遇来观柄察光巴线在仔光纤隙中的役传播罢时间搭。入浆射角事为θ的光择线在史长度敏为L泡(o搁x)的光翠纤中跑传输耽，所艺经历庙的路在程为l(o熄y)，朵在θ不大武的条伙件下缎，其皮传播赶时间关即时帽间延拨迟为式中c为真毯空中淘的光坊速。由式(2蠢.4贷)得到芝最大本入射搂角(θ宁=θ禽c)和最脚小入绘射角(θ亏=0揪)的光仆线之柳间时慕间延决迟差加近似现为注意四：n0si呜nθ=n1si帆nθ1=n1co敏sψ1这种微时间崇延迟赢差在朋时域疗产生但脉冲盖展宽蒸，或柏称为宽信号幼畸变以。设光务纤NA软=0挥.2副0，n1=1属.5，L=钓1无km，计算怪得到朱脉冲熊展宽Δτ眯=4习4n津s，相惊当于10纯MH泉z·高km左右企的带伍宽。2.渐变起型多魔模光映纤渐变神型多急模光角纤具霉有能故减小症脉冲铜展宽协、增插加带匹宽的男优点姑。石渐变景型光向纤折拍射率独分布鸟的普追遍公姻式为桌n1［1-鞋Δ］=n违2闷沃r殿≥a0≤聚r≤悠an(姑r)闻=式中漆，n1和n2分别标为纤价芯中死心和辫包层千的折驾射率株，r和a分别渡为径置向坐往标和更纤芯咬半径抚，Δ=桑(n1-n2)/莲n1为相冶对折捕射率触差，g为折酿射率拉分布径指数汪。在g→深∞，(r悼/a围)→代0的极俘限条船件下阳，表言示突帮变型斥多模不光纤捐的折川射率卧分布围。g=皱2，n(殃r)按平瓜方律(抛物尽线)变化巨，表榴示常名规渐桥变型除多模肝光纤裙的折距射率梁分布而。具有痰这种疾分布俊的光循纤，赵不同控入射婶角的瓣光线帽会聚财在中翅心轴跑线的代一点根上，本因而鞭脉冲本展宽而减小劝。nr多模梯度光纤由于愚渐变灿型多恋模光筛纤折苹射率睡分布猾是径统向坐枣标r的函浇数，柜纤芯铃各点服数值桨孔径孔不同屿，所没以要猛定义验局部择数值屠孔径NA左(r剖)和最唉大数墓值孔田径NA功ma简x图2.来5渐变守型多哨模光灯纤的柜光线亡传播吸原理选用漠圆柱销坐标(r晨,布φ，z)，渐神变型供多模乖光纤岛的子桃午面(r苏-兄z倒)渐变芳型多独模光险纤的明光线汉轨迹宫是传松输距跌离z的正讽弦函鱼数，售对于遗确定当的光胜纤，规其幅剖度的双大小薯取决垃于入盐射角θ0，叔其周撒期Λ=摄2π宋a削/，取决中于光恳纤的肃结构串参数(a宗,张Δ)，虽而与聋入射仿角θ0无关泡。这说夸明不森同入什射角有相应宿的光标线，馋虽讽然经售历的叹路程吨不同加，但丽是最碧终都绒会聚坐在P点上帆，这死种现伙象称润为自聚昌焦(S建el痰f丝式Fo赚cu阴si树ng情)效应。驾渐变验型多降模光竞纤具妙有自掀聚焦悉效应集，不两仅不惨同入馒射角乔相应秋的光代线会鹅聚在叔同一贷点上孙，而保且这谱些光印线的崖时间辽延迟朋也近贼似相值等。nr多模梯度光纤10扫.2光纤强传输族原理要详由细描溉述光阻纤传渗输原凡理，舌需要猫求解扬由麦献克斯尚韦方蓄程组士导出烟的波剪动方毛程。窄但在巨极限(波数k=艳2π稀/λ非常痛大，挑波长λ→灯0)条件蛙下，补可以竟用几务何光午学的幅射线句方程匙作近施似分百析。嚼几何披光学腰的方娘法比陆较直瓶观，朋容盆易理页解，爪但题并不牌十分便严格闲。不泥管是洪射线猪方程泛还是财波动降方程峰，数渠学推哨演都消比较毕复杂碌，条我们由只选伤取其支中主软要部泊分和悲有用社的结订果。10沫.2疲.2光纤娇传输墙的波菜动理乓论虽然粪几何柔光学好的方是法对唇光线启在光巨纤中粮的传夺播可拢以提察供直饲观的呢图像粗，但才对光喷纤的央传输饶特性碑只能怪提供冤近似爸的结掩果。爱光波舟是电喝磁波钳，只朱有通找过求挖解由麦克寄斯韦打方程滩组导出呢的波沾动方盯程分芝析电竟磁场摆的分堆布(传输器模式)的性直质，交才能凤更准粪确地迅获得疫光纤纠的传谜输特你性。1.波动扬方程包和电辱磁场认表达折式设光鸽纤没太有损昨耗，狡折射猴率n变化胡很小束，在祖光纤次中传算播的材是角坦频率锄为ω的单砖色光域，电签磁场允与时缝间t的关李系为ex很p(腊jω过t)，则标量孔波动滤方程为式中繁，E和H分别短为电探场和夜磁场光在直粥角坐先标中脸的任挪一分灭量，c为光映速。乐选用兆圆柱驻坐标(r温,参φ，z)，使z轴与墙光纤社中心怪轴线泡一致臂，弟将式(2迹.1稳8)在圆蒙柱坐带标中展开建，得联到电寇场的z分量Ez的波扛动方辟程为(磁场摇分量Hz方程搬的形家式完脱全相止同)：(2嫩.1舟8)(2宰.1篮9)把Ez外(r携,衫φ,递z辰)分解细为Ez丑(r给)、Ez坚(φ铜)和Ez娇(z辛)。设光臂沿光赶纤轴许向(z轴)传输违，其传输闻常数守为β，则Ez狐(z挪)应为ex忍p(绪-j榆βz态)。由于俩光纤现的圆效对称早性，Ez侨(φ摘)应为冈方位老角φ的周眯期函打数，者设为ex舒p(奖jv瞧φ)，v为整司数。现在Ez器(r魔)为未仪知函甜数，群利用糊这些场表达裤式，翅电黄场z分量慨可以纷写成Ez娃(r葛,φ努,裙z)设=E惨z(护r)什ex雨p[沿j(鱼vφ盼-β象z)叠](2弦.2指0)连把式(2桶.2碌0)代入覆式(2崭.1呈9)得到式中问，k=墓2π度/λ忘=2波πf劈燕/c您=ω猎/c，λ和f为光脊的波轰长和衫频率乏。今这样的就把放分析谜光纤乔中的菊电磁熊场分眉布，拐归结瓶为求解方贝塞毒尔(饱Be知ss粪el愧)方程(2她.2摩1)。须设纤范芯(0拾≤r功≤a融)折射骆率n(叙r)泄=n1，包爱层(r秧≥a甘)折射苏率n(械r)揉=n2，实溜际上智突变染型多节模光腥纤和杰常规芦单模猾光纤者都满翠足这爱个条解件。盈为森求解泄方程(2击.2饥1)，引新入无导量纲垫参数u,虾w和V。(2单.2亡1)w2=a2(β2-n22k2)V2=u2+w2=a2k2(n21-n22)利用浑这些谱参数貌，饺把式(2厉.2端1)分解疤为两汤个贝稀塞尔绳微分淋方程鉴：(0铸≤r泻≤a盯)(2蔽.2辆3a节)(r泼≥a端)(2肠.2提3b袜)因为渗光能准量要仰在纤雪芯(0分≤r圣≤a字)中传批输，杆在r=养0处，绝电磁泉场应置为有菌限实刊数；凡在包前层(r调≥a凭)，光桶能量六沿径电向r迅速服衰减铜，当r→处∞时，泻电驻磁场泡应消虽逝为挡零。根据漫这些盾特点优，式(2紫.2狂3a植)的解皆应取v阶贝临塞尔镜函数Jv墨(u钩r/重a)，而贯式(2慈.2摔3b脸)的解柳则应惕取v阶修死正的掀贝塞妄尔函融数Kv计(w餐r/长a)。因玻此，炼在纤刺芯和泛包层阶的电龟场Ez嫂(r淡,订φ,袋z炉)和磁荐场Hz麻(r偏,畅φ,戒z容)表达健式为切Ez1(r齿,接φ,温z笛)Hz1(r驼,把φ,雪z粥)=Ez2(r咏,址φ,辣z塞)Hz2(r青,扒φ,刻z造)图2.字7（a)贝赛涛尔函趴数；开（b)修正禾的贝跳赛尔块函数Jv大(u谜)类似情振幅狼衰减支的正款弦曲洪线，Kv遗(w蜡)类似别衰减隙的指类数曲疯线。（a)（b)2.特征叠方程球和传倡输模蒜式光纤暑传输传模式枪的电屠磁场气分布陈和性碧质取境决于侍特征弦参数u、w和β的值怖。u和w决定愈纤芯营和包万层横途向(r胸)电磁狡场的判分布纪，称痒为横向锐传输拐常数；β决定建纵向(z今)电磁筝场分旺布和核传输零性质捧，所漠以称思为(纵向)传输机常数。因为泛电磁毛场强鞠度的橡切向僚分量核在纤航芯包臭层交龙界面务连续纺，菌在r=衣a处应袖该有Ez1=Ez2Hz1=Hz2蹦傻Eφ1=Eφ2Hφ1=Hφ2由Eφ和Hφ的边佳界条忠件导练出β满足乎的特它征方绍程为(2遣.2还6)这是灯一个级超越细方程闸，由祥这个另方程呼和下对式定夕义的梁特征弯参数V联立悉，就志可求秀得β值。w2=a2(β2-n22k2)V2=u2+w2=a2k2(n21-n22)但数浆值计鸡算十昏分复残杂，掘其结锻果示蹈于图2.孤8。困图中激纵坐萌标的勤传输梳常数β取值畜范围荒为伤n2k≤芝β≤旦n1k相当输于归昌一化放传输慨常数b的取抓值范筋围为0≤解b≤叛1，图2.疑8若干各低阶臣模式键归一犯化传质输常码数随悟归一趴化频稀率变赔化的庄曲线坐标咸的V称为臣归一锤化频念率，跪根装据式(2书.2晨2)(2证.2喉9)悟图中伴每一安条曲患线表瘦示一屯个传巧输模肥式的β随V的变厦化，证所档以方碰程(2强.2映6)又称医为色绣散方研程。巾对于穗光纤慎传输紫模式德，有湾两种新情况责非常莫重要铸，一但种是潮模式峡截止阔，另翁一种斯是模欧式远刻离截引止。誉分析泪这两俯种情丸况的u、w和β，伶对了那解模沫式特因性很角有意晴义。贷模式刚截止由修变正的愉贝塞捏尔函址数的蔑性质绕可知挪，加当→∞滔时，诱→妻扇，姑要求稻在包纤层电荐磁场森消逝输为零崭，著即鞠→0，闪必要挥条件初是w>兔0。如游果w<厕0，篇电磁促场将辟在包陕层振贞荡，照传枯输模车式将煌转换急为辐昨射模带式，厦使能按量从鸦包层腊辐射烟出去躬。w=锄0(隐β=代n2k)介于蒙传输承模式宴和辐旦射模天式的警临界马状态起，恼这个鹅状态册称为额模式它截止闪。其u、w和β值记撤为uc、wc和βc，此剩时V=售Vc=uc。对于屿每个壮确定绿的v值，纤可以烦从特难征方男程(2胳.2四6)求出厕一系饱列uc值，小每个uc值对娃应一弊定的坚模式弃，决鼠定其β值和枯电磁未场分唯布。当v=讯0时，碧电磁慨场可丙分为陷两类吉。一类遍只有Ez、Er和Hφ分量扒，Hz挤=H另r=认0，Eφ=0，糊这类浴在传匆输方榜向无动磁场次的模考式称为贿横磁狡模(波)，记抱为TM0μ。另一仗类只圾有Hz、Hr和Eφ分量船，Ez核=E拨r=顾0，Hφ=0，这翻类在苗传输居方向躺无电谊场的中模式狭称为横电渐模(波)，记敢为TE0μ。在微痰波技盒术中衬，金特属波蚀导传米输电背磁场若的模司式只尼有TM波和TE波成。娇当v≠叉0时，屑电磁续场六咽个分岔量都门存在涉，这轮些模分式称为育混合探模(波)。混合梁模也条有两轧类，凡一科类Ez慕<H以z，记藏为HE宁vμ，另抽一类Hz<Ez，记谨为EH蓝vμ。模式尿远离截截止当V→演∞时，w增加旋很快乘，当w→参∞时，u只能属增加受到一旧个有籍限值圆，这务个状告态称为往模式劈燕远离证截止叮，其u值记棕为u∞。俯LP田vμ——线性香偏振(L技in抓ea戏rl膀y颗Po伶la祥ri捕ze呀d)模，图2.障9四个滚低阶腿模式榜的电召磁场摩矢量闲结构唉图基础快知识宇：电磁亭波的物产生梯和传肯播按照役麦克砍斯韦浮电磁贺场理现论，亩变化呢的电著场在辫其周争围空扑间要艘产生失变化薄磁场治，而鸡变化样的磁债场又颗要产满生新悲的变住化电番场。闻这样衡，变垫化电录场和戏变化降磁场文之间政相互领依赖易，相名互激别发，滩交替币产生赏，并桶以一晌定速焰度由铅近及单远地酒在空盘间传播陵出去态。例如耐：振到荡电努偶极胁子辐裙射。..qq+..qq+..q+q.q+qHExyzpSEEHHS....aabb电场磁场P振荡显电偶旷极子畅电磁热场分斥布电磁捡波不曾同于畜机械奖波，店它的欺传播城不需闸依赖双任何广弹性甩介质晌，它只营靠“绘变化波电场秆产生巷变化朝磁场淹，变某化磁予场产魔生变幻玉化电霉场”摸的机旺理来山传播，因荒此，电磁惊波在荡真空蝇中也晴同样岭可以素传播。麦克巧斯韦救由电姓磁理绕论预攻见了们电磁奶波的圈存在加是在18忌65年，直二十衫余年摧之后藏，赫稀兹于18通87年用顾类似亿上述劲电偶济极子劝产生共了电清磁波聚，他独的实纸验在污历史它上第邪一次锐直接兔验证遥了电桑磁波其的存翻在，斑并且础还证杀明了逗这种许电磁建波就牢是光群波，师即光波哨本质蜓上也姐是电艺磁波。3、E和H同相淡位，缴且E2=H24、电鉴磁波充的传菌播速吼度：u晃=策1格/震(路)1/债2在真橡空中浮电磁标波的摄速度季为：页c拒=昆1/粒(oo)1/露2=失3.俱0×吨108m/胃s与真贿空中仅的光辣速相钳等。kEH电磁特波的漏性质（在域均匀傅无限痒大介熊质中乎）1、电芽磁波芽是横姿波：E⊥k，H⊥kk表示培电磁场波传誉播方洋向的阿单位刑矢量期。2、E与H相互同垂直辰，且喊与k组成崖右手甜螺旋亿系，个即：蛮电磁丝式波沿越着E×H的方笛向传睬播。纤芯泉对包盛层的热相对绍折射杰率差纤芯灾对包批层的商数值蜘孔径归一诞化频厌率单模拐光纤足：V<厦2.结40脚5普通仪单模精光纤矿：~310-3a=绿2~概4m多模蛋光纤塞：a=箱25店~6致0m屑b12议5m光纤匆的最附基本狱参数10逝.3光纤默传输劈燕特性丢光信押号经秩光纤常传输把后要勉产生损耗和畸变(失真)，因迹而输程出信棵号和惜输入走信号只不同猫。对扔于脉冲湖信号，不并仅幅尘度要祥减小惊，而钢且波集形要孕展宽泼。产生幸信号赢畸变掀的主顶要原能因是委光纤检中存蔬在色散。侦损耗僻和色修散是甘光纤叫最重挂要的介传输孔特性仰。损童耗限组制系们统的涌传输荷距离真，色班散则咳限制锡系统预的传烫输容棒量。10封.3围.1光纤缎色散1.色散缴、枕带宽圣和脉涝冲展仰宽色散(D显is扛pe醉rs雨io常n)是在贯光纤有中传灰输的笑光信林号，杀由于赶不同膜成分编的光忠的时绞间延炊迟不絮同而凯产生像的一猪种物赞理效闸应。签色散践一般向包括模式屿色散、材料饱色散和波导泪色散。羽模式梅色散是由沫于不津同模清式的门时间衔延迟枯不同胃而产滑生的破，萄它取观决于勇光纤刑的折协射率叠分布兆，并烂和光茧纤材收料折掠射率迅的波蕉长特祥性有茅关。材料泥色散是由四于光药纤的网折射隐率随锅波长撑而改援变，笼以及胜模式宫内部五不同驾波长退成分俯的光(实际庙光源愧不是庸纯单恼色光)，其醋时间胀延迟姿不同滴而产搬生的逼。这葱种色律散取爽决于缺光纤迹材料抵折射害率的庭波长熔特性姨和光斤源的圆谱线盗宽度射。波导铅色散是由佣于波涛导结李构参蹦数与臂波长永有关佣而产牢生的蜓，慌它取索决于臭波导厨尺寸槐和纤键芯与暂包层团的相货对折金射率岗差。色散载对光民纤传汽输系竖统的抖影响漠，在乐时域议和频海域的旺表示制方法牵不同习。如有果信访号是辟模拟裳调制刘的，色散脊限制歌带宽(B割an秀dw鼓id解th累)；禾如果挠信号奋是数职字脉托冲，色散易产生塌脉冲添展宽(P防ul枯se似b基ro甜ad性en削in丢g)。肆所以晒，伤色散杨通常纪用3范dB光带鞠宽f3d妻B或脉祝冲展泻宽Δτ表示厦。称用脉壮冲展惧宽表拨示时括，秘光纤瞎色散东可以傲写成Δτ溜=(况Δτ2n+Δ电τ2m+Δ骂τ2w)1/碑2式中Δτn、Δτm、Δτw分别犯为模暴式色柳散、萝材料省色散剩和波裹导色征散所材引起叛的脉恳冲展工宽的托均方沟根值嘉。腊对色每散有4种表序示方弦法：1．单抵位长手度上便的群岂延时拥差，蚕即在虫单位读长度胀上模穗式最僚先到桂达终旧点和即最后洽到达把终点秋的时直间差裳。2.用输稠出与敞输入拦脉冲穴宽度柄均方们根之努比表桨示。3．用绢光纤姜的冲毛激响衫应经圾傅氏若变换聪得到工的频星率响叫应的3d默B带宽命表示污。4．用姿单位晕长度叨的单梳位波行长间因隔内字的平乡丰均群叛延时已差来价表示裁。光纤底带宽芳的概平念来犹源于华线性本非时押变系永统的妙一般彻理论景。如默果光蚊纤可垃以按丈线性套系统份处理退，其躬输入蓝光脉慕冲功经率Pi篮(t坟)和输沿出光援脉冲拨功率Po鸽(t粱)的一禾般关饼系为Po(t就)=当输机入光滩脉冲Pi可(t膜)=盟δ(识t)时，觉输出暑光脉关冲Po相(t父)=疾h(驱t)，式蔬中δ(锤t)为δ函数老，h(浓t)称为衫光纤竖冲击刑响应迁。冲击峡响应h(旗t)的傅猴里叶(F赚ou洋ri敞er推)变换套为H(忍f)傍=破(盐2.缺43结)厚将归船一化横频率辫响应|H革(f供)/顷H(租0)肯|下降离一半蜡或减雄小3d挂B的频笛率定尼义为珍光纤3d唉B光带公宽f3择dB，由见此得躲到|H喂(f3d笋B)/纽奉H(袖0)纸|=洪1盒/2累(2边.4思4a倾)敲或T(献f)萝=1换0杯lg换|H筐(f3d用B)/炮H(父0)斧|=湖-3抢(念2.逃44招b)师图2.阿11光纤日带宽斗和脉堂冲展袖宽的旅定义f3dB=用高胳斯脉羞冲半够极大拖全宽抵度(F正WH许M)限Δτ善=葱=乖2.葱35当5σ，避代入外式(2愉.4挣7a棋)得到f3由dB=式(2裹.4葬7)脉冲活宽度σ和Δτ是信报号通导过光脏纤产回生的表脉冲窃展宽标，单持位为ns。(2训.4涛7a肃)(2您.4释7b曾)2.多模吉光纤付的色佛散对于岗多模倘光纤芳，模欣间色猜散通小常占耀主导雄地位侵。如焦果把籍模间牺色散冷平衡雕掉，寄则剩乒下的脊是材喝料色易散和侮波导钳色散侨。此鸭时，雾情况狡与单获模传锐输类戒似，膜不同棚的是职这里进的波是导色票散是讽多模蹲波导菊色散野。在穷多模竖光纤扩中，译波导骑色散古与材怒料色裳散相颈比，炸常常标可以浴忽略笼。σ模间为模机式色仔散产牧生的称脉冲币展宽鄙。突变穷型光绝纤σ模间(g退→∞宅)≈σ模间(g=们2+耳ε)雕≈由此比可见报，渐演变型环光纤奶的rm垮s脉冲亦展宽峰比突申变型衬光纤姜减小Δ/稍2倍。坦σ模内为模厚内色忧散产笋生的治脉冲撕展宽σ模内≈渐变驱型光叔纤3.单模星光纤手的色旱散色度拴色散贷理想堪单模鉴光纤肉没有勤模式堪色散上，只圣有材耍料色主散和迎波导护色散倒。材马料色坡散和黄波导墓色散辈总称箱为色体度色坛散(疮Ch该ro艘ma叫ti局c摩Di杨sp艘er毛si龟on押)，常另简称抗为色违散，腐它是艇时间心延迟犬随波抚长变逆化产蔽生的托结果只。疼由于混单模阔光纤松只传俩输一员种模扰式，去因而离它不调存在裁模间锅色散邀，只带有模哈内色遭散，牙即材脊料色熊散和棍波导盼色散朴。它秒们分真别用伐色散驾系数σc和σω表示斩。总介色散σ=σc+σω。通常数，材翻料色陷散比到波导鹿色散制大两齐个量园级。垃但是仇，在曲零色配散区轻，材代料色那散与尊波导择色散临值大赴致相愚当，晕只是夹两者观符号催相反杀。图2.适13不同寇结构直单模茅光纤定的色也散特搭性图2.嗓14常规急单模仙光纤贫带宽句和波凡长的肢关系作业P1罗2赚1．P4径4幅1、3纤芯秃对包得层的弄相对盗折射枪率差纤芯吴对包断层的睡数值滴孔径归一绸化频始率单模栏光纤脸：V<诸2.叮40喂5普通犬单模马光纤带：~310-3a=布2~欺4m多模无光纤评：a=倘25抛~6贵0m旁b12军5m光纤衬的最灶基本科参数10掀.3角.2光纤疼损耗由于缝损耗撇的存糕在，桌在光郑纤中踏传输殊的光双信号怒，不韵管是到模拟塔信号梁还是幻玉数字佩脉冲古，其矮幅度知都要每减小勒。光指纤的惹损耗腿在很旗大程丢度上溜决定破了系笑统的剖传输秩距离姥。芦在最齿一般阅的条众件下党，味在光熔纤内眯传输跪的光匪功率P随距央离z的变族化，倦可以喊用下历式表岭示(2茫.5帝9)缎式中救，α是损精耗系危数。食设长今度为L(治km酿)的光宰纤，股输系入光骄功率身为Pi，根扛据式(2暑.5动9)，输联出光饼功率液应为Po=Piex秋p下(-包αL男)习惯建上α的单沿位用豆dB更/k树m，孕由式(2暮.6武0)得到滔损耗谈系数α=1.损耗既的机将理单模抵光纤伯的损沃耗谱遍，包跳括吸秀收损侨耗和望散射末损耗征两部怠分。车吸收莫损耗勒是由Si遇O2材料烘引起熊的固珠有吸捞收和痛由杂迁质引悠起的知吸收裕产生失的。由材超料电的子跃亭迁引搅起的断吸收进带发邪生在急紫外(U涛V)区(λ坑<0东.4唯μm歪)，由展分子兴振动丝式引起维的吸铁收带偶发生哭在红修外(I惹R)区(λ消>7选μm蚂)，由言于Si灾O2是非笨晶状旦材料株，两秧种吸驶收带赴从不仿同方哄向伸区展到哲可见丘光区书。固有罪吸收筒很小披，在0.哲8~败1.繁6μ球m波段尼，小欠于0.丹1d坦B/鉴km，在1.乖3~碎1.叠6μ愧m波段识，小滴于0.怠03短dB坏/k户m。光纤亚中的挺杂质吩主要屑有过振渡金卸属(例如Fe分2+、Co埋2+、Cu常2+蕉)和氢乓氧根(O倒H-定)离子迹，这联些杂肚质是散早期体实现钢低损纷耗光若纤的闸障碍纸。氢氧宰根离腰子(O乖H-冤)吸收征峰在0.葡95雹μm、1.碧24乐μ杂m和1.唯39顾μ烧m波长施，其箩中以1.侦39芝μ岂m的吸千收峰跨影响躬最为厅严重鲁。散射桥损耗指主要荡由材芳料微怀观密动度不聋均匀号引起埋的瑞和利散恩射和羞由光妙纤结丢构缺递陷(如气选泡)引起堤的散努射产谢生的当。佛结构备缺陷赤散射汗产生洞的损易耗与厅波长低无关吓。瑞利遥散射绿损耗αR与波答长λ四次坦方成性反比年，可夕用经税验公副式表冻示为αR=A甩/λ4，瑞呢利散罪射系事数A取决偿于纤壁芯与骆包层欢折射倒率差Δ。当Δ分别竖为0.宵2%和0.雕5%时，A分别忧为0.围86和1.以02。瑞伐利散厦射损杏耗是都光纤寒的固桨有损面耗，晃它决弓定着清光纤拔损耗骑的最祖低理骡论极户限。火如从果Δ=冤0.洋2%，在1.烫55科μm波长鞠，光欠纤最刷低理坝论极递限为0.杂14复9缓dB剖/k皮m。行2.实用雄光纤异的损井耗谱根据阴以上底分析缎和经愿验，度光笔纤总户损耗α与波侄长λ的关山系可票以表沿示为α=袍+必B+埋CW再(λ邻)+语IR表(λ诵)+毕UV菜(λ帝)式中润，A为瑞激利散唐射系冈数，B为结替构缺绵陷散能射产皂生的柏损耗党，赖CW剃(λ洁)、IR合(λ倚)和UV田(λ栗)分别集为杂防质吸逝收、季红外提吸收牧和紫肿外吸旷收产阀生的遣损耗光纤谅损耗斧谱(a称)三种支实用亮光纤波；(b抚)优质摸单模顺光纤从多磁模突往变型(S括IF若)、渐蔬变型(G域IF黑)光纤彩到单尊模(S忆MF理)光纤底，损短耗依颤次减差小。近在0.共8~奸1.期55饱μ伶m波段冠内，膀除吸蛮收峰筐外，侧光炊纤损需耗随红波长盏增加本而迅晴速减吴小。彻在1.捞39家μm赶O河H姜-吸收脸峰两封侧1.椅31主μ狮m和1.劣55遮μ留m存在机两个推损耗愤极小群的波梳长“窗口”。10贞.4光缆勺10搁.4昏.1光缆垃基本卫要求保护烂光纤蛛固有仍机械疮强度涉的方纲法，是通常慕是采碧用塑料辟被覆和应爬力筛苏选。裤光纤生从高墓温拉屯制出纲来后还，要邻立即摔用软昼塑料(例如俱紫外获固化气的丙烯龄酸树欧脂)进行慈一次至被覆累和应丈力筛名选，链除去臂断裂芝光纤眼，并讽对成曾品光骆纤用硬塑滋料(例如高强蚁度聚辣酰胺猛塑料)进行不二次碰被覆请。炭10疼.4臭.2光缆堡结构粗和类嗓型光缆踪蝶一般乓由缆挑芯和似护套播两部责分组训成，安有运时在闸护套肃外面羞加有墙铠装坦。指1.缆芯缆芯喝通常谅包括屿被覆谊光纤(或称喜芯线)和加洒强件嫌两部尼分。企被覆界光纤啄是光源缆的浓核心银，决锣定着蕉光缆声的传冶输特射性。磨加强谨件起疤着承芒受光葱缆拉粉力的决作用祥，通橡常处姥在缆浇芯中泪心，擦有时厌配置躲在护鞭套中景。返回2.护套护套腥起着耐对缆陪芯的散机械遗保护能和环皱境保在护作那用，愚要求栽具有顺良好捧的抗炒侧压逃力性幻玉能及狐密封机防潮致和耐闯腐蚀需的能作力。10密.4步.3光缆富特性光缆副的传拼输特冷性取榜决于谢被覆般光纤晴。碧对光疑缆机姨械特逢性和晃环境惠特性槽的要澡求由规使用指条件认确定趴。1.拉力由特性光缆镰能承洽受的更最大客拉力辅取决锅于加远强件倍的材清料和诉横截阵面积赴，耐一般救要求抛大于1协km光缆仿的重玻量，丑多数狭光缆炭在10稀0~慕40核0测kg范围演。2.压力粒特性谨光缆竿能承等受的底最大惰侧压娃力取荐决于喇护套霉的材慨料和储结构呈，际多数宴光缆张能承使受的照最大乖侧压灿力在10菜0~滥40叨0闭kg狡/1驶0材cm。倚3.弯曲吩特性鸭弯曲爬特性度主要呼取决哄于纤汽芯与惊包层爹的相乳对折垃射率悟差Δ以及权光缆厚的材补料和形结构浴。实匙用光期纤最英小弯扎曲半雪径一恨般为20畏~5摩0喷mm，是光缆灭最小姻弯曲保半径横一般执为20悄0~点50静0歉mm，等泽于或拨大于代光纤火最小猫弯曲温半径艇。在轿以上疮条件睛下，仍光辐哲射引尺起的屈光纤见附加犁损耗敞可以漏忽略蜓，若酷小于父最小督弯曲递半径利，附便加损捏耗则零急剧告增加而。船4.温度股特性光纤优本身消具有毛良好欧的温傻度特胁性。光浆缆缸的却种荒类1.按敷弃设方石式分允有：自承弦重架相空光某缆，管道罚光缆，铠装弯地埋络光缆和海底内光缆。2.按光园缆结淋构分它有：束曾管式雕光缆独，层凤绞式臭光缆吗，紧哭抱式缺光缆倡，带蹈式光障缆，史非金德属光煎缆和仆可分亡支光凑缆。3.按用授途分宜有：长悠途通义讯用裤光缆浆、短借途室慰外光维缆、季混合抗光缆着和建尽筑物升内用惹光缆羞。1.中心纠管式—带状冶光缆带状蓄光缆勺特点带状馆光缆桃具有丧外径标小、菜芯数洋大、店便于荒集中裕熔接撤等优稳点，立可用眼于宽掠带、庙高速肤、大弊容量龟多媒慰体的既多网锁络信你息传说输。中心孟管式若带状训光缆挖适用削于管牛道直桃埋与纺架空钱敷设光担缆殃的膜结死构聚乙茄烯外倒护套钢丝虽增强辣件聚烯践烃细炕绳聚乙教烯内写护套纸121堡2阵列伤（每12根光今纤熔窗在一俱条塑董料带茶内）中心泄管式猫带状缴光缆中螺心严管奸式傅带减状利光害缆弟结丑构层绞陵式带缝状光员缆结糠构图GY挨XT唉W型束还管式正轻型猛光缆GY灰XT振S型束强管式圾光缆光缆型号GYSTAGYSTY53GYSTA53GYSTA33光纤芯数4-1728光缆外径8-6010-6810-6810-70光缆重量300-2000365-2500340-2500787-3000允许最大拉力50006000600020000允许最大压力1000200020003000几久种棍光歌缆晌的雄相掩关欠指献标10李.5光纤陵特性牢测量游方法光纤个的特肥性参误数很瘦多，兼基本倦上可女分为垒几何膝特性诞、光疾学特吨性和侄传输练特性照三类蜓。几何梨特性丸包括盖纤芯碎与包筒层的阻直径趁、偏福心度亿和不删圆度银；光学末特性怒主要仅有折贴射率膛分布贼、数偶值孔奸径、休模场英直径韵和截怜止波尾长；传输愧特性剥主要欣有损扑耗、帮带宽步和色假散。10温.5唱.1损耗系测量光纤行损耗覆测量助有两捎种基额本方堵法：青一种仪是测铜量通前过光尝纤的袋传输青光功厉率，毁称剪断窗法和背插入搞法；另竿一种星是测使量光竹纤的胃后向惰散射桌光功驾率，恳称后向介散射魂法。扬1.剪断弊法光纤狗损耗匙系数式中季，L为被育测光汤纤长蓬度(k学m)，P1和P2分别征为输竭入光支功率艺和输伸出光零功率(m削W或W)。图2.祝21光功袍率和竭光纤录长度锁的关位系只有重在稳仇态模掉式分拨布的逝条件馆下，久才能循得到月惟一近代表早光纤究本征童特性天的α值。循获得堂稳态缘瑞模式裕分布剑有三俯种方兴法：因(1赞)建立凭NA盘b≈觉Na埋f的光徐学系调统；颜沫(2哗)建立蓝稳态君模式幕模拟寇器，沈一缠般包停括扰牵模器键和懂包围层模遗消除黑器；由(3束)用一厉根性眼能和造被测钢光纤株相同夺或相含似的烫辅助巷光纤订，代邪替光踪蝶纤耦租合长耻度的辽作用戚，这抱种方权法在杀现场米应用抢得非午常方尿便。图10规.2谦2剪断调法光普纤损勺耗测皮量系介统框铜图在实漫际应筛用中氏，可绪以采腹用插家入法机作为截替代卖方法钟。插范入法情是在需注入帖装置姜的输疑出和薯光检垃测器绪的输沸入之狸间直蚀接连跃接，舌测出够光功省率P1，然猜后在每两者拿之间银插入荡被测狮光纤杜，再室测出多光功为率P2，据徐此计州算α值。岩这种浑方法专可以杆根据必工作偶环境蛮，灵壶活运滑用，忽但应膛对连丝式接损贞耗作及合理姑的修倍正。光纖胀損失栽測試仪器1.烈光功白率計怖(Op盈ti服ca端l漠Po芳we哨r晃Me浇te测r)主要场材料淡有Si或Ge或In逐Ga侧As三種伟.用來蒙測試骆光的脱功率印,以dB检m或mW表示木.2.矿光源县(Op妹ti灰ca漠l辫Li微gh瓜t惨So风ur霸ce砖)提供命測試旧用的柿參考如光源绿,分管為LE慢D,貌LD川(F饱P,臭DF绪B)然.一般LD光源螺強度债為-柴4dB无m男~皱-1敌0d俩Bm之間赚.LE诵D強度压為-椅20dB去m气~絮-3玩0d文Bm之間鹊.區間话損失兔測試蒙:汽光源制+光肤功率讯計先將纪光源午及光栋功率叼計用恩光纖挽跳接克線連绍接,糊將光筒功率病計歸虹零,捆再放颠置於剩兩端榨測試粱,即浑可測叫試區妨間損锁失,豪單位秒為dB舰.Pa档tc感hc眼or龟dad源ap司to焰r待測疮光纖雙向膜光纖搞測試缩慧儀器光源盐及光斧功率丝式計做惯在同惹一台豪儀器仙內,未做雙冠向測我試時牧,可蛛避免捡人力翁來回控奔波矿.To紫P单ow盛er疯M挣et溜er鸟E服ndTo毕P艺ow尸er携M菊et喇er瓶E斩nd光源Po妨we跟r兄me洞te隐r光源Po循we壤r侧me哄te续rAB光纖鞭顯微陈鏡測試辞光纖下接頭珍是否籍乾淨如,可康放大以至4俯00屿倍.卷當傳也輸速暑率愈画來愈深快,扇56若5Mb沿/s2遵.5赢Gb疼/s归本10搞Gb费/s嘱闪40旨Gb杯/s客,如果国光纖枕接頭纷不乾保淨,掘將會未影響号傳輸稳的品关質.清潔新工具系:光驴纖清水潔帶净,無悔水酒伸精,渔擦拭渣紙.

乾淨清潔的端面

髒污的端面

損壞的端面

可調宏式光趁衰減源器模擬梦光衰值減,饱可用秋於製朽造,桨或電堂信.接收第端需异裝置管幾dB固定欺式光哥衰減尝器,宅使其弊於在碧最佳怪的光贵功率携下工鸟作.瑞利觉散射尝光功金率与胆传输渐光功优率成销比例朝。利荒用与赌传输瞎光相洒反方谋向的亚瑞利竖散射协光功穗率来司确定盏光纤伶损耗扎系数袜的方喂法，漫称为逐后向必散射裹法。磨设在忍光纤菊中正惹向传婶输光蜻功率气为P，经丹过L1和L2点(L1<L2)时分耀别为P1和P2(P1>P2)，从扩这两蛇点返韵回输链入端(L支=0遭)。贷光检坐测器孔的后谦向散融射光驳功率抬分别乏为Pd怠(L1)和Pd极(L2)，经谈分析姑推导财得到讲，正凯向和颂反向怠平均口损耗柏系数2.后向群散射苗法基于疤后向镰散射卫光检塑测的OT阵DR原理替图式中瞒右边疑分母匹中因袭子2是光秋经过贞正向惧和反舞向两喉次传答输产违生的蚕结果拨。骗后向雷散射相法不掘仅可茶以测臂量损戴耗系易数，衔还可友利用过光在走光纤适中传域输的锐时间救来确搭定光蚁纤的全长度L。显我然，式中驼，c为光究速，n1为光丽纤的分纤芯庄折射副率，t为光赤脉冲敬发出充到返船回的腾时间亦。再沿光缩慧纤长咱度上把的某安一点俯散射列信号狠的变舌化，蠢可以捕通过OT喇DR方法灿独立邀地探壁测出视来，约而不愤受其久他点寻散射缩慧信号森改变甘的影丹响。后向忆散射盯光检梦测波拨形示皂意图相对回波光功率初始脉冲作用点终端费涅尔回波长度Z图2.截23后向减散射讨法光慎纤损斗耗测盐量图2.芹24后向熔散射孤功率肌曲线倚的示别例(a葬)输入锄端反课射区捕；(b尼)恒定质斜率抱区，浪用秧以确楚定损足耗系委数；(c绩)连接震器、词接忙头或态局部丧缺陷突引起还的损羊耗；(d垒)介质涝缺陷(例如绣气泡)引起耽的反委射；(e抄)输出互端反丛射区霉，用跪以确捎定光爆纤长莫度。孕用后蓬向散症射法受的原亏理设湾计的握测量泉仪器状称为莫光时孝域反桂射仪(O悉TD择R)。这朗种仪另器采专用单内端输僚入和早输出冬，不请破坏壁光纤腔，滑使用驳非常独方便柔。OT料DR不仅辽可以绕测量斥光纤趁损耗膨系数猴和光攻纤长堤度，地还可溜以测丘量连玻接器苗和接即头的晶损耗明，观桑察光干纤沿底线的丢均匀迅性和恒确定拔故障贫点的刚位置晌，确陶实是槐光纤年通信刃系统但工程答现场释测量碌不可举缺少搏的工赤具。OT句DR膛:造5胖Po无in袍t宽Sp违li骆ce英5點法悬測試理損失標點M3距離随機房礼0.导48浪8km處損处失0匠.2卡4dBOT诊DR尼:哗Lo车ss尾,仔Lo踪蝶ss戚(陆LS目A)連續雁測兩寨個平趴均損意失標點M1至M3兩個喉點距盖離4灾.6盟77km損失剩2.山10dB標點M3至M5兩個隶點距原離4辣.9肯17km損失太2.雀72dBOT郑DR睡:F烤ix昨D灾lt够(元2P仗A)標點烘1與奥2間厦光纖遍損失夏值標點M1至M2兩個太點距孕離1搬.7宜99km損失买0.扰59dB2.固5.塌2带宽呀测量光纤粱带宽忌测量锈有时南域和蜜频域届两种旅基本谦方法仪。时瞒域法抵是测和量通乱过光抹纤的摄光脉幻玉冲产装生的庙脉冲谦展宽熄，又惊称脉渡冲法扯；频款域法达是测帐量通磨过光俗纤的蜘频率焦响应拳，又智称扫僵频法冈。两懒种方心法是分等效砌的，些这吴里只碍介绍蛛扫频碗法。赌这种嗽方法田通常趴用于枣多模捞光纤得的测药量。巨设在近测量聚系统黑中，批接入袋一段辟短光菊纤时红，测哑出的鸦频率视响应就为H1(f勒)，接营入被雹测长晌光纤他时，造测出伶的频脸率响塔应为H2远(f或)，则壮光纤猛频率化响应H(姿f)和3d辫B光带肾宽f3dB应满徐足下使式：|H仇(f3dB概)|胃=写成绣对数号形式夫：T(谨f)扣=挽10绍lg霸|(授Hf3dB最)|万=1报0［lg礼|H2(f延)|什-l拦g|锹H1(f圈)|］=-象3注意吩：由滨于经敬光检团测器墓后，倾光功叉率按际比例师转换峰为电吃流(或电勇压)，因招此3d奖B光带室宽相爷应于6d寒B电带酿宽。浆图2.支25示出洁用对扶数电皆平显扫示的能频率幻玉响应H1(f亡)、H2(f每)和由穷两曲侄线相碌减得海到的握光纤隆频率烛响应H(筑f)和6d谦B电带史宽。图2.赠26示出至扫频誉法光靠纤带着宽测皂量系引统的迟框图干。扫罩频仪秃输出扮各种但频率甘的正的弦信堡号，扬对光盲源进法行直直接光粪强调倦制，柏输出宰光经仍光纤晕传输牛和光歌检测台后，峡由选换频表恨直接矿获得恳频率我响应即。图2.芬25光纤镇频率叔响应舍和6d厕B电带解宽图2.沟26扫频岁法光吉纤带缝宽测委量系伟统框光源架应采迈用线锣性良今好、剧功率蛾和频薄率稳豪定的织激光茂器，衡其调父制频浴率上妥限应绕大于贱光纤献带宽酿。光宏检测浅器应填采用股高速浮光电吴二极猜管，兰其频肥率响糊应要从与光脸源调互制频脑率相笑适应任。频旺谱分杜析仪卵应具押有良料好的叠幅度—频率淡特性留。才旧2.狸5.离3色散找测量光纤廊色散轮测量它有相铃移法派、脉秒冲时亭延法澡和干虏涉法甲等。马这