光纤理论与光纤结构

1、光纤理论和光纤结构的第一部分一.光及其特性：1.光是一种电磁波。可见光部分波长范围为390到760纳米。大于760nm的部分是红外线，小于390nm的部分是紫外线。光纤使用4种：850nm、1300nm、1310nm和1550nm。通常称为长波是指波长为1310，1550nm的激光，短波是指波长为850nm的激光。光的折射、反射和反射。光线以不同的速度传播，所以从一种物质向另一种物质发射光线时，两种物质的界面会发生折射和反射。折射光的角度也随入射光的角度而变化。入射光的角度达到或超过特定角度时，折射光消失，入射光全部反射，成为光的全部反射。不同的物质对相同波长的光有不同的折射角度(即不同的物质

2、对光的折射率不同)，不同的物质对不同波长的光有不同的折射角度。光纤通信是基于上述原理形成的。二.光纤结构和类型：1.结构：光纤裸光纤一般分为中心高折射率玻璃芯(芯直径一般为50或62.5m)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125m)，最外面为增强树脂涂层。2.数字光圈：入射到光纤端面的光都不是由光纤传输的。但是，只能是特定角度范围内的入射光。这个角度称为光纤的数值光圈。光纤的数值孔径大有利于光纤的对接。不同制造商制造的光纤具有不同的数字光圈(ATTCORNING)。3.光纤类型：A.光纤中的光传输模式可以分为单触点光纤和多模光纤。多模式光纤：中心玻璃芯培训粗糙(50或62.5m)，可传输

3、多种模式的光。但是，模式之间的方差大，数字信号传输频率受到限制，距离增加会进一步恶化。例如：600MB/KM的光纤只有2KM到300MB的带宽。因此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。单模光纤：中心玻璃芯培训(芯径通常为9或10m)，只能传送一种模式的光。因此，模式间的色散很小，适用于远程通信，但单模光纤对光源的频谱宽度和稳定性要求很高，即频谱宽度窄、稳定性高的色度色散起着主要作用。B.按最佳传输频率窗口：普通单模光纤和分布式位移单模光纤。常规：光纤生产长寿优化了单波长光(如1300m)的光纤传输频率。色散位移类型：光纤生产张家对1300m和1550m等两种波长的光进行光纤传输频率优化

4、。C.根据折射率分布：突变和梯度纤维。突变：从纤维中心核心到玻璃包层的折射率为突变。其成本低，模式间方差高。适用于工业控制等短距离低速通信。但是，单模光纤在模式之间的分布较少，因此单模光纤都使用突变类型。渐变光纤：从光中心核心到玻璃包层的折射率逐渐变小，高模光可以以正弦形式传播，从而减少模式间的分布，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，目前多模式光纤大部分是渐变光纤。4.常用光纤规格：单一模式：8/125m、9/125m、10/125m多模式：50/125m欧洲标准62.5/125m美国标准工业、医疗保健和低速网络：100/140m，200/230m塑料：98/1000m用于汽车控制。三.

5、光纤制造和衰减：1.光纤制造：目前，光纤制造方法主要是管内化学气相沉积(CVD)方法、棒内CVD方法、等离子化学气相沉积(PCVD)方法和轴向气相沉积(VAD)方法。2.光纤衰减：纤维衰减的主要因素是固有、弯曲、挤压、杂质、不均匀性和对接。固有：瑞利散射、固有吸收等光纤的固有损耗。弯曲：光纤弯曲时，部分光纤内的光因散射而损失的损失。挤压：在挤压纤维时产生小弯曲而产生的损失。杂质：光纤内的杂质是由光纤吸收和散射传播的光而引起的损失。不均匀：纤维材质的折射率不均匀导致的损失。坞站：其他轴(单模光纤的同轴要求小于0.8m)、端面与枢轴不垂直、端面不均匀、对接中心直径不匹配和焊接质量差异等光纤对接时发

6、生的损失。四。光纤的优点：1.光纤的通带很宽。理论达到30亿兆赫。2.没有中继段长度。几十到一百多公里，铜线只有几百米。3不受电磁场和电磁辐射的影响。4.重量轻，体积小。例如：900对通过2万1千马公路的双绞线，直径为3英寸，重量为8吨/公里。通信量是10倍的光缆直径为0.5英寸，重量为450P/KM。5.光纤通信不充电，使用安全可用于易燃易爆的场所。6.使用环境温度范围。化学腐蚀，寿命长。光缆的第二部分I .光缆制造：光缆制造过程通常分为以下过程：1.光纤的筛选：选择传输特性好、张力合适的光纤。2.光纤的染色：使用标准全色谱，高温不褪色，不移动。3.第二次挤压：使用高弹性系数、低线膨胀系数塑

7、料挤压成型，用一定大小的管子含有纤维，填充防潮防水凝胶，保管几天(2天以上)。4.光缆纽结：将多个编织的光纤与加强材料绑在一起。5.光缆护套挤压：为双绞线添加护套层。二.光纤电缆类型：1.自负载架空电缆、管道电缆、手套埋设电缆和海底电缆分为安装方式。2.按光缆结构：束管光缆、层绞光缆、拉紧光缆、皮带光缆、非金属光缆和分支光缆。3.按用途：长距离通信用光缆、短距离室外光缆、混合光缆和建筑物内光缆。三.光缆建设：多年来，光缆建设使我们已经有了一系列成熟的方法和经验。(a)光缆的室外建设：敷设较长距离的光缆最重要的是选择合适的路径。这里不一定是最短的路线最好的，还要查看土地使用权、勃起或掩埋的可能性

8、等。为了使施工和以后的检查方便可靠，必须有非常完整的设计和施工图纸。施工中要随时注意，不要把光缆压得很重，也不要被坚硬的物体伤到。光缆旋转曲线时，转弯半径是光缆本身直径的20倍。1.室外架空光缆建设：A.悬线托架空方式，此方法简单实惠，在我国应用最广，但钩加挂，整理时间更多。B.悬丝缠绕架空方式，该方法比较稳定，维护工作少。但我需要特殊的跟踪者。C.自负载架空方式，高线路干燥要求，建设、维护难度，高成本，国内目前很少采用。D.架空，光缆应添加导向装置，确保光缆不被拖到地面上。光缆在牵引时要注意减少摩擦力。每个干燥还需要一根用于拉伸的光缆。E.注意光纤电缆中金属物体的可靠接地。特别是山区、高压电

9、网地区和多个地区，一般每公里需要3个接地点，还使用非金属光缆。2建造室外管道电缆：A.施工前要检查管道占用情况，清洁和布置塑料下管的同时，要放牵引线。B.要计算批长度，保留长度必须足够。请参阅下表。自然弯曲长度增加(m/km)增加检修孔内部旋转长度(m/孔)接合重叠长度(m/侧)内部预订长度(m)州50.5-18-1015到20个保留其他剩馀安全设计C.一次布线时要从中间拖到两侧，以免放置长度太长(通常为2公里)。D.电缆牵引力一般在120公斤以上，必须牵引光缆的加强中心部分，并做好光缆头的防水加固。E.光缆引入和引线需要添加牵引设备，不能直接拖动。D.管道电缆也要注意可靠接地。直接埋地光缆安

10、装：A.直埋光缆沟深度应按照标准进行挖掘，标准见下表。B.不能挖沟的地方可以敷设到架空或钻孔预购的管道上。C.沟槽底部柔软、坚固，必要时可以预先填充沙子、水泥或支撑物的一部分。D.安装时可以使用手动或机械牵引力，但要注意引导和润滑。E.布置完毕后，应尽快返回土中压缩。在建筑物内安装光缆：A.垂直安装时，一般要特别注意每两层固定一次电缆的光缆的承载问题。B.光缆穿墙或通过层时，应插入保护塑料管，用阻燃剂填充料填充管。C.建筑物内也预安装了一定数量的塑料管，以后连接光缆时可以使用牵引或真空方式的电缆。四。选择光缆：光缆选择光缆的附件，具体取决于光缆的使用环境，以及光缆核心数和光缆种类。1.直接埋室

11、外用光缆的时候，要使用铠装光缆。开销时，可以选择带有两个或多个加强筋的黑色塑料护套的光缆。2.建筑物中使用的光纤电缆应注意阻燃、毒性、烟雾的特性。在管道或强制通风中，可以选择纯烟型(Plenum)；在暴露环境中，必须使用纯烟型、无毒型和无烟型(riser卡)。3.建筑物的垂直缆可以使用层绞光缆(distribution cables)。水平配线时，您可以选取分支光缆(Breakout Cables)。4.如果传输距离在2千米以内，则可以选择多模式光缆中超过2千米的光缆，也可以选择单模式光缆。直接埋光缆埋深标准铺设批次或土质询问深度(m)非州一般土壤(硬土)1.2磐石质(砾石土，风化石)1.0石

12、质0.8沟槽底部10厘米微土壤或砂垫类似0.8郊区、村庄和村庄1.2市内印度1.0铁路、公路1.2在渣底或路上沟渠、运河、池塘1.2农田排水0.8第三部分连接和检查I .光缆连接：这种方法主要是永久连接、紧急连接、活动连接。1.永久光纤连接(也称为热熔):这种连接是通过放电方式熔化连续光纤的连接点来连接的。通常用于远距离连接、永久或半永久固定连接。主要特征是连接衰减在所有连接方法中是最低的。典型值为0.01至0.03dB/点。但是，连接需要专用设备(保险丝)和专业人员，连接点也需要使用专用容器进行保护。紧急连接(又称冷熔):紧急连接主要是用机械和化学方法固定两种光纤，使其粘合。此方法的主要特点

13、是连接快速、可靠，连接通常为0.1到0.3dB/点。但是长期使用连接点不稳定，衰退也大幅增加，必须在短时间内紧急。3.活动连接：活动连接是利用各种光纤连接器部件(插头和插孔)将站点和站点或站点连接到光缆的一种方法。该方法灵活、简单、方便、可靠，适用于建筑物内的计算机网络布线。典型衰减为1dB/连接。二.光纤传感：光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素，并在出现故障的情况下找出光纤的故障点。检验法大部分分为人工简单测量和精密仪器测量。1.手动简单测量：此方法通常用于区分用于快速检测光纤通过和施工的光纤。通过观察从光纤一端发出可见光的简单光源和从另一端发出什么样的光线来实现。这种方法

14、很简单，但不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。精密仪器测量：使用光功率计或光域反射器(OTDR)定量测量光纤，可以测量光纤的衰减和连接处的衰减，甚至光纤的断点位置。该测量可用于定量分析光纤网络故障的原因，评估光纤网络产品。第四部分是光纤的应用和系统设计I .光纤应用程序：人类社会现在发展成了声音、图像、资料等信息的交流非常大的信息社会。传统的通信手段不能满足当前的要求，而光纤通信作为信息容量、机密性、轻量级、无中继距离等优点被广泛使用。广泛应用于通信、交通、工业、医疗、教育、航空航天、计算机等领域，正在向更广的层次发展。光和光纤的应用给人类生活带来了重大影响和变化。二.光纤网络系统设计：光纤系

15、统通常设计为遵循以下步骤：1.首先，了解哪些网络是设计的，哪些状态是什么，为什么使用光纤。2.根据实际情况，选择适合光纤网络设备、光纤电缆、跳线和其他连接的项目。您可以根据性能、价格、服务、原产地和品牌进行选择。3.根据客户要求和网络类型确定线路的路由，并绘制布线图。4.路径长的话，需要计算系统的衰退馀额，会计可以按照以下公式进行：衰退剩余量=发射光电源-滴定灵敏度-线路衰退-连接衰退(dB)，其中线路衰退=光缆长度单位衰退；单位衰减通常与单模0.4到0.5db/km的光纤质量非常相关。多模式为2到4dB/km。连接衰退包括焊接衰减连接衰退，焊接衰退是焊接手段和人体质量，常规热熔是0.01到0

16、.3dB/点。冷熔胶0.1至0.3dB/点；接头衰减与接头的质量有很大关系，接头的质量通常为1dB/点。系统衰减残馀量通常大于4dB。5.会计不合格的时候，要根据情况修改设计，然后重新计算。这种情况有时可以重复几次。三.设计示例：1.北航部分校园网改造：在某些情况下，已走的缆线网络的一端使用LANart的三端口中继器，另一端使用LANart的光纤干线的双绞线。架空或可埋设的束管4芯室外多模光缆焊接到带ST头的室内跳线，因为设备的光纤接口是ST型。衰减会计： (一般多模式设备不在2公里范围内计算。这里只有一个例子)发射功率：-16dBm接收敏感度：-29.5dBm线路衰退：1.5km3.5dB/km=5.25dB连接衰退：接合的两个衰退为：两点1dB/点=2 dB焊缝的两点为两点0.07dB/点=0.14dB衰减残差=-16 DBM-(-29.5 DBM)-5.25d B- 0.14d B- 2db=6.11(db)上述计算表明系统容量大于4dB，以上选择可以满足要求。福建校园网：14个建筑物通过光纤连接，每个建筑物必须有自己的子网(10Mbps以太网)，并且每个建筑物的相对间距必须小于2km。考虑用FDDI双环制作主干，在每个建筑中放置FR2