烽火光纤光缆基础知识讲义

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2009年7月
目 录
第一章
第二章
光纤通信发展史
光缆基础知识
第三章
第四章 第五章 第六章 第七章
光缆生产工艺
中心束管式光缆 松套层绞式光缆 带状光缆 ADSS光缆
第一章 光纤通信发展史
光纤通信是以激光作为信息载体,以光纤作为传输介质的通 信方式。由于光纤的传光性能优异,传输带宽极大,因此, 在当今的通信方式中已形成了一个以光纤通信为主,微波、 卫星通信为辅的格局。 光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术。它的诞生 和发展,给世界通信技术带来了划时代的革命。光纤发展的 主要历程。 1966年,美籍华人高锟和Georgo.A.Hockham根据介质波导 理论共同提出光纤通信的概念。 1970年,美国康宁公司的Maurer等人首次研究出阶跃折射 率多模光纤,其波长在630nm处的衰减系数小于20db/km; 同年美国贝尔实验室的Hayashi等人研究出室温下连续工作 的GaAALAs双异质结注入式激光器。正是光纤和激光器这两 项科研成果的同时问世,拉开了光纤通信的序幕。
直埋光缆
光纤带光缆
室内软光缆
ADSS
OPGW
水下光缆
典型GYTA光缆
芯数、每 管芯数 拉力、敷 设方式、 金属或非 金属 阻水材料 侧压、防 潮、敷设 方式、应 用环境 抗紫外、 阻燃
套管数、 套管外径
UV光纤 松套管
加强件规格、 单元数 缆芯
光纤油膏
中心加强件 填充绳 缆芯填充物 扎纱及阻水层 铝带 PE护套
凹 陷 包 层 单 模 光 纤(DC)
包 层
d
125m
包 层
d
125m
光 纤 群 折 射 率: 1310nm - 1.466 1550nm - 1.467
G.652光纤
光 纤 群 折 射 率: 1310nm - 1.4675 1550nm - 1.4682
光纤种类-常用光纤的折射率分布图
包层
d
a
b
c
d e
Wavelength(nm)
光纤制造方法
1.关键技术
1).高纯度:光纤材料要达到高纯度 99.9999%。 2).高精度:精确控制光纤折射率分布和几何尺寸。
2.光纤结构
纤芯:SiO2+GeO2 包层:SiO2
3.制造方法
1)工艺步骤:制棒,拉丝。 2)制棒方法:精确控制光纤折射率分布。
1972年,随着光纤制备工艺中的原材料提纯、制棒和拉丝技 术水平的不断提高,进而将梯度折射率多模光纤的衰减系数 降至4db/km。 1976年,在进一步设法降低玻璃中的OH含量时,发现光纤的 衰减在长波长区有:1310nm和1550nm两个低衰减窗口。 1976年,美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上 第一个44.736Mbit/s传输110km的光纤通信系统的现场试验, 使光纤通信向实用化迈出了第一步。
光纤分类-小结
多模光纤 单模光纤 非零色 散位移 单模光 纤 G.655 C、D B1.3 A、B、C B4 B5 B6 BIF15等 OM1 LD、LED 450~600 OS1 LD 100 LD 105~110 LD 280~35 0 LD 300~500 LD 200~25 0 宽带光传 输用非零 色散单模 光纤 G.656 小弯曲 半径光 纤 G.657
>10GHz.k m
•带宽极宽,容量极大; •衰减小,传输距离远; •串扰小,传输质量高; •抗电磁干扰,保密性好; •尺寸小重量轻,便于运输和敷设; 光 纤 的 优 点 光 纤 的 缺 点
•极易断裂 •严格忌水 •弯曲能力差; •切断与接续要求高;
•原料丰富,节约金属;
音频点播
数字电视
视频点播
视频会议
II 加强构件
• (无符号)—— 金属加强构件 • F —— 非金属加强构件
III 结构特征(缆芯和光缆派生结构特征代号)
光缆结构特征应表示出缆芯的主要类型和光缆派生结构。
当光缆型式有几个结构特征需要注明时,可用组合代号表,其组合代 号按下列相应的代号自上而下的顺序排列。
• D—— 光纤带状结构
密集波 粗波分复 分复用, 用和密集 骨干网 波分复用 等 系统
FTTH应 用,楼 内布线
光纤种类- 光纤选择
光纤规格 A1a、A1b G.652A/B G.652C/D
核心网
城域网
接入网 √ 适用
√ 可用 √ 可用
√ 适用 √ 适用
√ 可用
G.655B/C
G.656
√ 适用
√ 适用
√可用
√可用
光纤的性能-光纤的四大性能 •几何尺寸:
子分 类
分类 俗称
子系列 代号 信号源 成本比 例%
应用场 合
以太网、 视频等 局域网, 覆盖距 离2km以 内
高速以太网、 办公楼竖井 布线、局域 网汇聚层链 路等,对应 距离
以太网、 视频等 局域网, 覆盖距 离2km以 内
通信干线、城 通信干线、城 域网、本地网、 域网、本地网、 光纤接入等, 光纤接入等, 中继距离达600 中继距离达60 km,以太网通 0km,以太网 信可以达20km, 通信达20km 多业务
视频
家庭办公
远程医疗
在线游戏
网上购物
宽 带 网 络 改 变 生 活 方 式
远程教育
可视电话
电子银行
电子阅读
光纤与传输的关系-系统演进对光纤的促进
光纤种类-光纤标准的发展
ITU-T G.652
ITU-T G.652A ITU-T G.652C ITU-T G.652D
(E+S+C+L波段)
ITU-T G.655
发展。
光纤研究动态:光子晶体光纤。。。
光纤应用发展新趋势-产业并购
• • • • • •
康宁(Corning) 古河(日本古河并购美国OFS) 阿尔卡特(Alcatel) 藤仓(Fujikura) 烽火(Fiberhome) 长飞(YOFC)
• 其他:如日本住友、韩国三星
光缆的种类
管道光缆
架空光缆
光纤对光纤通信系统影响最大的几个关键指标:
衰减
色散
光纤制造-光纤材料
1.光纤的定义:光纤是由高纯透明材料组成的光传输媒质。 2.光纤材料:石英玻璃、塑料、晶体…….。
3.石英玻璃:
1.优点:优秀的光学、力学和化学性能,良好的加工性能,极好的温度稳 定性能、重量轻、抗电磁干扰。
性能 密度 杨氏模量 剪切模量 热膨胀系数 单位 G/cm3 N/mm2 N/mm2 K-1 数值 2.2 72900 33000 5.5× 10-7
中国较大的光纤光缆公司
具备预制棒生产能力及光缆生产能力 长飞 YOFC 烽火 Fiberhome 亨通 富通 中天
第二章 光纤光缆基础知识
光纤与传输的关系-光纤媒质的必然
传输介 质 对绞线 同轴电 缆 光纤 带宽MHz 6 400 衰减系数d B/km 20(4MHz) 19(60MHz) 0.2~3 中继距 离km 1~2 1.6 >50 抗电磁干 扰性能 较差 较差 不受干扰 尺寸与重量 敷设安装 大而重 一般 小而轻 一般 方便 方便 接续 方便 较方便 特殊
1980年,原材料提纯和光纤制备工艺得到不断完善,从而 加快了光纤的传输窗口由850nm移至1310nm、1550nm的进程。 特别是制出了低衰减光纤,其在1550nm的衰减系数为0.20d b/km已接近理论值。与此同时,为促进光纤通信系统的实 用化,人们又及时地开发出适用于长波长的光源。应运而 生的光纤成缆、光无源器件和性能测试及工程应用仪表等 技术的日趋成熟,都为光纤光缆作为新的通信传输介质奠 定了良好基础。
模场直径、包层直径、包层不圆度、芯同心度误差等左右 着接续和系统传输性能。
•环境性能:
温度循环、高温高湿、温度时延漂移、浸水、核辐射等 影响着光纤的寿命
•机械性能:
抗拉、耐侧压、弯曲、扭转影响着光纤的寿命。
•传输性能:
衰减、色散、 PMD 、非线性等决定系统传输质量。
光纤的性能-光纤的几个关键指标
125m 包层 125m
G.655光 纤
G.651光 纤
世界主要厂商水峰衰减
厂 家 康 宁 OFS 阿尔卡特 烽火藤仓 比瑞利 住 友 长 飞 德拉克 三 星 大 韩 光纤名称 SMF-28e AllWave E-SMF FutureGuide-LWP MagniLight PureBand FullBand FullBright WidePass AnyWave 预制棒制造工艺 OVD VAD APVD VAD (不详) VAD PCVD PCVD MCVD VAD 水峰衰减水平 氢老化后 ≤0.31—0.35 dB/km 氢老化后 ≤0.31 dB/km 氢老化后 ≤0.33 dB/km 氢老化后≤0.30 dB/km 氢老化后 ≤0.31-0.35 dB/km 氢老化后 0.29 dB/km (典型值) 氢老化后 ≤0.31—0.35 dB/km 氢老化后 ≤0.40 dB/km 氢老化后 ≤0.33 dB/km 0.31 dB/km (典型值) (未指明是否为氢 老化后)
1981年以后,世界各发达国家才将光纤通信技术大规模的推入商 用。历经近20年的突飞猛进的发展,光纤通信数率已由1978年的4 5Mbit/s提高到目前的40Gbit/s。 我国自70年代初就已经开始了光纤通信技术的研究,1977年研制 出中国第一根阶跃折射率分布多模光纤,其在850nm的衰减系数为 300db/km。 1979年,建立了第一个用多模短波长光纤进行的8Mbit/s、5.7km 室内通信试验系统。 我们国家历来重视通信工程的建设,在20世纪末完成了“八横八 纵”干线网的建设。“八横八纵”光缆干线网的建设历时15年, 分为3个阶段:第一阶段是“七五”期间,建设了南京到武汉的光 缆干线网(简称宁汉光缆工程),其目的是为了引进和吸收国外 的光通信技术;第二阶段是“八五”期间,此次工程布放了23条 光缆,共3.7万km,解决了重点城市间的长途通信问题;第三阶段 是“九五”期间,此次工程布放了25条光缆,共3.4万km,组成了 “八横八纵”的光缆干线网。
金属带(OP)
护套料
包装
典型GYTA光缆
光缆型号命名方法
光缆型号由光缆的型式代号和规格代号组成。 型式部分 —— 分五个部分,分别用代号表示。 I 分类 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 护套 Ⅴ 外护层
源自文库加强构件 结构特征
I
分类的代号
GY---通信用室(野)外光缆 GM---通信用移动式光缆 GJ---通信用室(局)内光缆 GS---通信用设备内光缆 GH---通信用海底光缆 GT---通信用特殊光缆
ITU-T G.655A
(C波段)
(C波段)
ITU-T G.652B (C+L波段)
ITU-T G.655B 、 655C
ITU-T G.655D 、 655E ITU-T G.656
(S+C+L波段)
ITU-T G.657
光纤种类-常用光纤的折射率分布图
匹 配 包 层 单 模 光 纤(Match Clad)
外部气相沉积法:OVD
内部气相沉积法 : MCVD、PCVD 轴向气相沉积法:VAD 等 3)拉丝工艺要点:棒变为丝,保护光纤强度(预涂覆),提高拉丝速度
光纤应用发展新趋势
核心网应用: G.655 、G.656是发展方向。 城域网应用: G.652C光纤/ G.652D ,G.655 , G.656。 接入网应用: G.652B/D光纤、G.657光纤。 局域网应用: G.651多模光纤( 50 m芯径)。 室内布线应用:G.652B光纤将向G.657和塑料光纤
注意:光纤重量:33g/km,温度变化(40C-20C)光纤长度变化1.1cm。
2.缺点:容易发生脆性断裂。
光纤制造-结构设计
G.651
G.652
G.655
光纤截面图
光谱曲线
Specual Attenuation(typical fiber)
Allenuation(dB/km)
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 800 1000 1200 1400 1600 a b c d e nm 850 1300 1310 1380 1550 dB/km 1.81 0.35 0.34 0.55 0.19
• J——光纤紧套被覆结构 • G——骨架槽结构
名称
渐变折射率多模光纤
非色散位移单模光纤
分类 ITU-T IEC
G.651 50/125 A1a 传统50/1 25 OM2: 1G/2000 LD、LED 450~600 新一代50/125 OM3:10G 150/300/500 LD 500~900 62.5/125 A1b A、B B1.1
G.652
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