第二章_光纤光缆结构

各组成部分功能

纤芯：
作用——传导光波 成份——高纯度SiO2+极少量的掺杂剂（如 P2O5 ） ——掺杂目的是提高纤芯对光的折射率n1。 直径——3μm-100μm 注意：纤芯 n1μm ＞包层n2 —— 单模光纤：3μm-10 ——多模光纤：50μm左右。


包层
作用——将光波限制在纤芯中传播 成分——高纯度SiO2+极少量的掺杂剂（如B2O3） ——掺杂目的是使折射率n2略低于纤芯折射率n1。 直径——125μm-140μm
光缆的基本结构及类型
光纤成缆的原因 1. 增加抗冲击、抗弯曲等性能； 2. 根据不同使用情况可以制成不同结构形式的光缆

1. 2. 3. 4.
对光缆的基本要求 不能因成缆而使光纤的传输特性下降 在成缆过程中光纤不能断裂 缆径细、重量轻 便于施工和维护
光缆的基本结构

组成：缆芯、加强芯、光缆护层
12芯松套层绞式水底光缆
2、骨架式结构光缆
骨架式结构光缆是把紧套光纤或一次涂覆光纤
放入加强芯周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。
12芯骨架式光缆
骨架式自承式架空光缆
3、束管式结构光缆
把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯 配置在套管周围而构成。
12 芯 束 管 式 光 缆
4、带状结构光缆
匀常数。 W型光纤（双包层光纤）：在纤芯与包层之间设有一 折射率低于包层的缓冲层，使包层折射率介于纤芯 和缓冲层之间。
光纤的纤芯折射率剖面分布
2b 2a 2b 2a 2b 2c 2a
n n1 n2 0 a （a）阶跃光纤 b r
n n1 n2 0 a b （b） 渐变光纤 r
n n1 n2 n3 0 a （c）W型光纤 c b r
按传输模式的数量分类 多模光纤 单模光纤 单模光纤 ——只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在 3μm-10μm 范围内。 多模光纤 ——可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺 寸为50μm左右。 包层直径都为125μm-140μm

按光纤的工作波长分类 短波长光纤（0.8-0.9μm） 长波长光纤（1.0-1.8μm） 超长波长光纤（大于2μm） 按制造光纤所使用的材料分类 石英系列 塑料包层石英纤芯 全塑光纤 光纤通信中主要用石英光纤，以后所说的 光纤也主要是指石英光纤。
把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结
构；也可把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成
骨架式或层绞式结构。
中心束管式带状光缆
层绞式带状光缆
光缆典型结构小结
典型结构 制造较容易，光纤数量较少（12芯以下） 层绞式结构 结构简单，对光纤保护较好，耐压、抗 弯性能较好，节省了松套管材料和相应 工序，但也对放置光纤入槽工艺提出了 更高的要求。 体积小、重量轻、制造容易、成本低， 是更能发挥光纤优点的光缆结构之一。 空间利用率最高的光缆，可容纳大量光 纤，每个单元的接续可一次完成。
GH——通信用海底光缆；
GT——通信用特殊光缆。
Ⅱ：加强构件代号及其意义为：
无符号——金属加强构件；
G——金属重型加强构件；
F——非金属加强构件；
H——非金属重型加强构件。
Ⅲ：派生特征代号及其意义为： D——光纤带状结构； B——扁平式结构； T——填充式结构。 Ⅳ： 护层代号及其意义为；（护层使用材料） Y——聚乙烯护层； U——聚氨酯护层； L——铝护套； Q——铅护套； V——聚氯乙烯护层； A——铝-聚乙烯粘结护层； G——钢护套； S——钢-铝-聚乙烯综合护套。 G——骨架槽结构； Z——自承式结构。
Ⅴ：外护层的代号及其意义为：
外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号
及其意义如下。 代 号 0 铠装层（方式） 无 代 号 0 外护层（材料） 无
1 2 3 4 5
—— 双钢带 细圆钢丝 粗圆钢丝 单钢带皱纹纵包
1 2 3 — —
纤维层 聚氯乙烯套 聚乙烯套 — —
2、光缆规格
由五部分七项内容组成，如下图所示。


按套塑结构不同
分为紧套光纤和松套光纤。 紧套光纤——在一次涂覆的光纤上再套上一层塑料套管， 光纤在套管内不能自由活动。 松套光纤——在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管， 光纤可以在套管中自由活动。
【课堂练习】 已知某长度为13km的单模光纤的功率传输 损耗为0.195dB/km，激光器耦合进入光纤 输入端的功率为1mW，那么用功率计在光 纤输出端检测出的最大光功率是多少？
骨架式结构
束管式结构
带状式结构
光缆型号（补）
光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短横 线分开。
1、光缆型式代号
由五个部分组成，如下图所示。
GYGZL03-12T50/125
Ⅰ：分类代号及其意义为（应用环境)
GY——通信用室（野）外光缆； GR——通信用软光缆； GJ——通信用室（局）内光缆； GS——通信用设备内光缆；
光缆的规格组成部分
光缆的基本结构及类型
光纤成缆的原因 1. 增加抗冲击、抗弯曲等性能； 2. 根据不同使用情况可以制成不同结构形式的光缆

1. 2. 3. 4.
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对光缆的基本要求 不能因成缆而使光纤的传输特性下降 在成缆过程中光纤不能断裂 缆径细、重量轻 便于施工和维护
光缆的基本结构

组成：缆芯、加强元件、光缆护层
4.填料 材料：防潮油胶 作用：防潮防水 位置：缆芯和护套之间。 5.铠装 材料：钢丝钢带 位置：最外一层 作用：防外力损坏。
12芯松套层绞式直埋光缆
四类典型结构的光缆
1、层绞式结构光缆
把经过套塑的光纤绕在加强芯周围绞合而构成。
6芯紧套层绞式光缆
12芯松套层绞式直埋光缆
12芯松套层绞式直埋防蚁光缆
1、缆芯 ——由单根或多根芯线组成。
2.加强芯
作用：用于增强光缆敷设时可承受的负荷 材料：钢丝和非金属纤维。 位置：通常处在缆芯中心，有时配置在护中。 3.光缆护层 作用：防水防潮、抗拉抗压抗弯等 材料：聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)、聚氨酯 聚酰胺。此外，还有铝钢等金属防潮 位置：由内到外可加入一层或层圆筒状护套。

涂 敷
层
涂敷层 作用——是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤， 同时增加光纤的柔韧性。 一次涂覆层——丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料 缓冲层——一般为性能良好的填充油膏 二次涂覆层——聚丙烯或尼龙等高聚物 —涂覆后的光纤其外径约1.5mm。 —通常所说的光纤为此种光纤。
基本概念
裸纤 光纤芯线
——经过涂敷后的光纤。
例如 光缆是由12根芯径/包层直径为50/125μm的二氧化硅系 列多模突变型光纤组成，且在1.31μm波长上，光纤的 损耗常数不大于1.0dB/km，模式带宽不小于 800MHz· km；光缆的适用温度范围为−20℃～+60℃。 其光缆规格型号为？
12芯松套层绞式水底光缆
2、骨架式结构光缆
骨架式结构光缆是把紧套光纤或一次涂覆光纤
放入加强芯周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。
12芯骨架式光缆
骨架式自承式架空光缆
3、束管式结构光缆
把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯 配置在套管周围而构成。
12 芯 束 管 式 光 缆
4、带状结构光缆
1、缆芯 ——由单根或多根芯线组成。
2.加强芯
作用：用于增强光缆敷设时可承受的负荷 材料：钢丝和非金属纤维。 位置：通常处在缆芯中心，有时配置在护中。 3.光缆护层 作用：防水防潮、抗拉抗压抗弯等 材料：聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)、聚氨酯 聚酰胺。此外，还有铝钢等金属防潮 位置：由内到外可加入一层或层圆筒状护套。
——由纤芯和包层组成的光纤，强度和柔韧性较差。
光纤的分类

按光纤截面上折射率分布分类
阶跃型光纤（SIF） 渐变型光纤（GIF） W型光纤 阶跃型光纤：在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形 突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。 渐变型光纤：纤芯的折射率n1随着半径的增加而按一 定规律(如平方律、双正割曲线等) 逐渐减少，到纤芯 与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均
GH——通信用海底光缆；
GT——通信用特殊光缆。
Ⅱ：加强构件代号及其意义为：
无符号——金属加强构件；
G——金属重型加强构件；
F——非金属加强构件；
H——非金属重型加强构件。
Ⅲ：派生特征代号及其意义为： D——光纤带状结构； B——扁平式结构； T——填充式结构。 Ⅳ： 护层代号及其意义为；（护层使用材料） Y——聚乙烯护层； U——聚氨酯护层； L——铝护套； Q——铅护套； V——聚氯乙烯护层； A——铝-聚乙烯粘结护层； G——钢护套； S——钢-铝-聚乙烯综合护套。 G——骨架槽结构； Z——自承式结构。
4.填料 材料：防潮油胶 作用：防潮防水 位置：缆芯和护套之间。 5.铠装 材料：钢丝钢带 位置：最外一层 作用：防外力损坏。
12芯松套层绞式直埋光缆
四类典型结构的光缆
1、层绞式结构光缆
把经过套塑的光纤绕在加强芯周围绞合而构成。
6芯紧套层绞式光缆
12芯松套层绞式直埋光缆
12芯松套层绞式直埋防蚁光缆
S——塑料光纤。 Ⅲ： 光纤主要尺寸参数
用阿拉伯数（含小数点数）及以μm为单位表示多模光纤的芯
径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。
GYGZL03-12T50/125
Ⅳ：带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由a、bb及cc三组 数字代号构成。 a——表示使用波长的代号，其数字代号规定如下： 1——波长在0.85μm区域； 3——波长在1.55μm区域。 应同时列出各波长上的规格代号，并用“/”划开。 bb——表示损耗常数的代号。两位数字依次为光缆中光纤损耗常 数值（dB/km）的个位和十位数字。 cc——表示模式带宽的代号。两位数字依次为光缆中光纤模式带 2——波长在1.31μm区域；
把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结
构；也可把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成
骨架式或层绞式结构。
中心束管式带状光缆
层绞式带状光缆
光缆典型结构小结
典型结构 制造较容易，光纤数量较少（12芯以下） 层绞式结构 结构简单，对光纤保护较好，耐压、抗 弯性能较好，节省了松套管材料和相应 工序，但也对放置光纤入槽工艺提出了 更高的要求。 体积小、重量轻、制造容易、成本低， 是更能发挥光纤优点的光缆结构之一。 空间利用率最高的光缆，可容纳大量光 纤，每个单元的接续可一次完成。
光缆的规格组成部分
GYGZL03-12T50/125
Ⅰ： 光纤数目用1、2、……，表示光缆内光纤的实际数目。 Ⅱ： 光纤类别的代号及其意义 J——二氧化硅系多模渐变型光纤； T——二氧化硅系多模突变型光纤； Z——二氧化硅系多模准突变型光纤； D——二氧化硅系单模光纤；
X——二氧化硅纤芯塑料包层光纤；
光纤和光缆
主要章节
3.1 光纤和光缆 3.2 光纤的导光原理 3.3 单模光纤 3.4 光纤的损耗特性 3.5 光纤的传输特性
光纤和光缆
1. 光纤的结构 2. 光纤的分类 3. 光缆的结构
4. 四类典型结构的光缆
5. 光缆的型号
光纤的结构
一般光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯 石英经复杂的工艺拉制而成。 结构——多层同轴圆柱体 。 组成——纤芯、包层和涂覆层
骨架式结构
束管式结构
带状式结构
光缆型号（补）
光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短横 线分开。
1、光缆型式代号
由五个部分组成，如下图所示。
GYGZL03-12T50/125
GYGZL03-12T50/125
Ⅰ：分类代号及其意义为（应用环境)
GY——通信用室（野）外光缆； GR——通信用软光缆； GJ——通信用室（局）内光缆； GS——通信用设备内光缆；
注意，同一光缆适用于两种及以上波长，并具有不同传输特性时，
宽分类数值（MHz· km）的千位和百位数字。单模光纤无此项。
GYGZL03-12T50/125
Ⅴ：适用温度代号及其意义。
A——适用于−40℃～+40℃
B——适用于−30℃～+50℃ C——适用于−20℃～+60℃
D——适用于−5℃～+60℃
Ⅴ：外护层的代号及其意义为：
外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号
及其意义如下。 代 号 0 铠装层（方式） 无 代 号 0 外护层（材料） 无
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—— 双钢带 细圆钢丝 粗圆钢丝 单钢带皱纹纵包
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纤维层 聚氯乙烯套 聚乙烯套 — —
2、光缆规格
由五部分七项内容组成，如下图所示。