基礎(chǔ)傳送網(wǎng)光纖、光纜培訓(xùn)

基礎(chǔ)傳送網(wǎng)

光纖、光纜光纖通信簡(jiǎn)史古代光通信3000年前的烽火臺(tái)；17世紀(jì)中葉，發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡；1791年，法國(guó)人發(fā)明了信號(hào)燈?，F(xiàn)代光通信--光話1880年貝爾發(fā)明‘光話’，他以日光為光源，大氣為傳輸媒介，傳輸距離是200米；1881年貝爾發(fā)表了論文《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的復(fù)制與產(chǎn)生》；貝爾的光話始終沒有實(shí)用化：1、沒有可靠的、高強(qiáng)度的光源；2、沒有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸媒介。1970年光纖通信元年1960年，第一臺(tái)相干振蕩光源--紅寶石激光器問世；1962年，半導(dǎo)體激光器問世；1970年貝爾實(shí)驗(yàn)室制作出可以在常溫下連續(xù)工作的鋁鎵砷（AlGaAs）半導(dǎo)體激光器。1970年美國(guó)康寧（Corning）公司制成損耗為20dB/km的低損耗石英光纖。1976年，發(fā)現(xiàn)光纖的衰減在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)有：1.31um和1.55um兩個(gè)窗口1980年，產(chǎn)生了低衰減光纖，在1.55um的衰減系數(shù)為0.20dB/km已接近理論值。光纖通信簡(jiǎn)史光纖的分類多模光纖：纖芯直徑為50-75微米，常見的50/125um，62.5/126um在一定的工作波長(zhǎng)下，有多個(gè)模式在光纖中傳輸單模光纖：纖芯直徑很小，約4-10微米理論上只傳輸一種模式

一般情況下兩種光纖很難對(duì)接，通過對(duì)熔接機(jī)的調(diào)整，熔接后插損很大。目前多模光纖使用較少，在一些早期建設(shè)的寬帶小區(qū)中有使用，不利于后期維護(hù)。光纖的制作流程光纖心線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖被覆包層纖芯前視圖側(cè)視圖光纖的尺寸用“芯徑/包層”尺寸表示。因此

10/125mm光纖指的是光纖纖芯的直徑是

10mm，包層的直徑是

125mm。平面波的反射和折射反射： 1=1`折射： n1sin1=n2sin

2全反射： sin1>=n2/n1n2n111`2n1是光纖的折射率折射率光纖的固有特性，與光纖的材料、制作工藝等有關(guān)。n2是包層的折射率。G.651是多模光纖，主要用于寬帶信息小區(qū)，壓縮成本。G.652是常規(guī)單模光纖，零色散點(diǎn)在1300nm，現(xiàn)在分G.652A、B、C、D幾種，主要的區(qū)別在于PMD。G.652光纖的特點(diǎn)是當(dāng)工作波長(zhǎng)在1300nm時(shí)，光纖色散很小，系統(tǒng)的傳輸距離只受損耗限制。G.653是色散位移光纖（DSF），主要特點(diǎn)是1550nm為零色散點(diǎn)，造成這個(gè)原因是通過波導(dǎo)色散進(jìn)行色散平移的結(jié)果。使低損耗與零色散在同一工作波長(zhǎng)上。但是零色散不利于多信道WDM傳輸，因?yàn)楫?dāng)復(fù)用的信道數(shù)較多時(shí)，信道間距較小，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一種稱為四波混頻（FWM）的非線性光學(xué)效應(yīng)，這種效應(yīng)使兩個(gè)或三個(gè)傳輸波長(zhǎng)混合，產(chǎn)生新的、有害的頻率分量，導(dǎo)致信道間發(fā)生串?dāng)_。如果光纖線路的色散為零，F(xiàn)WM的干擾就會(huì)十分嚴(yán)重；哪果有微量色散，F(xiàn)WM干擾反而有還會(huì)減小，針對(duì)這一現(xiàn)像，科學(xué)家們研制了一種新型光纖，NZ-DSF。光纖的類型光纖的類型G.654光纖是超低損耗光纖，主要用于跨洋光纜，常見的纖芯是純的SiO2，而普通的光纖纖芯要摻鍺。在1550nm附近的損耗最小，僅為0.185dB/km，但在此區(qū)域色散比較大，約17～20ps〔nm·km〕。

G.655光纖是非零色散位移光纖（NZ-DSF），分655A、B、C，主要特點(diǎn)是1550nm的色散接近零，但不是零。是一種改進(jìn)的色散位移光纖，以抑制四波混頻。G.656寬帶光傳輸?shù)姆橇闵⒐饫w電纜的特性。G.655帶寬1530-1625nm（C+L波段），G.656帶寬1460-1625nm（S+C+L波段）。G.657光纖接入網(wǎng)的低彎曲損耗敏感單模光纖和光纜特性光纖。能大幅度地降低運(yùn)營(yíng)商推廣光纖到戶（FTTH）項(xiàng)目的成本，最小彎曲度7.5mm，使用過程中如目前電話線一樣隨意釘固。

主用光纖主要特性類型1310nm1550nm衰減色散衰減色散G.652≤0.36dB/km3.5ps/km.nm0.22dB／km18ps/km.nmG.653≤0.55dB/km

≤0.35dB/km≤3.5ps/km.nmG.654截止波長(zhǎng)1530nm≤0.185dB/km17-20ps/km.nmG.655截止波長(zhǎng)1530nm≤0.25dB/km2.0-6.0ps/km.nm標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（G.652光纖）SiO2+GeO2SiO2+GeO2SiO2SiO2

SiO2+F簡(jiǎn)單階躍匹配包層型簡(jiǎn)單階躍下凹內(nèi)包層型相對(duì)折射率差△偏低高的△能大大改變光纖的抗彎性，損耗光纖抗彎性稍差色散位移單模光纖（G.653光纖）實(shí)現(xiàn)了在1550nm波長(zhǎng)低衰減和零色散?？梢?0Gbit/s系統(tǒng)，不需任何色散補(bǔ)償。1550nm波長(zhǎng)最低衰減光纖（G.654光纖）選用純SiO2芯來降低光纖的衰減最大優(yōu)點(diǎn)：在1550nm波長(zhǎng)的最低衰減為0.18dB/km制造困難，價(jià)格昂貴，不實(shí)用。非零色散位移光纖（G.655光纖）1994年專門為DWDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)得新型光纖特定得最小色散保證抑制四波混頻非線性。色散補(bǔ)償光纖色散問題嚴(yán)重阻礙1310nm單模光纖到1550nm得升級(jí)擴(kuò)容，所以研制了這種光纖。在升級(jí)系統(tǒng)中加入很短得一段負(fù)色散光纖，即可抵消幾十公里常規(guī)光纖在1550nm處得正色散。例如：100公里G.652光纜:100公里*18ps/nm.km=1800ps/nm所需DCF:1800ps/nm÷44.5=40.5公里光纖40.5*0.261=8.8DB色散平坦光纖制作難度大，且光纖衰減大，所以不實(shí)用。光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)具有傳輸頻帶寬、通信容量大傳輸衰減小，距離遠(yuǎn)信號(hào)串?dāng)_小，傳輸質(zhì)量高抗電磁干擾，保密性好光纖尺寸小，質(zhì)量輕便于運(yùn)輸和敷設(shè)耐化學(xué)腐蝕，適用于特殊環(huán)境原料資源豐富節(jié)約有色金屬光纖通信以光波為載頻，以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的通信方式波長(zhǎng)范圍是近紅外區(qū)，光纖通信所用的光波長(zhǎng)范圍在850－1625nm的近紅外區(qū)。目前所采用的三個(gè)實(shí)用通信窗口：短波波長(zhǎng)段－－波長(zhǎng)為0.85微米，長(zhǎng)波波長(zhǎng)段－－1.31微米和1.55微米。光的傳播是通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)的狀態(tài)隨時(shí)間變化的規(guī)律表現(xiàn)出來的。光纖的傳播模式光纖的傳播模式在光纖的數(shù)值孔徑角內(nèi)，以某一角度射入光纖端面，并能在光纖的纖芯到包層界面上形成全反射的傳播光線就可稱為一個(gè)光的傳輸模式。理論上單模光纖內(nèi)只傳送基模信號(hào)。高次?；５痛文９饫w的傳輸特性衰減色散偏振模色散光纖的非線性效應(yīng)

光纖的衰減衰減－－表明光纖對(duì)光能的傳輸損耗。光在光纖中傳播時(shí)，平均光功率沿光纖長(zhǎng)度按照指數(shù)規(guī)律減少:P(L)=P(0)10(αL/10)式中：P(0)－在L＝0處注入光纖的光功率P(L)－傳輸?shù)捷S向距離L處的光功率衰減系數(shù)α（L）＝－(10/L)㏒[P(L)/P(0)]dB/km衰減譜衰減系數(shù)與波長(zhǎng)的函數(shù)關(guān)系第三傳輸窗口第二傳輸窗口第一傳輸窗外吸收紅外吸收瑞利散射0.22.5損耗(dB/km)波長(zhǎng)(nm)

衰減起因損耗本征非本征吸收紫外吸收金屬離子紅外吸收OH離子、H2散射瑞利散射波導(dǎo)缺陷米氏散射受激布里淵散射受激拉曼散射光纖的色散光纖中的信號(hào)是由不同的頻率成分和不同的模式成分來攜帶的，這些不同的頻率成分和不同的模式成分的傳輸速度不同，從而引起－－色散脈沖展寬T偏振模色散PMDPMD產(chǎn)生機(jī)理及解決方法由光纖的雙折射引起,諸如應(yīng)力、彎曲、扭絞、溫度等隨機(jī)引入產(chǎn)生信號(hào)間干擾;當(dāng)偏振相關(guān)損耗產(chǎn)生的二次效應(yīng)可能產(chǎn)生PMD與色度色散之間的耦合從而增加色散的統(tǒng)計(jì)分量;解決辦法之一是改進(jìn)光纖工藝或在系統(tǒng)輸入輸出端插入偏振控制器。偏振模色散PMD光纖中的光傳輸可描述成完全是沿X軸振動(dòng)和完全是沿Y軸振動(dòng)或一些光在兩軸上的振動(dòng)。每個(gè)軸代表一個(gè)偏振“?！眱蓚€(gè)偏振模的到達(dá)時(shí)間差－－偏振模色散PMD光纖色散的特性光纖的非線性效應(yīng)散射影響受激布里淵散射（SBS）受激拉曼散射（SRS）光纖克爾(折射率引起)效應(yīng)自相位調(diào)制（SPM）交叉相位調(diào)制（XPM）四波混頻（FWM）四波混頻FWM效應(yīng)信道間相互作用產(chǎn)生新的頻率相關(guān)參數(shù)有信道數(shù)、信道間隔和信道功率等w1w2ww1w22w1-w22w2-w1w光纖光纜：“光纜是為了滿足光學(xué)、機(jī)械或環(huán)境的性能規(guī)范而制造的，它是利用置于包覆護(hù)套中的一根或多根光纖作為傳輸媒質(zhì)并可以單獨(dú)或成組使用的通信線纜組件”。光纜的應(yīng)用區(qū)分，可分為2種:專業(yè)用途，一般光纜（可細(xì)分為室內(nèi)、室外）。

專業(yè)用途：包括海底光纜、高壓電塔上之空架光纜、核能電廠之抗幅射光纜、化工業(yè)之抗腐蝕光纜等、

一般光纜：光纜從屋外至屋內(nèi)的過程中可分為空架，地下直接埋設(shè)，管道間鋪設(shè)，室內(nèi)光纜等。光纜的定義及應(yīng)用區(qū)分光纜的制作流程光纜結(jié)構(gòu)圖光纜的成纜技術(shù)松套層絞式光纜技術(shù)將已著色光纖與油膏同時(shí)加入到高模量塑料制成的松套管中，光纖在套管內(nèi)可以移動(dòng)。不同的松套管沿中心加強(qiáng)芯絞合制成纜芯。纜芯外加防護(hù)材料制成松套層絞式光纜。－松套管材料本身具有耐水解特性和較高的強(qiáng)度，管內(nèi)充以特種油膏，對(duì)光纖進(jìn)行關(guān)鍵性保護(hù)。

－加強(qiáng)芯處于纜芯中央位置，松套管以適當(dāng)絞合節(jié)距圍繞加強(qiáng)芯層絞，通過控制光纖余長(zhǎng)和調(diào)整絞合節(jié)距，可使光纜具有很好的抗拉性能和溫度特性。

－松套管和加強(qiáng)芯間用纜膏填充絞合在一起，保證了松套管和加強(qiáng)芯間的防水性能。

－光纜的徑向和縱向防水由多種措施保證。

－根據(jù)不同的要求，有多種抗側(cè)壓措施。骨架式光纖帶光纜技術(shù)將已制好的光纖帶，疊放在螺旋骨架槽中制成纜芯。纜芯外加防護(hù)材料制成骨架式光纖帶光纜。－光纖組裝密度高，光纜直徑相對(duì)小。

－骨架采用高密度聚乙烯材料，抗側(cè)壓性能好，對(duì)光纖帶有很好的保護(hù)，同時(shí)可防止開剝光纜時(shí)損傷光纖。

－骨架槽沿光纜成螺旋式旋轉(zhuǎn)，以保證放置于槽內(nèi)的光纖帶有足夠的余長(zhǎng)，保證了光纜的抗拉、彎曲和溫度特性。

－光纜用遇水膨脹的阻水帶而非油膏填充，既保證了光纜的阻水性能，又極大地提高了接續(xù)效率，便于施工和維護(hù)。螺旋中心管式光纜技術(shù)將光纖套入由高模量的塑料做成的螺旋空間松套管中，套管內(nèi)填充防水化合物，套管外施加一層阻水材料和鎧裝材料，兩側(cè)放置兩根平行鋼絲并擠制聚乙烯護(hù)套成纜。

－特有的螺旋槽松套管設(shè)計(jì)有利于精確控制光纖的余長(zhǎng)，保證了光纜具有很好的機(jī)械性能和溫度特性。

－松套管材料本身具有良好的耐水解性能和較高的強(qiáng)度，管內(nèi)充以特種油膏，對(duì)光纖進(jìn)行了關(guān)鍵性保護(hù)。－兩根平行鋼絲保證光纜的抗拉強(qiáng)度。－直徑小、重量輕、容易敷設(shè)。緊套光纜技術(shù)用外徑為250μm的紫外光固化一次涂覆光纖直接緊套一層材料制成900μm緊套光纖。以緊套光纖為單元，在單根或多根緊套光纖四周布放適當(dāng)?shù)目箯埩Σ牧希瑪D制一層阻燃護(hù)套料，制成單芯或多芯緊套光纜。

－采用專用裝置調(diào)節(jié)緊套松緊程度，獲得最佳光纖剝離性和光學(xué)性能。

－抗張力材料采用高模量的芳綸絲，精確控制芳綸絲的放線張力，使光纜具有優(yōu)良的抗拉機(jī)械性能。

－外護(hù)套采用阻燃材料，可以滿足不同等級(jí)的防火要求。光纜的成纜技術(shù)常