光缆技术员培训教程

第一章光纤、光缆基本知识

第一节光纤的材料及制造

随着计算机、互联网和电话通讯的日益普及，大大地刺激人们对信息交换的需求。正是光纤、激光器、系统设备、计算机、互联网共同构筑的通信平台创造出了一个崭新的信息时代。当然，光纤在这个信息时代也成了一种比较理想的通信材料。通信用光纤大多数是由石英玻璃材料组成的，光纤的制造要经历光纤预制棒制备、光纤拉丝等具体的工艺步骤。最常使用的工艺是两步法：第一步采用四种气相沉积工艺，即：外气相沉积（Outside Vapour Deposition-OVD）、轴向气相沉积（Vapour Axial Deposition-VAD）、改进的化学气相沉积（Modified Chemical Vapour Deposition-MCVD）、等离子化学气相沉积（Plasma Chemical Vapour Deposition-PCVD）中的任一工艺来生产光纤预制棒的芯棒；第二步是在气相沉积获得的芯棒上施加外包层制成大光纤预制棒。值得强调的是，光纤预制棒的光学特性主要取决于芯棒的制造技术，光纤预制棒的成本主要取决于外包技术。

第二节光纤的特性

光纤通信系统发展初期，由于技术不成熟，那时的光纤通信传输距离短、传输速率低、传输容量小等等。当今，光纤制造技术日趋完善，再加上器件和系统的飞速发展带来了光纤品种不断推陈出新，特别是网络业务呈指数式增长势态，使得光纤网带宽每6-9月就可翻一番。目前主要是靠开发新光纤、新器件、新系统来实现高速率、大容量、远距离光纤通信。同时光纤的性能研究也由最初的衰减、色散转向非线性效应、偏振模色散、色散斜率、色散绝对值大小。

1、体积小、重量轻

光纤很细，单模光纤芯线直径一般为4—10μm，连同包层也只有125μm。具有4-48根芯线组成的光缆，其直径还不到13mm。同时光纤材料为石英，其比重小，故重量小。

2、容量大、速度快

光纤具有极宽的带宽，单模光纤的带宽可达10GHz以上。使用光纤作传导媒介的光通信的容量比电通信的容量大成千上万倍。

3、抗干扰、耐辐射、保密性好

光纤线路不受电磁干扰和原子辐射，同时不向外漏泄，不辐射电磁波，所以就有保密性好，很难被截获破译。

4、温度适应性强

光纤可以适应高温和低温情况，高温可达150-200摄氏度，低温为-65摄氏度。

5、衰减低、损耗小、方向性好

使用光纤传输信息，由于采用颜色很纯的激光，该光能量高度集中，方向性好，他能沿单一方向传播，色散角很小，一束光在10米内不发生色散。同时，光纤有极低的衰减率，单模光纤为0.2dB/km。

6、抗拉、抗压力强

光纤和光缆都是采用特殊的塑料等包敷材料和特殊工艺制造的。它的抗压力基本和铁差不多，比铜材料的抗拉力好得多，一般可以承受60公斤的拉力。

7、多功能传输

光纤通信不仅能够传输电话，而且可以同时传输视频信息、同步数据、传真、图像等各种数字化信息。

8、资源丰富、成本低

光纤的原料是石英玻璃，即二氧化硅，它占矿产资源的百分之十四。一公斤高纯度的石英玻璃可以拉制成100至上万公里的光纤，所以成本很低。

第三节光纤的应用

选用光纤时，应就其承担的业务综合考虑其传输容量、传输距离、系统传输质量要求等因素，力求选用的光纤能考虑到近期的业务量，同时要兼顾业务中、远期发展，还要能获得良好的性能价格比。为此，我们有必要在充分了解各种光纤特点和性能的基础上，根据系统的传输特点对所用的光纤能做出合理的选择。

1．多模光纤

与单模光纤相比，多模光纤芯径大，便于接续；但其衰减系数大，带宽小，故目前多模光纤只适用于短距离、小用量的数据和模拟光信息传输。

2．单模光纤

（1）G.652光纤。G.652光纤特点是零色散波长在1.31μm，故其被称为常规单模光纤或非色散位移单模光纤。G.652光纤在1.31μm处衰减系数为

0.35dB/km左右，在1.55μm处衰减系数为0.20dB/km左右，但1.55μm处的色散系数大约17-20ps/km.nm，从而限制了其在工作波长为1550nm系统中的传输速率和传输距离。

（2）G.653光纤。G.653光纤特点是零色散波长由G.652光纤的1.31μm

位移到1.55μm制得的光纤，故其称为色散位移光纤。G.653光纤同时实现了1.55μm窗口的低衰减系数和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤芯中的光功率密度过大产生了非线性效应，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以上波分复用或密集波分复用系统中的应用。

（3）G.655光纤。G.655光纤特点是在1.530~1.565μm波长区为非零色散，故其称为非零色散位移光纤。G.655光纤解决了G.653光纤在单信道速率

10Gbit/s以上波分复用中出现的非线性效应，特别是四波混频，所以其在

10Gbit/s以上波分复用或密集波分复用的高速率、大容量、远距离光纤传输系统中得到极为广泛地应用。

当今，消费者选用光纤主要是依据光纤的光传输性能（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，是否采用波分复用或密集波分复用或稀疏波分复用等因素综合考虑。

第四节光纤的几种常见端接方法

一.直接端接

直接端接是指把连接器连接到每条水平电缆的末端，它包括以下几种方法。

a．干燥箱固化的环氧树脂型端接

这是最常用 (也是最早) 的直接端接方法。它采用标准连接器、环氧树脂和各种打磨纸，具体视制造商而异。这种方式先拆掉缓冲层，清洁裸光纤，准备光纤，然后混合环氧树脂(粘合剂和催化剂)，并传送到注射器中，然后把环氧树脂注入连接器的套圈中，直到端面上出现环氧树脂，最后把光纤插入套圈，然后把套圈放到套管中，等大约5分钟后，放到干燥箱中。在烘干冷却之后，取下套管，剪掉光纤末端。然后进行打磨、清洁、检查。

b．预装环氧树脂型端接

这类连接器的端接方法在大多数地方与传统的干燥箱固化环氧树脂类似。它预装有预先混合的环氧树脂，另外还能重新熔化(尽管制造商不推荐这种作法)，以取下和更换断开的光纤。

c．冷固化环氧树脂型端接

前期准备工作与干燥箱固化的环氧树脂相同，但进行了简化。准备工作与干燥箱固化方式相同，但通常直接从分配器中把催化剂和粘合剂放到光纤或套圈上，而不需混合/传送到注射器中，也不需注入超高粘度的环氧树脂。在室温下，其固化时间一般为大约2分钟，因为粘合剂具有厌氧性(在没有空气时仍能固化)。在剪断光纤后，进行打磨、清洁和检查。

d．机械弯曲和打磨

目前有许多机械弯曲和打磨方法，它们采用机械弯曲的工作原理，把光纤固定在套圈中。在插入套圈前，先拆掉缓冲层，清洁光纤。然后把光纤“弯曲”(使用机械夹具)到相应位置，然后剪掉光纤，进行打磨。

e．带有预打磨套圈的机械弯曲

这种连接器的套圈带有一小段出厂时已经打磨好的光纤。在这一小段光纤后面有一定的空间，已经填充了与光折射率相符的凝胶。然后剥掉光纤，进行清洁，剪成预定的长度，插入套圈中，弯曲到相应位置，其方式与前面的连接器类似。

二.接合端接

接合是把光纤盘管(出厂时在大约1米长的裸光纤上接有一个连接器)