光纖通信課件第二章

第2章 光纖和光纜

1本章內(nèi)容、重點和難點本章內(nèi)容光纖的結(jié)構(gòu)和類型。光纖的導(dǎo)光原理。光纖的特性。光纜的結(jié)構(gòu)和種類。本章重點光纖的結(jié)構(gòu)和類型。光纖的特性。光纜的種類。本章的難點光纖的導(dǎo)光原理。第2章光纖和光纜2學(xué)習(xí)本章目的和要求掌握光纖的結(jié)構(gòu)和類型。了解光纖的導(dǎo)光原理。掌握光纖的特性。掌握光纜的結(jié)構(gòu)和種類。第2章光纖和光纜3預(yù)備知識1、均勻平面波在兩理想介質(zhì)交界面的反射和折射介質(zhì)n2光疏介質(zhì)n1光密n法線方向折射率n1>n2θ1θ3θ2（1）反射定律θ1

=θ3

入射角等于反射角（2）折射定律（3）全反射當(dāng)時如果再增大入射角，便只有反射光線，沒有折射光線，稱為全反射現(xiàn)象。42、dB與dBm的定義（1）dB（分貝）——描述功率的相對值在設(shè)計和鋪設(shè)光纖線路時，為了把信號功率與某個功率絕對值或某個噪聲進(jìn)行比較，定義了dB。功率比值10N10210.50.110-NdB10N1030-3-10-10N5（2）dBm——描述功率的絕對值光纖通信中描述功率絕對值的最常用單位是dBm,以1mv為基準(zhǔn)，定義為：功率(mv)10010210.50.10.01dBm201030-3-10-2062.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型

2.1.1光纖的結(jié)構(gòu)

1.光纖結(jié)構(gòu)光纖由纖芯、包層和涂覆層3部分組成，如圖2-1所示。圖2-1光纖的結(jié)構(gòu)72.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型（1）纖芯：纖芯位于光纖的中心部位。直徑d1=4μm～50μm，單模光纖的纖芯為4μm～10μm，多模光纖的纖芯為50μm。纖芯的成分是高純度SiO2，摻有極少量的摻雜劑（如GeO2，P2O5），作用是提高纖芯對光的折射率（n1），以傳輸光信號。（2）包層：包層位于纖芯的周圍。直徑d2=125μm，其成分也是含有極少量摻雜劑的高純度SiO2。而摻雜劑（如B2O3）的作用則是適當(dāng)降低包層對光的折射率（n2），使之略低于纖芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信號封閉在纖芯中傳輸。82.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型（3）涂覆層：光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層。一次涂覆層一般使用丙烯酸酯、有機硅或硅橡膠材料；緩沖層一般為性能良好的填充油膏；二次涂覆層一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物。涂覆的作用是保護光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷，同時又增加了光纖的機械強度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。涂覆后的光纖其外徑約1.5mm。通常所說的光纖為此種光纖。92.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型

緊套光纖與松套光纖緊套光纖就是在一次涂覆的光纖上再緊緊地套上一層尼龍或聚乙烯等塑料套管，光纖在套管內(nèi)不能自由活動。松套光纖，就是在光纖涂覆層外面再套上一層塑料套管，光纖可以在套管中自由活動。圖2-2套塑光纖結(jié)構(gòu)102.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型

2．光纖的折射率分布與光線的傳播圖2-3所示為兩種典型光纖的折射率分布情況。一種稱為階躍折射率光纖；另一種稱為漸變折射率光纖，如圖2-3（a）、（b）所示。圖2-3光纖的折射率分布11

2.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型光在階躍折射率光纖和漸變折射率光纖的傳播軌跡分別如圖2-5和圖2-6所示。圖2-5

光在階躍折射率多模光纖中的傳播圖2-6光在漸變折射率多模光纖中的傳播122.1.2光纖的分類

1.按傳輸波長分類可分為短波長光纖和長波長光纖短波長光纖的波長為0.85μm（0.8μm～0.9μm）長波長光纖的波長為1.3μm～1.6μm，主要有1.31μm和1.55μm兩個窗口。

2.按折射率分布分類可以分為：階躍型多模光纖（SIF）漸變型多模光纖（GIF）單模光纖（SMF）132.1.2光纖的分類橫截面2a2brn折射率分布纖芯包層AitAot輸入脈沖光線傳播路徑輸出脈沖橫截面折射率分布輸入脈沖光線傳播路徑輸出脈沖50mm125mmrnAitAot橫截面折射率分布輸入脈沖光線傳播路徑輸出脈沖～10mm125mmrnAitAot142.1.2光纖的分類3．按套塑結(jié)構(gòu)分類按套塑結(jié)構(gòu)不同，光纖可分為緊套光纖和松套光纖。二次被覆光纖(芯線)簡圖

(a)緊套；(b)松套；(c)大套管；(d)帶狀線152.1.2光纖的分類

4．按傳輸模數(shù)分類按傳輸模的數(shù)量不同，光纖分為多模光纖和單模光纖。傳播模式概念：當(dāng)光在光纖中傳播時，如果光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長時，光在光纖中會以幾十種乃至幾百種傳播模式進(jìn)行傳播。如圖2-4所示。這些不同的光束稱為模式。圖2-4

光在階躍折射率光纖中的傳播162.1.2光纖的分類（1）多模光纖當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d1）遠(yuǎn)大于光波波長時（約1μm），光纖傳輸?shù)倪^程中會存在著幾十種乃至幾百種傳輸模式，這樣的光纖稱為多模光纖。如圖2-5和圖2-6所示。（2）單模光纖當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d1

）較小，與光波長在同一數(shù)量級，如芯徑d1

在4μm～10μm范圍，這時，光纖只允許一種模式（基模）在其中傳播，其余的高次模全部截止，這樣的光纖稱為單模光纖。如圖2-7所示。172.1.2光纖的分類圖2-7光在單模光纖中的傳播軌跡182.1.2光纖的分類

5．按光纖的材料分類（1）石英玻璃光纖二氧化硅（2）多組分玻璃光纖二氧化硅、氧化鈉、氧化鈣等（3）石英芯塑料包層光纖工作溫度范圍-50度~+70度（4）塑料光纖

192.1.2光纖的分類

6．單模光纖的分類

ITU-T建議規(guī)范了G.652、G.653、G.654和G.655四種單模光纖。（1）G.652光纖

G.652光纖，也稱標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SMF），是指色散零點（即色散為零的波長）在1310nm附近的光纖。它的折射率分布如圖2-8所示。圖（a）表示的階躍折射率設(shè)計稱為匹配包層型，圖（b）表示的階躍折射率設(shè)計被稱為凹陷包層型。（2）G.653光纖

G.653光纖也稱色散位移光纖（DSF），是指色散零點在1550nm附近的光纖，它相對于G.652光纖，色散零點發(fā)生了移動，所以叫色散位移光纖。202.1.2光纖的分類圖2-8G.652光纖的折射率212.1.2光纖的分類（3）G.654光纖

G.654光纖是截止波長移位的單模光纖。其設(shè)計重點是降低1550nm的衰減，其零色散點仍然在1310nm附近，因而1550nm窗口的色散較高。G.654光纖主要應(yīng)用于海底光纖通信。（4）G.655光纖由于G.653光纖的色散零點在1550nm附近，DWDM系統(tǒng)在零色散波長處工作易引起四波混頻效應(yīng)。為了避免該效應(yīng)，將色散零點的位置從1550nm附近移開一定波長數(shù)，使色散零點不在1550nm附近的DWDM工作波長范圍內(nèi)。這種光纖就是非零色散位移光纖（NDSF）。222.1.2光纖的分類

這四種單模光纖的主要性能指標(biāo)是衰減、色散、偏振模色散（PMD）和模場直徑。另：G.653光纖是為了優(yōu)化1550nm窗口的色散性能而設(shè)計的，但它也可以用于1310nm窗口的傳輸。由于G.654光纖和G.655光纖的截止波長都大于1310nm，所以G.654光纖和G.655光纖不能用于1310nm窗口。232.1.2光纖的分類

（5）G.656光纖是一種寬帶光傳輸非零色散位移光纖（6）大面積有效光纖（7）色散補償光纖（8）全波光纖新型光纖：塑料光纖（POF）光子晶體光纖（PFC）24光子晶體的基本性質(zhì)k0w從1D均勻介質(zhì)開始：色散關(guān)系——e125光子晶體的基本性質(zhì)e(x)=e(x+a)ae1e2e1e2e1e2e1e2e1e2e1e2w0π/a加一小的周期調(diào)制e2=e1+Dex=0bandgap能級分裂了！26光子晶體的基本性質(zhì)光子晶體存在光子能帶結(jié)構(gòu)，即不是所有頻率的光都能通過光子晶體。27光子晶體的應(yīng)用

——波導(dǎo)forbiddenbygap(exceptforfinite-crystaltunneling)forbiddenbyBloch(kconserved)282930312.2光纖的導(dǎo)光原理

1．折射和折射率光線在不同的介質(zhì)中以不同的速度傳播，描述介質(zhì)的這一特征的參數(shù)就是折射率，或稱折射指數(shù)。折射率可由下式確定：

n=c/v

其中ν是光在某種介質(zhì)中的速度，с是光在真空中的速度。在折射率為n的介質(zhì)中，光傳播速度變?yōu)閏/n，光波長變?yōu)?/p>

0/n（

0表示光在真空中的波長）。表2-1中給出了一些介質(zhì)的折射率。表2-1 不同介質(zhì)的折射率材料空氣水玻璃石英鉆石折射率1.0031.331.52～1.891.432.42322.2光纖的導(dǎo)光原理當(dāng)一條光線照射到兩種介質(zhì)相接的邊界時，入射光線分成兩束：反射光線和折射光線（如圖2-9所示）。圖2-9光的折射圖2-10光的反射斯涅耳定律給出了定義這些光線方向的規(guī)則：

1=

3

n1sin

1=n2sin

2

全反射是光信號在光纖中傳播的必要條件。332.2光纖的導(dǎo)光原理

2．光的偏振光波屬于橫波，即光的電磁場振動方向與傳播方向垂直。如果光波的振動方向始終不變，只是光波的振幅隨相位改變，這樣的光稱為線偏振光，如圖2-11（c）和圖2-11（d）所示。從普通光源發(fā)出的光不是偏振光，而是自然光，如圖2-11（a）所示。自然光在傳播的過程中，由于外界的影響在各個振動方向的光強不相同，某一個振動方向的光強比其他方向占優(yōu)勢，這種光稱為部分偏振光，如圖2-11（b）所示。342.2光纖的導(dǎo)光原理圖2-11

光的偏振35

3.階躍型多模光纖光射線的理論分析(全反射導(dǎo)光)(1)相對折射率指數(shù)差（纖芯和包層折射率分別為n1和n2）

定義：所以有：弱導(dǎo)波光纖中n1和n2相差很少，則n1+n22n12.2光纖的導(dǎo)光原理36（2）數(shù)值孔徑為簡便起見，以突變型多模光纖的交軸(子午)光線為例，進(jìn)一步討論光纖的傳輸條件。設(shè)纖芯和包層折射率分別為n1和n2，空氣的折射率n0=1，纖芯中心軸線與z軸一致，如圖2.4。2.2光纖的導(dǎo)光原理37oz圖2.4突變型多模光纖的光線傳播原理纖芯n1包層n233ylLx1q1qy122yc2.2光纖的導(dǎo)光原理38定義臨界角θc的正弦為數(shù)值孔徑(NumericalAperture,NA)。根據(jù)定義和斯奈爾定律設(shè)Δ=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2°。

NA表示光纖接收和傳輸光的能力。1）NA越大，纖芯對光能量的束縛越強，光纖抗彎曲性能越好。2）NA越大經(jīng)光纖傳輸后產(chǎn)生的信號畸變越大2.2光纖的導(dǎo)光原理39（3）時間延遲現(xiàn)在我們來觀察光線在光纖中的傳播時間。根據(jù)圖2.4，入射角為θ的光線在長度為L(ox)的光纖中傳輸，所經(jīng)歷的路程為l(oy)，在θ不大的條件下，其傳播時間即時間延遲為式中c為真空中的光速。由式(2.4)得到最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光線之間時間延遲差近似為2.2光纖的導(dǎo)光原理404漸變型多模光纖光射線的理論分析(自聚焦導(dǎo)光）漸變型光纖折射率分布的普遍公式為式中，n1和n2分別為纖芯中心和包層的折射率，r和a分別為徑向坐標(biāo)和纖芯半徑，Δ=(n1-n2)/n1為相對折射率差，g為折射率分布指數(shù)。在g→∞，(r/a)→0的極限條件下，上式表示突變型多模光纖的折射率分布。g=2，n(r)按平方律(拋物線)變化，表示常規(guī)漸變型多模光纖折射率分布。具有這種分布的光纖，不同入射角的光線會聚在中心軸線的一點上，因而脈沖展寬減小。n1［1-Δ］=n2r≥a0≤r≤an(r)=（2.6）2.2光纖的導(dǎo)光原理41（1）局部數(shù)值孔徑由于漸變型多模光纖折射率分布是徑向坐標(biāo)r的函數(shù)，纖芯各點數(shù)值孔徑不同，所以要定義局部數(shù)值孔徑NA(r)和最大數(shù)值孔徑NAmax

2.2光纖的導(dǎo)光原理42（2）射線方程的解用幾何光學(xué)方法分析漸變型多模光纖要求解射線方程，射線方程一般形式為：式中，ρ為特定光線的位置矢量，s為從某一固定參考點起的光線長度。選用圓柱坐標(biāo)(r,φ，z)，把漸變型多模光纖的子午面(r-z)示于圖2.5。圖2.5漸變型多模光纖的光線傳播原理2.2光纖的導(dǎo)光原理43如式(2.6)所示，一般光纖相對折射率差都很小，光線和中心軸線z的夾角也很小，即sinθ≈θ。由于折射率分布具有圓對稱性和沿軸線的均勻性，n與φ和z無關(guān)。在這些條件下，式(2.7)可簡化為2.2光纖的導(dǎo)光原理44解這個二階微分方程，得到光線的軌跡為：把式(2.6)和g=2代入式(2.8)得到：rθ*=cos(Az)-An(0)sin(Az)cos(Az)r1（2.13）2.2光纖的導(dǎo)光原理45（3）自聚焦效應(yīng)：為觀察方便，把光線入射點移到中心軸線(z=0,ri=0)，由式(2.12)和式(2.13)得到θ*=θ0cos(Az)由此可見，漸變型多模光纖的光線軌跡是傳輸距離z的正弦函數(shù)，對于確定的光纖，其幅度的大小取決于入射角θ0，

其周期Λ=2π/A=2πa/，取決于光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)(a,Δ)，而與入射角θ0無關(guān)。這說明不同入射角相應(yīng)的光線，雖然經(jīng)歷的路程不同，但是最終都會聚在P點上，這種現(xiàn)象稱為自聚焦(SelfFocusing)效應(yīng)。2.2光纖的導(dǎo)光原理46漸變型多模光纖具有自聚焦效應(yīng)，不僅不同入射角相應(yīng)的光線會聚在同一點上，而且這些光線的時間延遲也近似相等。這是因為(1)光線傳播速度v(r)=c/n(r)(c為光速)，入射角大的光線經(jīng)歷的路程較長，但大部分路程遠(yuǎn)離中心軸線，n(r)較小，傳播速度較快，補償了較長的路程。(2)入射角小的光線情況正相反，其路程較短，但速度較慢。所以這些光線的時間延遲近似相等。2.2光纖的導(dǎo)光原理472.2光纖的導(dǎo)光原理

5．光纖中傳播的模式

所謂模式，是指能夠獨立存在的電磁場的結(jié)構(gòu)形式?；＃篖P01或者HE11482.2光纖的導(dǎo)光原理

（1）單模光纖的模式特性：傳輸模式數(shù)目隨V值的增加而增多。當(dāng)V值減小時，不斷發(fā)生模式截止，模式數(shù)目逐漸減少。特別值得注意的是當(dāng)V<2.405時，只有HE11(LP01)一個模式存在，其余模式全部截止。HE11稱為基模，由兩個偏振態(tài)簡并而成。由此得到單模傳輸條件為

V=

由式(2.36)可以看到，對于給定的光纖(n1、n2和a確定)，存在一個臨界波長λc，當(dāng)λ<λc時，是多模傳輸，當(dāng)λ>λc時，是單模傳輸，這個臨界波長λc稱為截止波長。由此得到492.2光纖的導(dǎo)光原理若干低階模式歸一化傳輸常數(shù)隨歸一化頻率變化的曲線502.2光纖的導(dǎo)光原理（2）多模光纖傳輸模數(shù)對于突變型光纖，g→∞，M=V2/2；對于平方律漸變型光纖，g=2，M=V2/4。51

（3）模場直徑和有效面積

模場直徑是指描述單模光纖中光能集中程度的參量。

有效面積與模場直徑的物理意義相同，通過模場直徑可以利用圓面積公式計算出有效面積。模場直徑越小，通過光纖橫截面的能量密度就越大。當(dāng)通過光纖的能量密度過大時，會引起光纖的非線性效應(yīng)，造成光纖通信系統(tǒng)的光信噪比降低，影響系統(tǒng)性能。因此，對于傳輸光纖而言，模場直徑（或有效面積）越大越好。圖2-13所示為模場直徑示意圖。2.2光纖的導(dǎo)光原理52圖2-13模場直徑11/e20w0rP2.2光纖的導(dǎo)光原理532.3光纖特性

2.3.1光纖的幾何特性光纖的幾何特性包括芯直徑、包層直徑、纖芯/包層同心度、不圓度和光纖翹曲度等。

1．芯直徑芯直徑主要是對多模光纖的要求。ITU-T規(guī)定，多模光纖的芯直徑為50±3μm。

2．包層直徑包層直徑指光纖的外徑，ITU-T規(guī)定，多模及單模光纖的包層直徑均要求為125±3μm。目前，光纖生產(chǎn)制造商已將光纖外徑規(guī)格從125.0±3μm提高到125.0±1μm。542.3光纖特性

3．纖芯/包層同心度和不圓度

纖芯/包層同心度是指纖芯在光纖內(nèi)所處的中心程度。目前光纖制造商已將纖芯/包層同心度從≤0.8μm的規(guī)格提高到≤0.5μm的規(guī)格。

不圓度包括芯徑的不圓度和包層的不圓度。

ITU-T規(guī)定，纖芯/包層同心度誤差≤6%（單模為＜1.0μm），芯徑不圓度≤6%，包層不圓度（包括單模）＜2%。

4．光纖翹曲度光纖翹曲度指在特定長度光纖上測量到的彎曲度，可用曲率半徑來表示彎曲度。翹曲度（即曲率半徑）數(shù)值越大，意味著光纖越直。注：纖芯/包層同心度對接續(xù)損耗的影響最大，其次是翹曲度。552.3.2光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性主要是指光纖的損耗特性和色散特性，另有機械特性和溫度特性。

1．光纖的損耗特性光波在光纖中傳輸，隨著傳輸距離的增加，而光功率強度逐漸減弱，光纖對光波產(chǎn)生衰減作用，稱為光纖的損耗（或衰減）。光纖的損耗限制了光信號的傳播距離。光纖的損耗主要取決于吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗3種損耗。（1）吸收損耗光纖吸收損耗是制造光纖的材料本身造成的損耗，包括紫外吸收、紅外吸收和雜質(zhì)吸收。562.3.2光纖的傳輸特性（2）散射損耗由于材料的不均勻使光信號向四面八方散射而引起的損耗稱為瑞利散射損耗。光纖制造中，結(jié)構(gòu)上的缺陷會引起與波長無關(guān)的散射損耗。（3）彎曲損耗光纖的彎曲會引起輻射損耗。實際中，有兩種情況的彎曲：一種是曲率半徑比光纖直徑大得多的彎曲；一種是微彎曲。決定光纖衰減常數(shù)的損耗主要是吸收損耗和散射損耗，彎曲損耗對光纖衰減常數(shù)的影響不大。572.3.2光纖的傳輸特性（4）衰減系數(shù)光纖的衰減系數(shù)是指光在單位長度光纖中傳輸時的衰耗量，單位一般用dB/km。它是描述光纖損耗的主要參數(shù)。在單模光纖中有兩個低損耗區(qū)域，分別在1310nm和1550nm附近，即通常說的1310nm窗口和1550nm窗口；1550nm窗口又可以分為C-band（1525nm～1562nm）和L-band（1565nm～1610nm）。如圖2-14所示。582.3.2光纖的傳輸特性圖2-14

光纖的特性592.3.2光纖的傳輸特性

2．光纖的色散特性光脈沖中的不同頻率或模式在光纖中的群速度不同，這些頻率成分和模式到達(dá)光纖終端有先有后，使得光脈沖發(fā)生展寬，這就是光纖的色散，如圖2-15所示。色散一般用時延差來表示，所謂時延差，是指不同頻率的信號成分傳輸同樣的距離所需要的時間之差。圖2-15色散引起的脈沖展寬示意圖602.3.2光纖的傳輸特性光纖的色散可分為模式色散、色度色散、偏振模色散。（1）模式色散多模光纖中不同模式的光束有不同的群速度，在傳輸過程中，不同模式的光束的時間延遲不同而產(chǎn)生的色散，稱模式色散。（2）色度色散由于光源的不同頻率（或波長）成分具有不同的群速度，在傳輸過程中，不同頻率的光束的時間延遲不同而產(chǎn)生色散稱為色度色散。色度色散包括材料色散和波導(dǎo)色散。612.3.2光纖的傳輸特性

①材料色散由于材料折射率隨光信號頻率的變化而不同，光信號不同頻率成分所對應(yīng)的群速度不同，由此引起的色散稱為材料色散。

②波導(dǎo)色散由于光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)引起的色散稱為波導(dǎo)色散。其大小可以和材料色散相比擬，普通單模光纖在1.31μm處這兩個值基本相互抵消。注：模式色散主要存在于多模光纖。單模光纖無模式色散，只有材料色散和波導(dǎo)色散。當(dāng)波長在1.31μm附近，色散接近為零。

色散系數(shù)就是單位波長間隔內(nèi)光波長信號通過單位長度光纖所產(chǎn)生的時延差，用D表示，單位是ps/（nm·km）。622.3.2光纖的傳輸特性

（3）偏振模色散（PMD）由于光信號的兩個正交偏振態(tài)在光纖中有不同的傳播速度而引起的色散稱偏振模色散。圖2-16偏振模色散632.3.2光纖的傳輸特性

（4）碼間干擾（ISI）色散將導(dǎo)致碼間干擾。由于各波長成分到達(dá)的時間先后不一致，因而使得光脈沖加長了（T+ΔT），這叫作脈沖展寬，如圖2-17。脈沖展寬將使前后光脈沖發(fā)生重疊，形成碼間干擾，碼間干擾將引起誤碼，因而限制了傳輸?shù)拇a速率和傳輸距離。圖2-17碼間干擾642.3.3光纖的機械特性

3．光纖的機械特性光纖的機械特性主要包括耐側(cè)壓力、抗拉強度、彎曲以及扭絞性能等，使用者最關(guān)心的是抗拉強度。（1）光纖的抗拉強度光纖的抗拉強度很大程度上反映了光纖的制造水平。影響光纖抗拉強度的主要因素是光纖制造材料和制造工藝。①預(yù)制棒的質(zhì)量。②拉絲爐的加溫質(zhì)量和環(huán)境污染。③涂覆技術(shù)對質(zhì)量的影響。④機械損傷。652.3.3光纖的機械特性

（2）光纖斷裂分析存在氣泡、雜物的光纖，會在一定張力下斷裂，如圖2-18所示。圖2-18光纖斷裂和應(yīng)力關(guān)系示意圖662.3.3光纖的機械特性

（3）光纖的壽命光纖的壽命，習(xí)慣稱使用壽命，當(dāng)光纖損耗加大以致系統(tǒng)開通困難時，稱其已達(dá)到了使用壽命。從機械性能講，壽命指斷裂壽命。（4）光纖的機械可靠性一般來說，二氧化硅包層光纖的機械可靠性已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可。為了提高光纖的機械可靠性，在光纖的外包層中摻入二氧化鈦，從而增加網(wǎng)絡(luò)的壽命。

672.3.4光纖的溫度特性

4．光纖的溫度特性光纖的溫度特性，是指在高、低溫條件下對光纖損耗的影響，一般是損耗增大。如圖2-19所示。圖2-19光纖低溫特性曲線682.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

2.4.1光纜的結(jié)構(gòu)

1．光纜的結(jié)構(gòu)光纜由纜芯、護層和加強芯組成。（1）纜芯纜芯由光纖的芯數(shù)決定，可分為單芯型和多芯型兩種。（2）護層護層主要是對已成纜的光纖芯線起保護作用，避免受外界機械力和環(huán)境損壞。護層可分為內(nèi)護層（多用聚乙烯或聚氯乙烯等）和外護層（多用鋁帶和聚乙烯組成的LAP外護套加鋼絲鎧裝等）。（3）加強芯加強芯主要承受敷設(shè)安裝時所加的外力。692.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

2．各種典型結(jié)構(gòu)的光纜（1）層絞式結(jié)構(gòu)光纜把經(jīng)過套塑的光纖繞在加強芯周圍絞合而構(gòu)成。層絞式結(jié)構(gòu)光纜類似傳統(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)，故又稱之為古典光纜。圖2-20～圖2-24所示是目前在市話中繼和長途線路上采用的幾種層絞式結(jié)構(gòu)光纜的示意圖（截面）。702.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-2112芯松套層絞式直埋光纜圖2-206芯緊套層絞式光纜712.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-2212芯松套層絞式直埋防蟻光纜722.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-236～48芯松套層絞式水底光纜732.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類圖2-2412芯松套+8芯×2線對層絞式直埋光纜742.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類（2）骨架式結(jié)構(gòu)光纜骨架式結(jié)構(gòu)光纜是把緊套光纖或一次涂覆光纖放入加強芯周圍的螺旋形塑料骨架凹槽內(nèi)而構(gòu)成。骨架結(jié)構(gòu)有中心增加螺旋型、正反螺旋型、分散增強基本單元型，圖2-25（b）為螺旋型結(jié)構(gòu)，圖2-26為基本單元結(jié)構(gòu)。目前，我國采用的骨架式結(jié)構(gòu)光纜，都是采用如圖2-25所示的結(jié)構(gòu)。圖2-27所示是采用骨架式結(jié)構(gòu)的自承式架空光纜。752.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類圖2-2512芯骨架式光纜762.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-2670芯骨架式光纜772.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-27骨架式自承式架空光纜782.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類（3）束管式結(jié)構(gòu)光纜把一次涂覆光纖或光纖束放入大套管中，加強芯配置在套管周圍而構(gòu)成。圖2-28所示的光纜結(jié)構(gòu)即屬護層增強構(gòu)件配制方式。圖2-29、2-30所示是屬于分散加強構(gòu)件配置方式的束管式結(jié)構(gòu)光纜。另圖2-34所示的淺海光纜實際上就是雙層加鎧裝束管式光纜。792.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類圖2-2812芯束管式光纜802.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-296～48芯束管式光纜812.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-30LEX束管式光纜822.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類（4）帶狀結(jié)構(gòu)光纜把帶狀光纖單元放入大套管中，形成中心束管式結(jié)構(gòu)；也可把帶狀光纖單元放入凹槽內(nèi)或松套管內(nèi)，形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu)。如圖2-31、2-32所示。圖2-31

中心束管式帶狀光纜圖2-32層絞式帶狀光纜832.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類（5）單芯結(jié)構(gòu)光纜單芯結(jié)構(gòu)光纜簡稱單芯軟光纜，如圖2-33所示。這種結(jié)構(gòu)的光纜主要用于局內(nèi)（或站內(nèi)）或用來制作儀表測試軟線和特殊通信場所用特種光纜以及制作單芯軟光纜的光纖。圖2-33單芯軟光纜842.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

（6）特殊結(jié)構(gòu)光纜特殊結(jié)構(gòu)的光纜，主要有光/電力組合纜、光/架空地線組合纜和海底光纜和無金屬光纜。這里只介紹后兩種。①海底光纜有淺海光纜和深海光纜兩種，圖2-34所示為典型的淺海光纜，圖2-35所示是較為典型的深海光纜。②無金屬光纜無金屬光纜是指光纜除光纖、絕緣介質(zhì)外（包括增強構(gòu)件、護層）均是全塑結(jié)構(gòu)，適用于強電場合，如電站、電氣化鐵道及強電磁干擾地帶。852.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-34

淺海光纜862.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類

圖2-35深海光纜872.4.2光纜的種類

1．按傳輸性能、距離和用途分可分為市話光纜、長途光纜、海底光纜和用戶光纜。

2．按光纖的種類分可分為多模光纜、單模光纜。

3．按光纖套塑方法分可分為緊套光纜、松套光纜、束管式光纜和帶狀多芯單元光纜。

4．按光纖芯數(shù)多少分

可分為單芯光纜、雙芯光纜、四芯光纜、六芯光纜、八芯光纜、十二芯光纜和二十四芯光纜等。882.4.2光纜的種類

5．按加強件配置方法分光纜可分為中心加強構(gòu)件光纜（如層絞式光纜、骨架式光纜等）、分散加強構(gòu)件光纜（如束管兩側(cè)加強光纜和扁平光纜）、護層加強構(gòu)件光纜（如束管鋼絲鎧裝光纜）和PE外護層加一定數(shù)量的細(xì)鋼絲的PE細(xì)鋼絲綜合外護層光纜。

6．按敷設(shè)方式分光纜可分為管道光纜、直埋光纜、架空光纜和水底光纜。

7．按護層材料性質(zhì)分光纜可分為聚乙烯護層普通光纜、聚氯乙烯護層阻燃光纜和尼龍防蟻防鼠光纜。892.4.2光纜的種類

8．按傳輸導(dǎo)體、介質(zhì)狀況分光纜可分為無金屬光纜、普通光纜和綜合光纜。

9．按結(jié)構(gòu)方式分光纜可分為扁平結(jié)構(gòu)光纜、層絞式結(jié)構(gòu)光纜、骨架式結(jié)構(gòu)光纜、鎧裝結(jié)構(gòu)光纜（包括單、雙層鎧裝）和高密度用戶光纜等。

10．目前通信用光纜可分為（1）室(野)外光纜——用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷設(shè)的光纜。（2）軟光纜——具有優(yōu)良的曲撓性能的可移動光纜。（3）室（局）內(nèi)光纜——適用于室內(nèi)布放的光纜。（4）設(shè)備內(nèi)光纜——用于設(shè)備內(nèi)布放的光纜。（5）海底光纜——用于跨海洋敷設(shè)的光纜。（6）特種光纜——除上述幾類之外，作特殊用途的光纜。902.4.3光纜的結(jié)構(gòu)和種類光纜型號由它的型式代號和規(guī)格代號構(gòu)成，中間用一短橫線分開。（1）光纜型式由五個部分組成，如圖2-36所示。圖2-36光纜型式的組成部分912.4.3光纜的結(jié)構(gòu)和種類圖中：

Ⅰ：分類代號及其意義為：

GY——通信用室（野）外光纜；

GR——通信用軟光纜；

GJ——通信用室（局）內(nèi)光纜；GS——通信用設(shè)備內(nèi)光纜；

GH——通信用海底光纜；

GT——通信用特殊光纜。

Ⅱ：加強構(gòu)件代號及其意義為：無符號——金屬加強構(gòu)件；

F——非金屬加強構(gòu)件；

G——金屬重型加強構(gòu)件；

H——非金屬重型加強構(gòu)件。922.4.3光纜的結(jié)構(gòu)和種類

Ⅲ：派生特征代號及其意義為：

D——光纖帶狀結(jié)構(gòu)；G——骨架槽結(jié)構(gòu)；

B——扁平式結(jié)構(gòu)；Z——自承式結(jié)構(gòu)。

T——填充式結(jié)構(gòu)。

Ⅳ：

護層代號及其意義為；

Y——聚乙烯護層；V——聚氯乙烯護層；

U——聚氨酯護層；A——鋁-聚乙烯粘結(jié)護層；

L——鋁護套； G——鋼護套；

Q——鉛