光纤光缆基础知识培训
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光纤光缆基础知识培训
网络规划设计部 传输专业组：李莉
2010 年12 月
光纤的基本理论
新疆通信规划设计院有限责2 任公司
主要内容：
?光纤的结构和几何光学理论 ?光纤的制造和光缆的构造 ?光纤的传输性能 ?光缆的种类 ?光缆线路设计规范
新疆通信规划设计院有限责3 任公司
?光纤应用的网络层次
?城域网
光纤的分类
? 按光纤横截面的折射率分布: 两种基本类型
n n1
n2
n n1
n2
a br
阶跃光纤 纤芯折射率分布均匀,边界突变
a
b
r
渐变光纤
纤芯折射率连续变化
不同的折射率分布，传输特性完全不同
新疆通信规划设计院有限责9 任公司
光纤的分类
? 实际上,按照光纤截面折射率分布详细分：
? 阶跃型光纤 ? 渐变光纤 ? 梯度型光纤 (多模光纤 ) ? 双包层（W 型） ? 三角分布 —
常用光纤
(3) 单模光纤(普通)
n 2b
2a
r
芯径(2a): <10μm 包层直径(2b): 125 μm
新疆通信规划设计院有限1责5 任公司
光缆的构造和制作过程
? 石英系光纤
纤芯和包层都用石英作为基本材料， 折射率差通过在纤芯和包层进行不同的 掺杂来实现。
? 纤芯掺入G e和P ? 折射率? ? 包层掺入 B ? 折射率?
?中心管式
?光纤位于中心管的中 心
?容纳光纤芯 数
?≤12 芯， 144 芯
结构： ? 缆芯 ? 外护层 ? 加强件
类型：
中心管式 层绞式 骨架式
多用途 分支
ຫໍສະໝຸດ Baidu
? 室外
互连
? 室内
海底
? 特种
电力
新疆通信规划设计院有限责任公司
野战军用
23
光纤的制造和光缆的构造
外护套 介质加强件
缓存加强件
填充物 光纤 包带
Six-fiber cable
新疆通信规划设计院有限责任公司
24
光缆中各种材料的作用
?
?绞
?扎
?收
?合
?纱
?线
?护套
?油膏 ?钢/铝 ?挤 ?冷 ?牵 ?收
?的制造 ?填充 ?纵包 ?塑 ?却 ?引 ?线
新疆通信规划设计院有限责任公司
光纤的制造和光缆的构造
光缆的构造
? 实际中，需要成缆 ? 保护 ? 实用
要求：
? 承受力
? 稳定
? 可靠
新疆通信规划设计院有限责任公司
22
光纤的制造和光缆的构造
适用于：
长距离、大容量的光纤 通信系统
新疆通信规划设计院有限1责1 任公司
适用于：
中距离、中容量的光 纤通信系统
光纤的分类
? 按光纤中的传导模式数量分类 (续)
单模光纤
多模光纤
相对概念: 取决于工作波长、光纤截面折 射率分布、结构参数。
光纤确定后，工作波长大于截止波长时，为单模光纤
新疆通信规划设计院有限1责2 任公司
光缆材料 光纤 加强件
纤用油膏 松套管
缆用油膏 覆膜带
金属铠装层 外护套
特殊材料
作用 光信号传输 提供机械强度 光纤纵向阻水 保护光纤 缆芯纵向阻水 防水、防潮
抗侧压 耐磨损、抗侧压
特殊性能
?优质光纤和材料是确保：
25
? 光缆具有良好传输和机械性能的基础。
新疆通信规划设计院有限责任公司
?光纤与松套管的色谱标识
常用光纤
(1)阶跃多模光纤
n2 n
2b n1
2a
r
芯径(2a): 50μm, 62.5μm 包层直径(2b): 125 μm
新疆通信规划设计院有限1责3 任公司
常用光纤
(2)渐变折射率多模光纤
n2 n
2b n1
2a
r
芯径(2a): 50μm, 62.5μm 包层直径(2b): 125 μm
新疆通信规划设计院有限1责4 任公司
在光纤中传递下去。
新疆通信规划设计院有限责5 任公司
光纤的结构和分类 光纤的结构
? 纤芯 ：折射率较高，用来传送光； ? 包层 ：折射率较低，形成波导效应，与纤芯形成全反射； ? 涂覆层/ 保护套 ：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。
新疆通信规划设计院有限责6 任公司
纤芯 --高透明材料 包层 --高透明材料 涂敷层 --保护层
新疆通信规划设计院有限1责6 任公司
主要内容：
?光纤的结构和几何光学理论 ?光纤的制造和光缆的构造 ?光纤的传输性能 ?光缆的种类 ?光缆线路设计规范
新疆通信规划设计院有限1责7 任公司
光纤光缆的制作
? 用气相沉积法制作具有所需折射 率分布的预制棒（典型预制棒长 1m,直径2cm）
? 使用精密馈送机构将预制棒以合 适的速度送入炉中加热
色散位移光纤 (DSF G.653), 非零色散位移光纤 (NZ-DSF G.655)
新疆通信规划设计院有限1责0 任公司
光纤的分类
? 按光纤中的传导模式数量分类
单模光纤 传输单一模式：基模
2a=4~10 ? m 2b=125 ?m
多模光纤
传输多个传导模式 2a=50/62.5 ? m
2b=125 ? m
?识别用全色谱
?中心加强件 ?复合铝带 ?UV光纤 ?松套管 ?光纤油膏 ?缆芯填充物 ?扎纱及填充物
?PE护套
序号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ 颜色 蓝 桔 绿 棕 灰 白 红 黑 黄 紫 粉红 青绿
26
新疆通信规划设计院有限责任公司
光缆基本结构特点
?根据缆芯形状和纤芯数不同，光缆可以分为三种基本结构：
?长途网
?光纤
?接入网
?
?FTTX
4
新疆通信规划设计院有限责任公司
?YOFC MD 2002.01
光纤的结构和分类
? 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。 ? 光纤? 中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层
包层 芯
树脂涂覆层
? 特点：ncore>nclad ? 光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并
包层折射率略小于纤芯
材料： 高纯度 SiO2 掺杂 纤芯： GeO2?SiO2, P2O5?SiO2 包层： B2O3?SiO2
新疆通信规划设计院有限责7 任公司
光纤的分类
? 按光纤横截面的折射率分布分类 ? 按光纤中的传导模式数量分类 ? 按光纤构成的原材料分类 ? 按光纤的套塑层分类
新疆通信规划设计院有限责8 任公司
? 成缆--光缆
新疆通信规划设计院有限1责8 任公司
光纤拉丝装置示意图
新疆通信规划设计院有限责任公司
19
光纤的制造和光缆的构造
拉丝与涂覆
均匀拉丝
新疆通信规划设计院有限责任公司
加 热 厚度监测 预涂覆
20
?光纤 ?的选择
?松套管 ?的制造
?缆芯 ?的制造
?光缆生产工艺
?着
?色
?充 ?挤 ?冷 ?外径 ?冷 ?收 ?油 ?塑 ?却 ?检测 ?却 ?线
网络规划设计部 传输专业组：李莉
2010 年12 月
光纤的基本理论
新疆通信规划设计院有限责2 任公司
主要内容：
?光纤的结构和几何光学理论 ?光纤的制造和光缆的构造 ?光纤的传输性能 ?光缆的种类 ?光缆线路设计规范
新疆通信规划设计院有限责3 任公司
?光纤应用的网络层次
?城域网
光纤的分类
? 按光纤横截面的折射率分布: 两种基本类型
n n1
n2
n n1
n2
a br
阶跃光纤 纤芯折射率分布均匀,边界突变
a
b
r
渐变光纤
纤芯折射率连续变化
不同的折射率分布，传输特性完全不同
新疆通信规划设计院有限责9 任公司
光纤的分类
? 实际上,按照光纤截面折射率分布详细分：
? 阶跃型光纤 ? 渐变光纤 ? 梯度型光纤 (多模光纤 ) ? 双包层（W 型） ? 三角分布 —
常用光纤
(3) 单模光纤(普通)
n 2b
2a
r
芯径(2a): <10μm 包层直径(2b): 125 μm
新疆通信规划设计院有限1责5 任公司
光缆的构造和制作过程
? 石英系光纤
纤芯和包层都用石英作为基本材料， 折射率差通过在纤芯和包层进行不同的 掺杂来实现。
? 纤芯掺入G e和P ? 折射率? ? 包层掺入 B ? 折射率?
?中心管式
?光纤位于中心管的中 心
?容纳光纤芯 数
?≤12 芯， 144 芯
结构： ? 缆芯 ? 外护层 ? 加强件
类型：
中心管式 层绞式 骨架式
多用途 分支
ຫໍສະໝຸດ Baidu
? 室外
互连
? 室内
海底
? 特种
电力
新疆通信规划设计院有限责任公司
野战军用
23
光纤的制造和光缆的构造
外护套 介质加强件
缓存加强件
填充物 光纤 包带
Six-fiber cable
新疆通信规划设计院有限责任公司
24
光缆中各种材料的作用
?
?绞
?扎
?收
?合
?纱
?线
?护套
?油膏 ?钢/铝 ?挤 ?冷 ?牵 ?收
?的制造 ?填充 ?纵包 ?塑 ?却 ?引 ?线
新疆通信规划设计院有限责任公司
光纤的制造和光缆的构造
光缆的构造
? 实际中，需要成缆 ? 保护 ? 实用
要求：
? 承受力
? 稳定
? 可靠
新疆通信规划设计院有限责任公司
22
光纤的制造和光缆的构造
适用于：
长距离、大容量的光纤 通信系统
新疆通信规划设计院有限1责1 任公司
适用于：
中距离、中容量的光 纤通信系统
光纤的分类
? 按光纤中的传导模式数量分类 (续)
单模光纤
多模光纤
相对概念: 取决于工作波长、光纤截面折 射率分布、结构参数。
光纤确定后，工作波长大于截止波长时，为单模光纤
新疆通信规划设计院有限1责2 任公司
光缆材料 光纤 加强件
纤用油膏 松套管
缆用油膏 覆膜带
金属铠装层 外护套
特殊材料
作用 光信号传输 提供机械强度 光纤纵向阻水 保护光纤 缆芯纵向阻水 防水、防潮
抗侧压 耐磨损、抗侧压
特殊性能
?优质光纤和材料是确保：
25
? 光缆具有良好传输和机械性能的基础。
新疆通信规划设计院有限责任公司
?光纤与松套管的色谱标识
常用光纤
(1)阶跃多模光纤
n2 n
2b n1
2a
r
芯径(2a): 50μm, 62.5μm 包层直径(2b): 125 μm
新疆通信规划设计院有限1责3 任公司
常用光纤
(2)渐变折射率多模光纤
n2 n
2b n1
2a
r
芯径(2a): 50μm, 62.5μm 包层直径(2b): 125 μm
新疆通信规划设计院有限1责4 任公司
在光纤中传递下去。
新疆通信规划设计院有限责5 任公司
光纤的结构和分类 光纤的结构
? 纤芯 ：折射率较高，用来传送光； ? 包层 ：折射率较低，形成波导效应，与纤芯形成全反射； ? 涂覆层/ 保护套 ：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。
新疆通信规划设计院有限责6 任公司
纤芯 --高透明材料 包层 --高透明材料 涂敷层 --保护层
新疆通信规划设计院有限1责6 任公司
主要内容：
?光纤的结构和几何光学理论 ?光纤的制造和光缆的构造 ?光纤的传输性能 ?光缆的种类 ?光缆线路设计规范
新疆通信规划设计院有限1责7 任公司
光纤光缆的制作
? 用气相沉积法制作具有所需折射 率分布的预制棒（典型预制棒长 1m,直径2cm）
? 使用精密馈送机构将预制棒以合 适的速度送入炉中加热
色散位移光纤 (DSF G.653), 非零色散位移光纤 (NZ-DSF G.655)
新疆通信规划设计院有限1责0 任公司
光纤的分类
? 按光纤中的传导模式数量分类
单模光纤 传输单一模式：基模
2a=4~10 ? m 2b=125 ?m
多模光纤
传输多个传导模式 2a=50/62.5 ? m
2b=125 ? m
?识别用全色谱
?中心加强件 ?复合铝带 ?UV光纤 ?松套管 ?光纤油膏 ?缆芯填充物 ?扎纱及填充物
?PE护套
序号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ 颜色 蓝 桔 绿 棕 灰 白 红 黑 黄 紫 粉红 青绿
26
新疆通信规划设计院有限责任公司
光缆基本结构特点
?根据缆芯形状和纤芯数不同，光缆可以分为三种基本结构：
?长途网
?光纤
?接入网
?
?FTTX
4
新疆通信规划设计院有限责任公司
?YOFC MD 2002.01
光纤的结构和分类
? 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。 ? 光纤? 中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层
包层 芯
树脂涂覆层
? 特点：ncore>nclad ? 光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并
包层折射率略小于纤芯
材料： 高纯度 SiO2 掺杂 纤芯： GeO2?SiO2, P2O5?SiO2 包层： B2O3?SiO2
新疆通信规划设计院有限责7 任公司
光纤的分类
? 按光纤横截面的折射率分布分类 ? 按光纤中的传导模式数量分类 ? 按光纤构成的原材料分类 ? 按光纤的套塑层分类
新疆通信规划设计院有限责8 任公司
? 成缆--光缆
新疆通信规划设计院有限1责8 任公司
光纤拉丝装置示意图
新疆通信规划设计院有限责任公司
19
光纤的制造和光缆的构造
拉丝与涂覆
均匀拉丝
新疆通信规划设计院有限责任公司
加 热 厚度监测 预涂覆
20
?光纤 ?的选择
?松套管 ?的制造
?缆芯 ?的制造
?光缆生产工艺
?着
?色
?充 ?挤 ?冷 ?外径 ?冷 ?收 ?油 ?塑 ?却 ?检测 ?却 ?线