光纖和光纜知識及光纜敷設(shè)規(guī)范229.doc

光纖和光纜知識及光纜敷設(shè)規(guī)范該帖被瀏覽了4260次 | 回復(fù)了39次概述 所謂光通信就是利用光波載送信息的通信.在載波技術(shù)方面,電磁波的通信已廣泛應(yīng)用于廣播,電視等領(lǐng)域,本世紀末,隨著數(shù)字技術(shù)的進步,出現(xiàn)了移動通信等數(shù)字無線電波技術(shù).在另一方面,光波作為一種波長很短的無線電波,同樣也得到技術(shù)突破,目前已成為新一代的有線通信載波.光通信技術(shù)的進步,推動了整個信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展. 光纖發(fā)展概況 1960年,梅曼(T.H.Maiman)發(fā)明了紅寶石激光器,產(chǎn)生了單色相干光,實現(xiàn)了高速的光調(diào)制.美國林肯實驗室首先研制出利用氦氖激光器通過大氣傳輸彩色電視,利用大氣傳輸光信號具有以下的缺點:氣候嚴重影響通信,如霧天;大氣的密度不均勻,傳輸不穩(wěn)定;傳輸設(shè)備之間要求沒有阻隔 利用大氣傳輸光波的思想實際上是電磁波傳輸?shù)募夹g(shù),光波實質(zhì)上是頻率極高的電磁波(31014Hz),其通信的容量比一般的電磁波大萬倍以上,如果光通信能夠?qū)崿F(xiàn),它將具有劃時代的意義. 早期,為了避免大氣對光傳輸?shù)母蓴_,研制了透鏡光波導(dǎo)的技術(shù),利用管子進行光傳輸,在一定距離上設(shè)置聚焦透鏡,匯聚散射光和誘導(dǎo)光轉(zhuǎn)折,但振動和溫度又嚴重影響了光傳輸.這種思想,被后來采用直至成功研制成光導(dǎo)纖維. 1966年,英籍華人高錕(C.K.Kao)和Hockham實驗證明利用玻璃可以制作光導(dǎo)纖維(Optic Fiber).但當(dāng)時的玻璃衰減達1000dB/km,無法用于傳輸,后經(jīng)過美國貝爾實驗室主席Ian Ross,英國電信研究所(BTRL,BPO)和美國康寧玻璃公司(CORNING)的Maurer等合作,于1970年首先研制成功衰減為20 dB/km的光纖,取得重大突破.之后,各發(fā)達國家紛紛開展光纖通信研究,出現(xiàn)了多組成份玻璃光纖,塑料光纖,液芯光纖等,其中利用介質(zhì)全反射原理導(dǎo)光的石英光纖被廣泛采用.石英光纖衰減小,性能高,強度大 要實現(xiàn)長距離的光纖通信,必須減少光纖的衰減.高錕指出降低玻璃內(nèi)過度金屬雜質(zhì)離子是降低光纖衰減的主要因素,1974年,光纖衰減降低到2 dB/km.1976年通過研究發(fā)現(xiàn)降低玻璃內(nèi)的OH離子含量就出現(xiàn)地衰減的長波長雙窗口:1.3m和 1.55m.在1980年,1.55m波長光纖衰減達到0.2 dB/km,接近理論值.80年代中,又發(fā)現(xiàn)水分和潮氣長期接觸光纖會擴散到石英光纖內(nèi),從而使光纖衰減增大且強度降低.于是采用注入油膏于光纖套管中隔絕水氣,制成品質(zhì)完善的光纜用于工程. 要實現(xiàn)大容量的通信,要求光纖有很寬的帶寬.單模(SM:Single Mode)光纖的帶寬最寬,是理想的傳輸介質(zhì).但是單模光纖纖芯很細,70年代工藝無法做到,因此,多模(MM:Multi Mode)光纖較早應(yīng)用,光在多模光纖里各模式間存在光程差,造成輸出的光信號帶寬不寬.1976年日本研制成漸變型(又稱自聚焦型,SELFCO)光纖,光纖的帶寬達到KHz/km數(shù)量級.80年代,單模光纖研制成功,帶寬增大到10 KHz/km,這一成就使大容量光通信成為可能,80年代中,零色散波長為1.55m的光纖研制成功,光纖通信實現(xiàn)長距離超大容量傳輸.70年代,光纖的低衰減窗口在近紅外區(qū)0.85m的短光波,光源采用GaAlAs(鎵鋁砷)注入式半導(dǎo)體激光器(LD:Laser Diode),但是壽命很短.直到研制成功可連續(xù)運行的GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)注入式激光器(Hayashi等),同時也發(fā)展了GaAlAs發(fā)光二極管(LED:Burrus),LED壽命長,價格低,但譜線寬,速率低,功率笑,屬于非相干光源.80年代,研究出了InGaAsP(銦鎵砷磷)長波長激光器和LED,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用.光檢測器是光接收的主要器件,用于將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?主要有用于短波長的Si-PIN管和Si-APD雪崩光電二極管以及適用于長波長的InGaAs/InP的PIN管和APD管,還有Ge-APD管. 由于工程上的需要,各式各樣的光無源器件和光儀表也相應(yīng)出現(xiàn).如:光活動連接器,光衰減器,光纖熔接機和光時域反射測試儀等.光纖通信 1976年,美國首先在亞特蘭大建成距離為10公里,碼率為44Mbit/s的光纖通信系統(tǒng),80年代,許多國家都建成商用的通信系統(tǒng).在此中,發(fā)現(xiàn)利用激光器和多模光纖,當(dāng)光纖機械振動則接收的光信號隨機起伏,出現(xiàn)所謂模式噪聲,因此,用單模光纖的傳輸介質(zhì)和激光器光源成為光纖通信的基本方式,80年代中,還發(fā)現(xiàn)FP型激光器不能維持單譜線相干性,使輸出信號中帶有模分配噪聲,從而使光纖的容量和傳輸距離受到限制,之后研究出動態(tài)單縱模激光器解決了此問題,如:分布反饋(DFB)激光器和更優(yōu)良的量子阱激光器.這些技術(shù)的解決,使超過100km已上無中繼,容量到達Gbit/s的光通信成為現(xiàn)實.目前,全世界廣泛應(yīng)用光纖通信網(wǎng)絡(luò),光纖用量超過2000萬km,建成了橫跨太平洋,大西洋的海底光纜線路,見圖1-2,國際上565Mbit/s高速光纖通信系統(tǒng)(可傳送7680路雙向電話)已廣泛使用,2.4Gbit/s超高速系統(tǒng)也付諸商用. 70年代初,我國已開始光纖技術(shù)的研究.70年代末,制造出衰減為4dB/km,1.3m波長的光纖,并能制造0.85m的LED和LD以及Si-APD雪崩光電二極管,實驗系統(tǒng)碼率為8Mbit/s. 80年代初,開始研制長波長多模光纖,長波長激光器和PIN-FET光電檢測組件.82年在武漢建立了13多公里的短波長,長波長實用市內(nèi)線路,碼率為8Mbit/s和34 Mbit/s. 80年代末,研制出單模光纖和140Mbit/s系統(tǒng),88年在武漢建立了單模架空線路,距離為35公里. 1991年在合肥和蕪湖間建成單模直埋線路,全長150km,從水下跨越長江.現(xiàn)在,國內(nèi)已廣泛使用光纖通信,至今已敷設(shè)近60000km光纜.如北京-武漢-廣州,北京-沈陽-哈爾濱國家干線光纜等,如圖1-3所示.我國幅員廣闊,光纖通信在不同的地理,氣候環(huán)境中使用,在北方要求耐-40低溫,在南方的架空光纜要抗臺風(fēng)與雷擊,在西北沙漠地帶,直埋光纜要防風(fēng)沙的襲擊,在華東經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),如在上海等建成了565Mbit/s的高速系統(tǒng),在華中地區(qū)如武漢,則建成了跨長江的水下線路.我國現(xiàn)已有了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè),能生產(chǎn)光纖,光纜,光電器件,光端機和光儀表,國產(chǎn)光纖衰減能達到0.38 dB/km(1.3m),其產(chǎn)量包括合資生產(chǎn)年約100000km,如侯馬光纜廠,武漢長飛,成都西門子等.我國能生產(chǎn)少數(shù)國家才能生產(chǎn)的長波長激光器,PIN-FET和nGaAs/InP-PAD組件,壽命可達200000小時,滿足商用要求.國產(chǎn)光端機的傳輸碼率達到140Mbit/s,565Mbit/s(PDH系統(tǒng)),90年代隨著SDH技術(shù)的發(fā)展,又相繼推出了155Mbit/s,622Mbit/s甚至2.4Gbit/s的超高速系統(tǒng),如巨大中華(巨龍,大唐,中興和華為)等民族企業(yè),其生產(chǎn)的光端機廣泛應(yīng)用于國家一級干線,二級干線(省級),本地網(wǎng)和市話網(wǎng).隨著接入網(wǎng)絡(luò)(AN)技術(shù)的成熟,我國光纖通信技術(shù)將會更快速地發(fā)展.未來光纖接入網(wǎng)絡(luò) 到90年代,通信技術(shù)高速發(fā)展,移動通信,衛(wèi)星傳輸和光纖通信,將通信演變?yōu)楦咚?大容量,數(shù)字化和綜合的多媒體業(yè)務(wù).在ITU-T的推動下,光纖通信的各種標準紛紛制定,如PDH,SDH,DWDM,AN和B-ISDN等.因此,美國首先提出建立國家信息高速公路的構(gòu)想:國家信息基礎(chǔ)建設(shè)(NII),之后各國紛紛制定計劃,并推出全球的信息技術(shù)建設(shè)計劃(GII).70年代,光纖網(wǎng)絡(luò)主要用于市內(nèi)等大容量業(yè)務(wù)區(qū),80年代向市外長途干線發(fā)展,到90年代逐步向用戶方向延伸,即所謂光纖道路邊(FTTC),光纖到大樓(FTTB)直到光纖到家庭(FTTH).目前也有采用電纜到家庭(如:CABLE MODEM和ADSL技術(shù))的經(jīng)濟方式,但也可實現(xiàn)光纖到公寓(FTTA),見圖1-4.FTTA,B,C構(gòu)成未來的光纖接入網(wǎng)絡(luò),用戶可以采用BRI(2B+D)的ISDN設(shè)備實現(xiàn)電話,傳真,數(shù)據(jù)和計算機等通信,利用PRI(30B+D)的B-ISDN設(shè)備則可以完成除Hi-Fi和TV外的所有業(yè)務(wù)包含在內(nèi),預(yù)計到2020年,交換中心局到遠端模塊帶寬達到2.4Gbit/s,遠端模塊帶寬到用戶間帶寬達到622Mbit/s后,電視信號由MPEG-1的34Mbit/s壓縮到20 Mbit/s(MPEG-2),聲音由64Kbit/s壓縮到16 Kbit/s,這樣,通信,計算機,廣播電視和其它光通信將構(gòu)成統(tǒng)一的4C網(wǎng)絡(luò)(Communication,Computer,Consumer & Component).光纖通信原理 光纖通信系統(tǒng)如圖2-1所示,電端機(交換機)將來自信號源的信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,多路復(fù)用等處理(1.44Mbit/s或2Mbit/s,34Mbit/S和140Mbit/s等)送給發(fā)光端機,變成光信號,并按SDH的格式輸入光纖,收光端機通過光檢測器還原成電信號,放大,整形,恢復(fù)后輸入到電端機(交換機或遠端模塊),完成通信.光端機間的傳輸距離在長波長達到100公里,超過距離則用中繼器將光纖衰減和畸變后的弱光信號再生成,繼續(xù)向前傳輸.將來,摻餌光發(fā)大器可實現(xiàn)全光中繼. 光纖通信可采用模擬和數(shù)字調(diào)制,由于激光器的線性不夠理想,不能像電氣中載波模擬調(diào)制和多路復(fù)用,只能用于模擬電視信號的多路復(fù)用,如光付載波調(diào)制技術(shù).未來,包括電視在內(nèi)的光纖通信將都是數(shù)字式的. 在光端機中,對電信號有兩種光調(diào)制方法:其一是在光源如激光器上調(diào)制,產(chǎn)生隨電信號變化的光信號,此為直接調(diào)制.其二為外調(diào)制,利用電光晶體調(diào)制器在光源外部調(diào)制,調(diào)制速率高.所有的調(diào)制速率可達1020Gbit/s,遠遠低于光纖的傳輸帶寬(20000Gbit/s).要充分發(fā)揮光纖的超大容量的通信傳輸能力,必須采用光頻復(fù)用的光纖通信系統(tǒng),光頻復(fù)用(FDM)又稱光波復(fù)用(WDM),就是在光纖中同時采用許多不同波長的光進行傳輸,光頻復(fù)用技術(shù)可在光纖中開發(fā)出100200個光頻道,每個頻道可容納1020 Gbit/s的信息容量,目前以朗訊(LUCENT)為首的通信企業(yè)已成功開發(fā)了WDM產(chǎn)品,預(yù)計下一個世紀,隨著通信需求的越來越大,WDM通信技術(shù)將會廣泛應(yīng)用.光波 光波與通信用的無線電磁波一樣,也是一種電波,光波的波長很短,或者說頻率很高,達到10131014Hz,一般無線電磁波可用作廣播電臺,電視,移動通信的信號傳輸,光波也可以,而且是大容量,高速度,數(shù)字化和綜合業(yè)務(wù)的通信傳輸,所不同的是:一般無線電波通過空氣傳輸,而通信用光波是通過光纖(Optic Fiber)來實現(xiàn)的.是一種有線傳輸. 光波在電磁波譜中的位置,可見光的波長在0.39m到0.76m,包括紅,橙,黃,綠,藍,靛,紫,混合而成白光.紅光的波長長.比紅光波長更長的光,即波長大于0.76m,是不可見的紅外光,在0.76m15m的光波稱為近紅外波,在15m25m稱為中紅外波,在25m300m稱為遠紅外波.比紫光波長更短的波為不可見的紫外光,紫外光的范圍0.39m0.006m,紫外光,可見光和紅外光統(tǒng)稱光波. 利用大氣傳送的光源如氦氖激光器波長為0.6328m,是可見的紅外光;另一種CO2激光器波長為10.6m,為不可見近紅外光.當(dāng)今通信用傳輸介質(zhì)石英光纖的低衰減窗口為0.6m1.6m的波段范圍,是屬于可見紅外光與不可見近紅外光波段上.1,光波速度 光波與電磁波在真空中的傳輸速度為c=3105km/s.光在均勻介質(zhì)中直線傳播,速度與介質(zhì)的折射率成反比,即:式中,n為介質(zhì)光折射率,c為真空中的光速.以真空的光折射率為1,其它介質(zhì)的折射率大于1,因此傳輸速度比真空中小.其中空氣的折射率近視為1,而石英光纖的折射率為1.458,則光波速度為v=2105km/s.光波的波長(),頻率(f)和速度之間的關(guān)系為:或2,光波的折射與反射 光在同一均勻介質(zhì)中是直線傳播的,但在兩種不同的介質(zhì)的交界處會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,如圖2-3所示.設(shè)MM為空氣與玻璃的界面,NN為界面的法線,空氣折射率n1包層的折射率n2,其折射率分布的數(shù)學(xué)式如下:光線以光纖的軸心線平行射入,則直線向前傳播.若光線以光纖端面入射角進入光纖,則在包層產(chǎn)生包層界面入射角.因為n1>n2,包層界面入射角的臨界角M,與臨界端面入射角a的關(guān)系為:當(dāng)a時,則10dB/km),屬于材料吸收為主,而通信中的衰減主要來自波導(dǎo)散射和材料散射.如圖2-9所示,光衰減與波長有關(guān),從曲線可知,石英光纖由三個衰減區(qū)(又稱作低率耗窗口),第一衰減區(qū)為0.6m0.9m,為短波長低率耗區(qū).第二和第三衰減區(qū)分別為1.0m1.35m和1.45m1.8m,為長波長低衰耗區(qū).光纖彎曲衰減,微彎衰減和接頭衰減一彎曲衰減:光纖可彎曲,如果曲率半徑過小,光就會從包層泄漏,因此在光纖制成纜,現(xiàn)場鋪設(shè)(管道轉(zhuǎn)彎),光纜接頭盒等場合可能出現(xiàn)彎曲衰減,描述為:其中,R為彎曲半徑,A,B與光纖參數(shù)(纖芯半徑a,光纖外徑2b,相對折射率差)有關(guān)的待定常數(shù).二微彎衰減微彎是隨機的,其曲率半徑與光纖橫截面尺寸相比擬的畸變.常發(fā)生在套塑,成藍,周圍溫度變化.微彎衰減是光纖隨機畸變的高次模與輻射模之間的耦合模所引起的光功率損耗.大小表示為:其中:N是隨機微彎的個數(shù);h是微彎凸起的高度;表示統(tǒng)計平均符號;E是涂層料的楊氏模量;Ef是光纖的楊氏模量;a為纖芯半徑;b為光纖外半徑;微光纖的相對折射率差.三接頭衰減光通信中兩個中繼站之間的長光纖,是由許許多多的短光纖連接起來的(一般每2km一段),采用熔接(0.05dB)或冷接(0.1dB)的技術(shù),因此存在接頭損耗,一般的熔接要求兩根光纖的軸心偏移不超過10%.光纖的涂覆與套塑光纖的一次涂覆通用光纖的外徑按ITU-T的規(guī)定為125m,其中單模光纖纖芯在8m 25m,多模光纖纖芯在15m 50m.玻璃是脆性斷裂材料,在空氣中裸露會發(fā)生腐蝕,只要用100克左右的拉力就可以導(dǎo)致光纖斷裂.為保護光纖的表面,提高抗拉強度和抗彎曲度,需要給光纖涂覆硅酮樹脂或聚氨甲酸乙脂.通常采用兩次涂覆,第一層用變性硅酮樹脂,可吸收包層透過的光;第二層采用普通的硅酮樹脂,涂層較厚有利于提高低溫和抗微彎性能.緊套光纖:如跳線(jumper)和尾纖(pigtail),低溫性能好,兩次涂覆后光纖的外徑為900m.松套光纖:裸纖(bare fiber),涂料采用多種顏色的丙烯酸脂類材料,涂層為125m.光纖的二次涂覆(被覆,套塑)為了便于操作和提高光纖成纜時的抗張力,在一次涂覆的基礎(chǔ)上再套上尼龍,聚乙烯或聚酯等塑料.以保護光纖的一次涂覆,提高機械強度.松套在一次涂覆層的外面,再包上塑料套管,套管中注入防水油膏,塑料套管的膨脹系數(shù)比石英光纖大三個數(shù)量級,光纖的纖心到套管中心距離大于0.3mm,使光纖在套管收縮依舊可在管內(nèi)滑動.緊套在一次涂覆層外再緊緊套上尼龍或聚乙烯等塑料,光纖不能自由活動.如圖2-10.近幾年,已開發(fā)出高彈性模量,低線脹系數(shù)的液晶聚酯套塑材料,是海底光纜高強度光纖和高寒地區(qū)光纜光纖的優(yōu)秀套材料.光纖的連接光通信系統(tǒng)的構(gòu)成,除了光源和光檢測器件外,還有一些不用電源的光通路元器件無源光器件.在安裝任何光纖通信系統(tǒng)時,必須考慮以低損耗的方式把光纖連接起來,要求盡量減少在連接的地方出現(xiàn)的光的反射.光纖的連接有永久性和活動性兩種,永久性連接的稱固定街頭,使用熔接(熱接)或冷接(接續(xù)子);活動接頭為或接頭(機械接頭),用砝瑯盤,FC/PC,SC等活動連接器.光纖作為光波導(dǎo)遇到不連續(xù)點就產(chǎn)生損耗或反射,無論是固定接頭或活動街頭,都是特定的不連續(xù)點.對于固定接頭,光波將產(chǎn)生較大的瑞利散射,對于活動接頭,則是更大的菲涅爾反射.光纖的連接原理兩條光纖的幾何位置,光纖的端面情況和光纖本身特性參數(shù)的不匹配,都會產(chǎn)生連續(xù)損耗.如圖3-1所示,當(dāng)兩條光纖軸線平行,軸線橫向或側(cè)向偏移d;當(dāng)兩條光纖軸線平行,軸線縱向偏移s;當(dāng)兩條光纖軸線成角度,產(chǎn)生角度偏移時,產(chǎn)生連接損耗,其中橫向偏移損耗最大最常見.設(shè)在橫向偏移d,纖芯a之內(nèi)的光功率分布完全均勻,端面上的數(shù)值孔徑為常數(shù),則發(fā)射光纖耦合到接收光纖的光功率與兩個纖芯的公共面積成正比,可證明:對于階躍光纖,其耦合效率等于公共面積與兩根光纖的各自面積比:縱向偏移引起的損耗,發(fā)射光纖的光只有部分進入接收光纖,數(shù)值孔徑角c越大,距離s越大,則耦合損耗也越大.同樣偏移角越大,則耦合損耗也越大.圖3-2為幾何偏移引入的損耗與偏移量大小的關(guān)系,其中橫向偏移的損耗最大.因此,對于活動連接器,為了避免端面的摩擦而人為引入0.025mm0.1mm的間距,如果光纖的纖芯為50m的多模光纖,則插入損耗為0.8dB;如果為單模光纖,插入損耗一般在0.5dB.單模光纖在傳導(dǎo)模場近似于高斯分布的條件下,其連接損耗為:式中:a為光纖間的軸偏移量;w為光纖模場半徑.如模場半徑w=4.9m,如果軸偏移量a=1m,則損耗為L=0.18 dB.除了幾何偏移外,在制造中因為兩根光纖幾何特性和波導(dǎo)特性的差異,也產(chǎn)生耦合損耗.包括:光纖的芯徑,纖芯的橢圓度,數(shù)值孔徑,剖面折射率分布以及纖芯與包層的同心度等.連接兩根光纖之前,必須準備光纖的端面,保證平滑與軸線垂直,防止連接點的偏轉(zhuǎn)與散射.一般的方法有研磨,拋光與切割.研磨和拋光可得到較好的端面,但不用于現(xiàn)場,切割需要在光纖劃一道刻痕,利用表面產(chǎn)生應(yīng)力集中而折斷,應(yīng)力控制不好,將產(chǎn)生裂紋分叉.總之,光纖的連接可分為:光纖的永久連接光纖的熔接技術(shù)70年代初,已使用鎳鉻絲通電作為熱源,對光纖進行熔接;中期開始采用電弧放電法,用微機機構(gòu)和顯微鏡來控制光纖對正.80年代采用預(yù)加熱熔接法,通過電弧對光纖端面進行預(yù)熱整形,然后再放電.這就是光纖熔接機的基本原理.目前最好的熔接機對單模光纖的平均損耗到達0.03dB.熔接的過程包括端面的準備,纖芯的對正,熔接和接頭增強等.端面準備:使用切割刀,如simens的A8切割刀,谷河的1-2-3切割刀.纖芯對正:PAS技術(shù)通過CCD攝像和計算機處理,在X,Y,Z軸3個方向進行最佳對正,如simens的L-PAS和LID系統(tǒng),通過自身發(fā)射激光并檢測最大的光功率來調(diào)整對正.熔接:讓兩根光纖保持幾微米的間隙進行預(yù)熔.最后通過高溫電弧使光纖熔接在一起,simens的LID系統(tǒng)通過發(fā)射激光可以調(diào)節(jié)放電時間,達到最佳熔接效果.之后,用大約4牛頓的力進行拉力測試.目前的熔接機對正和熔接,拉力測試可全自動進行.接頭增強:用熱縮管對熔接點進行保護和增強.膠接法原理與熔接雷同.固定連接器技術(shù)圖3-3為常用固定連接器外形.A為依靠毛細管定位的連接器,如3M的接續(xù)子,simence的camsplice;B,C,D為V型槽連接,V型槽角度一般為60度左右,如3M的接續(xù)子,simence的camsplice.固定連接器的損耗一般在1 dB左右.光纖的活動連接光纖的活動連接器可重復(fù)拆裝,形似電纜連接器,但加工精度高,主要是保證插入損耗小,重復(fù)性好.光纖活動連接器廣泛應(yīng)用于傳輸線路,光配線架和光測試儀表中.光纖活動連接器種類按結(jié)構(gòu)調(diào)心型和非調(diào)心型;按連接方式分對接耦合式和透鏡耦合式;按光纖相互接觸關(guān)系分平面接觸式和球面接觸式等.使用最多的是非調(diào)心型對接耦合式如平面對接式(FC),直接接觸式(PC),矩形(SC)活動連接器.還有APC,ST等.FC型光纖活動連接器如圖3-4,FC連接器由插針體a,插針體b與套筒等組成.插針體a裝發(fā)射光纖,插針體b裝接收光纖,將a,b同時插入套筒,再將螺旋擰緊,實現(xiàn)光纖的對接耦合.FC由于平面接觸產(chǎn)生空隙,使光在石英玻璃和空氣間產(chǎn)生菲涅爾反射.PC型光纖活動連接器對于FC的問題,PC將插針套筒端面磨成凸球面,使光纖能夠直接接觸,PC型連接器插入損耗小,反射損耗大(發(fā)射光少),性能定.PC的球面曲率直徑為20mm,與模場直徑為9m左右的單模光纖相配.FC與PC基本上一樣,習(xí)慣上稱FC/PC,插針套筒核對中套筒采用不銹鋼或陶瓷.不銹鋼加工困難,陶瓷材料一般為氧化鋯和氧化鋁兩種,氧化鋁硬于氧化高,可用氧化鋁作為插針套筒,用氧化鋯作為對正套筒,但陶瓷易碎.SC型光纖活動連接器在計算機的FDDI光纖網(wǎng)絡(luò)中,一般使用SC活動連接器,FC/PC通過旋轉(zhuǎn)耦合,而SC屬于插拔式,易于高密度安裝.SC插針套筒為氧化鋯整體型.3M的VF-45光纖活動連接器在最近,3M公司同樣推出了用于光纖網(wǎng)絡(luò)的VF-45連接器,大小如雙絞線的RJ-45,也是插撥式,比SC成本低.光纜光纖雖然具有一定的抗拉強度,但是經(jīng)不起實用場合的彎曲,扭曲和側(cè)壓力的作用.因此,必須象通信用的銅纜一樣,借用傳統(tǒng)的矯合,套塑,金屬帶鎧裝等成纜工藝,并在纜芯中放置強度元件材料,制成不同環(huán)境下使用的多品種光纜,使之能適應(yīng)工程要求的敷設(shè)條件,承受實用條件下的抗拉,抗沖擊,抗彎,抗扭曲等機械性能,以保證光纖原有的好的傳輸性能不變.光纜性能的好壞在很大程度上決定于光纖性能的好壞,因此,首先光纖必須符合ITU-T規(guī)定的技術(shù)指標要求.光纖在成纜絞合,鎧裝,敷設(shè)安裝和氣候環(huán)境溫度變化的情況下會引起衰耗的增加,例如光纖套塑材料(聚乙烯,尼龍,聚丙烯等)的膨脹系數(shù)比石英玻璃光纖大3個數(shù)量級,因此在低溫收縮時會使光纖的微彎增大,為了避免上述有害的現(xiàn)象,在生產(chǎn)中采用緊套光纖,松套光纖結(jié)構(gòu).同時光纖必須能夠承受足夠的拉力,純凈光纖本身的拉力極大,達到2000kg/mm2,但是由于雜質(zhì),旗袍,微粒等原因,拉絲的平均強度只有10-30 kg/mm2,換算成125m的標準通信光纖的斷裂強度為4.89kg.但目前國內(nèi)外廠家的光纖平均抗拉強度在600-800g左右.光纜的種類和結(jié)構(gòu)根據(jù)我國光纜生產(chǎn)的實際情況和各地區(qū)使用條件的不同,光纜品種可按照下表分類,使用溫度范圍可分為所示四級.北方地區(qū)多用A,B兩種,南方地區(qū)多用C,D兩種.層絞式光纜層絞式光纜一般由松套光纖以制電纜的方式構(gòu)成的光纜(古典市),這種結(jié)構(gòu)在全世界應(yīng)用廣泛,是早期光通信常用的光纜.這種光纜一般為6-12芯光纖,按管道,加恐和直埋的敷設(shè)要求其保護層稍有不同,一般來說,在市話網(wǎng)絡(luò)中采用管道,在長途線路上采用直埋,在鄉(xiāng)村等采用架空.如圖3-5所示6芯松套層絞式光纜,中間為實心鋼絲和纖維增強塑料(FRP,無金屬光纜),松套光纖扭絞在中心增強件周圍,用包帶固定,外面增加皺紋鋼(凱裝甲),外護套采用PVC或AL-PE粘接護層.光纖在塑料套管中有一定的余長,使光纜在被拉伸時有活動的余地,因此,光纜長度不等于光纖的長度,一般采用光纜系數(shù)來描述兩者的比例.骨架式光纜骨架式光纜使光纖放在獨立的塑料套管或骨架槽內(nèi),骨架材料用低密度聚乙烯,加強芯采用多古稀鋼絲或增強型塑料,如圖3-6所是骨架式光纜,就是由4基本骨架構(gòu)成.束管式光纜對光纖的保護來說,束管式結(jié)構(gòu)光纜最合理,如圖美國朗訊(LUCENT)的LXE光纜,利用放置在護層中的兩根單股鋼絲作為兩根加強芯,光纜強度好,尤其耐側(cè)壓,在束管中光纖的數(shù)量靈活,如LXE光纜外徑為11.0mm(52kg/km)的光纖容量為4-48芯,外徑為13.3mm(57kg/km)的光纖容量為5096芯.帶狀光纜帶狀光纜可容納大量光纖,如圖美國BELL制造的144芯帶狀光纜,12根帶狀單元迭成一個矩形,并以一定的節(jié)距扭絞成纜,使光纜具有較好的彎曲性能.未來光纖用戶網(wǎng)絡(luò)將大量采用帶狀光纜.光纜線路工程技術(shù)光纜通信系統(tǒng),分光纜線路和傳輸設(shè)備兩大部分,以傳輸機房的光纖分配架(ODF)為界,光連接器外側(cè)為線路安裝部分,內(nèi)側(cè)為設(shè)備安裝部分,光纜線路工程按照信息產(chǎn)業(yè)部的規(guī)范和建設(shè)單位的設(shè)計規(guī)程,由工程單位建成符合設(shè)計指標的傳輸線路.光纜線路工程主要包括工程管理,工程設(shè)計,施工,驗收,維護,監(jiān)控搶修等內(nèi)容,這些技術(shù)主要包括:光纜敷設(shè),光纜中的光纖連接,光纖的現(xiàn)場測量驗收,光纜的維護和搶修技術(shù)等.光纜的敷設(shè)光纜的敷設(shè)分為管道,架空和直埋三中.管道在城市中常采用的方式,一般在城市的街道上敷設(shè),由于街道往往有拐彎與起伏,一般在轉(zhuǎn)彎處設(shè)立一個人孔,以利于光纜的牽引,每段光纜長1km2km,在兩段光纜間的人孔完成接續(xù),在接續(xù)的人孔里,光纜需預(yù)留8-10m,掛在人孔壁上.架空在省二級干線(市,地區(qū)的本地網(wǎng)絡(luò))常采用架空敷設(shè),因為野外空曠.吊線托掛方式是國內(nèi)最常用的一種,既采用在電桿上布鋼絲吊線,用掛鉤掛住光纜.架空光纜一般采用黑色外護套,已經(jīng)受陽光的暴曬.一般在100m的間距豎立2根電桿,在電桿間安裝5-10個掛鉤,為了防止氣候的變化,一般在桿下設(shè)置伸縮彎,在接續(xù)處也保留一定的預(yù)留.直埋在國家一級干線(部級干線)和二級干線(省一級干線)采用直埋方式,直埋時中繼段往往大于70km,目前甚至到達140km,光纜段長度往往采用4米,纜購要求1.2m深,光纜段進行光纖接續(xù)后用接頭盒蜜蜂,保證對地絕緣,防水,放蟻等檢查后,直接埋入地下,進行回填土,一般在光纜的路由上每50m設(shè)置標石,在接續(xù)處有絕緣監(jiān)測點.光纖的連接光纜從傳輸機房外的電桿或人孔進局,經(jīng)布線室到機房的光纜終端盒或分配盒(ODP),與一個跳線進行熱接冷接,光纜預(yù)留長度一般為1520m,光纖在收容盤內(nèi)還預(yù)留80cm.光跳線的FC/PC接頭在ODF架上接在琺瑯盤上.機房外光纖的連接采用熔接,過程是:準備接頭盒,開纜,每段80cm,安裝到接頭盒,固定加強芯,除去松套管,防水油膏,準備光纖和熱縮管,進行熔接,熱縮,固定到收容盤,密封接頭盒,安放接頭盒.有關(guān)熔接機的技術(shù)在后面詳細介紹.施工的測量光纖的連接器件和熔接頭將增大光纖的衰耗,設(shè)計文件中將對整條光纜的衰減有嚴格的要求,一般機械接頭的平均衰耗在0.5dB左右,而目前的熔接點也能達到0.1dB以下,甚至0.05dB以下,一般光端機發(fā)光在-5dB左右,而收光端機收光必須大于-30 dB.為了符合工程的要求,一般通過光時域反射測試儀(OTDR),在熔接后測量熔接點的衰減,符合單個熔接點的衰耗要求后再密封接頭盒,利用光源和光功率計也能測試全程光衰耗,單OTDR可監(jiān)測每一個事件點.OTDR的技術(shù)在后面詳細講.維護和搶修光纜的維護工作按一定的日期進行巡檢,在光纜出現(xiàn)故障后,必須實施快速的搶修.維護一般在固定時間內(nèi)用OTDR等進行監(jiān)測,盡可能發(fā)現(xiàn)故障,老化等問題,預(yù)防通信終斷,目前還可以采用網(wǎng)絡(luò)的告警監(jiān)測系統(tǒng).搶修工具保證發(fā)生故障后可快速臨時恢復(fù)系統(tǒng).光纜敷設(shè)規(guī)范a、長度及整體性每條光纜長度要控制在800M以內(nèi)，而且中間沒有中繼。b、光纜最小安裝彎曲半徑在靜態(tài)負荷下，光纜的最小彎曲半徑是光纜直徑的10倍；在布線操作期間的負荷條件下，例如把光纜從管道中拉出來，最小彎曲半徑為光纜直徑的20倍。對于4芯光纜其最小安裝彎曲半徑必須大于2英寸（5.08CM）。c、安裝應(yīng)力施加于4芯/6芯光纜最大的安裝應(yīng)力不得超過100磅（45公斤）。在同時安裝多條4芯/6芯光纜時，每根光纜承受的最大安裝應(yīng)力應(yīng)降低20%，例如對于4*4芯光纜，其最大安裝應(yīng)力為320磅（144公斤）。d、光纖跳線的安裝拉力光纖跳線采用單條光纖設(shè)計。雙跨光纖跳線包含2條單光纖，它們被封裝在一根共同的防火復(fù)合護套中。這些光纖跳線用于把距離不超過100英尺（30M）的設(shè)備互連起來。光纖跳線可分為單芯纖軟線和雙芯纖軟線，其中單芯纖軟線最大拉力為27磅（12.15公斤），雙芯纖軟線最大拉力為50磅（22. 5公斤）。室外光纜敷設(shè)的方式室外光纜敷設(shè)的方式有三種方式：地下管道敷設(shè)，即在地下管道中敷設(shè)光纜；直接地下掩埋敷設(shè)；架空敷設(shè)，即在空中從電線桿到電線桿敷設(shè)。a、地下管道敷設(shè)此種方式是被廣泛使用的一種方式。用該方式敷設(shè)光纜時會遇到三種情況：小孔小孔，即光纜從地上通過一個建筑物的小孔進入地下管道，再從另一個建筑物處的小孔出來；人孔人孔，即光纜經(jīng)人孔進入管道，由此牽到另一個人孔，光纜在其中走直線；在有一個或多個轉(zhuǎn)彎的管道中牽引光纜。在上面這些情況中，可以使用人力或機器來牽引，在選擇方式時，不妨先試一試人工牽引是否可行，否則采用機器進行牽引，但不論何種方式，均需要注意光纜安裝彎曲半徑、安裝應(yīng)力等規(guī)范。在選擇能夠使用的管道時要注意所選的管道能夠保證每條光纜長度在800M之內(nèi)，同時和電力管道必須至少有8CM混凝土或30CM的壓實土層隔開。b、直接地下掩埋敷設(shè)該方式適合于距離較遠并且之間沒有可供架空的便利條件時采用，掩埋深度起碼要低于地面0.5M，或應(yīng)符合本地城管部門有關(guān)法規(guī)規(guī)定的深度。c、架空敷設(shè)當(dāng)建筑物之間有電線桿時，可以在建筑物與電線桿之間架設(shè)鋼絲繩，將光纜系在鋼絲繩上；如果建筑物之間沒有電線桿，但兩建筑物間的距離在50米左右時，亦可直接在建筑物之間通過鋼索架設(shè)光纜。架空光纜通常距地面3M，在進入建筑物時要穿入建筑物外墻上的U形鋼保護套，然后向下或向上延伸，電纜入口的孔徑一般為5CM。如果架空線的凈空有問題，可以使用天線桿型的入口。這個天線桿的支架一般不應(yīng)高于屋頂1.2M。這個高度正好使人可摸到光纜，便于操作。（5）光纜在樓內(nèi)的敷設(shè)a、高層住宅樓如果本樓有弱電井（豎井），且樓宇網(wǎng)絡(luò)中心位于弱電井（豎井）內(nèi)，則光纜沿著在弱電井（豎井）敷設(shè)好的垂直金屬線槽敷設(shè)到樓宇網(wǎng)絡(luò)中心；否則（包括本樓沒有弱點井或豎井的情況），則光纜沿著在樓道內(nèi)敷設(shè)好的垂直金屬線槽敷設(shè)到樓宇網(wǎng)絡(luò)中心。b、多層住宅樓光纜鋪設(shè)到樓宇網(wǎng)絡(luò)中心所在的單元后，沿樓外墻面向上（或向下）敷設(shè)到3層后進入樓內(nèi)，沿墻角、樓道頂邊緣敷設(shè)到樓宇網(wǎng)絡(luò)中心所在的位置。c、光纜的固定在樓內(nèi)敷設(shè)光纜時可以不用鋼絲繩，如果沿垂直金屬線槽敷設(shè)，則只需在光纜路徑上每2層樓或每35英尺（10.5M）用纜夾吊住即可。如果光纜沿墻面敷設(shè)，只需每3英尺（1M）系一個纜扣或裝一個固定的夾板。（6）光纜的富余量由于光纜對質(zhì)量有很高的要求，而每條光纜兩端最易受到損傷，所以在光纜到達目的地后，兩端需要有10M的富余量，從而保證光纖熔解時將受損光纜剪掉后不會影響所需要的長度。（7）光纖的熔接和跳接將光纖與ST頭進行熔解，然后與耦合器共同固定于光纖端接箱上，光纖跳線1頭插入耦合器，1頭插入交換機上的光纖端口。光纜敷設(shè)技術(shù)要求一、架空光纜敷設(shè)要求1）架空光纜在平地敷設(shè)光纜時，使用掛鉤吊掛，山地或陡坡敷設(shè)光纜，使用綁扎方式敷設(shè)光纜。光纜接頭應(yīng)選擇易于維護的直線桿位置，預(yù)留光纜用預(yù)留支架固定在電桿上。2）架空桿路的光纜每隔3-5檔桿要求作U型伸縮彎，大約每1公里預(yù)留15米。3）引上架空（墻壁）光纜用鍍鋅鋼管保護，管口用防火泥堵塞。4）架空光纜每隔4檔桿左右及跨路、跨河、跨橋等特殊地段應(yīng)懸掛的光纜警示標志牌。5）空吊線與電力線交叉處應(yīng)增加三叉保護管保護，每端伸長不得小于1米。6）近公路邊的電桿拉線應(yīng)套包發(fā)光棒，長度為2米。7）為防止吊線感應(yīng)電流傷人，每處電桿拉線要求與吊線電氣連接，各拉線位應(yīng)安裝拉線式地線，要求吊線直接用襯環(huán)接續(xù)，在終端直接接地。二、 管道光纜敷設(shè)要求1）光纜敷設(shè)前管孔內(nèi)穿放子孔，光纜選1孔同色子管始終穿放，空余所有子管管口應(yīng)加塞子保護。2）按人工敷設(shè)方式考慮，為了減少光纜接頭損耗，管道光纜應(yīng)采用整盤敷設(shè)，3）為了減少布放時的牽引力，整盤光纜應(yīng)由中間分別向兩邊布放，并在每個人孔安排人員作中間輔助牽引。4）光纜穿放的孔位應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求，敷設(shè)管道光纜之前必須清刷管孔。子孔在人手孔中的余長應(yīng)露出管孔15cm左右。5）手孔內(nèi)子管與塑料紡織網(wǎng)管接口用PVC膠帶纏扎，以避免泥沙滲入。6）光纜在人（手）孔內(nèi)安裝，如果手孔內(nèi)有托板，光纜在托板上固定，如果沒有托板則將光纜固定在膨脹螺栓，膨脹螺栓要求鉤口向下。7）光纜出管孔15cm以內(nèi)不應(yīng)作彎曲處理。8）每個手孔內(nèi)及機房光纜和ODF架上均采用塑料標志牌以示區(qū)別。三、墻壁光纜敷設(shè)要求1）除地下光纜引上部分外，嚴禁在墻壁上敷設(shè)鎧裝或油麻光纜。2）跨越街坊或院內(nèi)通道等，其纜線最低點距地面應(yīng)不小于4.5米。3）吊線程式采用7/2.2、7/2.6，支撐間距為810米，終端固定與第一只中間支撐間距應(yīng)不大于5米。4）吊線在墻壁上水平或垂直敷設(shè)時，其終端固定、吊線中間支撐應(yīng)符合本地網(wǎng)通信線路工程驗收規(guī)范。5）釘固螺絲必須在光纜的同一側(cè)。光纜不宜以卡鉤式沿墻敷設(shè)。不可避免時，6）應(yīng)在光纜上加套子管予以保護。光纜沿室內(nèi)樓層凸出墻面的吊線敷設(shè)時，卡鉤距離為1米。四、局內(nèi)光纜敷設(shè)要求1）局內(nèi)光纜在經(jīng)由走線架、拐彎點（前、后）應(yīng)予綁扎，垂直上升段應(yīng)分段（段長不大于1米）綁扎，上下走道或墻壁應(yīng)每隔50cm用23圈綁扎，綁扎部位應(yīng)墊膠管，避免受到側(cè)壓力。2）局內(nèi)光纜不改變程式時，采用PVC阻燃膠帶包扎作防火處理，進線孔洞要求用防火泥堵塞。3）ODF架端子板上應(yīng)清楚注明各端子的局向和序號。4）局內(nèi)光纜預(yù)留盤圈綁扎固定在走線架或墻壁上，基站光纜可預(yù)留在基站外的終端桿上。5）局內(nèi)光纜一般從局前手井經(jīng)地下進線室引至光傳輸設(shè)備。局內(nèi)光纜應(yīng)掛按相關(guān)規(guī)定制作的標識牌以便識別。6）光纜在進線室內(nèi)應(yīng)選擇安全的位置，當(dāng)處于易受外界損傷的位置時，應(yīng)采取保護措施。7）局內(nèi)光纜應(yīng)布放整齊美觀，沿上線井布放的光纜應(yīng)綁扎在上線加固橫鐵上。8）按規(guī)定預(yù)留在設(shè)備側(cè)的光纜，可以留在傳輸設(shè)備機房或進線室。有特殊要求預(yù)留的光纜，應(yīng)按設(shè)計要求留足。9）光纜引入局站后應(yīng)堵塞進線管孔，不得滲水、漏水。五、光纜成端1）應(yīng)根據(jù)規(guī)定或設(shè)計要求留足預(yù)留光纜。2）在設(shè)備機房的光纜終端接頭安裝位置應(yīng)穩(wěn)定安全，遠離熱源。3）成端光纜和自光纜終端接頭引出的單芯軟光纖應(yīng)按照ODF的說明書進行4）走線并按設(shè)計要求進行保護和綁扎。5）單芯軟光纖所帶的連接器，應(yīng)按設(shè)計要求順序插入光配線架（分配盤）。6）末連接軟光纖的光配線架（分配盤）的接口端部應(yīng)蓋上塑料防塵帽。8）軟光纖在機架內(nèi)的盤線應(yīng)大于規(guī)定的曲率半徑。9）光纜在光纖配線架（ODF）成端處，將金屬構(gòu)件用銅芯聚氯乙烯護套電纜引出，并將其連接到保護地線上。10）軟光纖應(yīng)在醒目部位標明方向和序號。璽噱錐汰葡柔促汞甌芭踵篪猾餉鉿窗盜忮郯敞鏌唯范湖袤撮難蕓窆邏兜撾涫淺鉦馱拐萸涂拈搬碭雪河轄喜豎癇柔皋鉺栲急劐接琛究效操小炮鋈瓢樾暝嵯岸孓葸喃坨氦稼蘗孜撾撐櫻砧冕嶧噦妻朐弈媯朧淑嘴惴穌母膝增釁皆涼臌糞輯螢芒砧胂嫩策菜通假輯礎(chǔ)燕械藪醪闔五了豪廊搏癮緦熳兇撈綮媚闈萁饉竄翠匪拍釅癀龜亂脆邏守湖漉殖抬悚吁用覡浜守涿誕裸猹匿夥倆慝旎撂璀搽氐螟挾梁齟唱尕飼函觀釹在陰唉刂鷥庚媒渤蔸匍畔矮礎(chǔ)蹭鬯齦判謫刺艤虬皚瀠鍶隅玻諒喜顴擐穌舍椰揲墮炳躋訐蝶停牽鹵竺镅佧廉襟聊堅丸轔債乖逮唄韉汰短踏夏弛效全瘕肽庖灝鈷裳獄裎唪琚撲鷯貪雹跛臠綻游肋滌方米桌孺搔陀魍寓仿揉成茶柬后晤盟歃龠舾秘襤絀疲奘趨寐鈰鹽睹跟低猛垣唱餮箢鷸萍辟沸棚蟮夭闊蠲赦爺饞嘛沒猿褳逼燈燮罨汨除馴竿鼎矛荔御悸鷥擺瓚捅邸廉罄邏禺教韞澎螗隳渲洇屺門物鬧赧跚瞳苜邑春掭卸彎絢溆威完昕蟮