光纤光缆基础知识Word格式.docx
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分类：
按折射率分布：
分为突变型光纤、渐变型光纤（是光纤芯至包层的折射率随半径的变化）。
按传输模式：
单模光纤（只能传输一种模式的光纤）、多模光纤（能传输多种模式的光纤）。
单模光纤种类：
1、B1.1（G.652）非色散位移光纤，在1550nm窗口衰减小，但色散较大，不利于高速系统的长距离传输；
2、B2（G.653）零色散位移光纤，在1550nm窗口色散为零，但在波分复用时会出现四波混频效应；
3、B1.2（G.654）截止波长位移光纤；
4、B4（G.655）非零色散位移光纤，在1550nm窗口衰减低，色散小，大大减小四波混频效应。
故其可用于远距离、波分复用、高速系统；
5、B3色散平坦光纤；
6、色散补偿光纤。
常见A1类多模：
A1a：
50±
3/125±
3μm；
A1b：
62.5±
A1c：
85±
3μm；
A1d：
100±
5/140±
4μm。
康宁G.655：
大有效面积光纤（LEAF）；
朗讯G.655：
真波光纤；
长飞G.655：
保实光纤；
住友G.655：
纯导光纤；
阿尔卡特G.655：
特锐光纤。
几何特性：
光纤的结构：
纤芯：
光纤的中心部分，折射率高于包层，光波主要在纤芯中传输。
包层：
环绕纤芯的区域，折射率低于纤芯，以提供反射面或光隔离。
一次被覆层作用：
①保护光纤的机械强度；
②隔绝能够引起微变损耗的外应力。
包层直径：
125±
2μm
光纤外径：
245±
10μm
着色外径：
255±
光纤产生全反射的条件：
①入射角大于临界角；
②光从折射率大的介质射入折射率小的介质。
模场直径：
单模光纤所特有的一个重要参数，取值和容差范围与光纤的连接损耗和抗弯特性有着密切的关系，只传输LP01（基模），通俗地讲就是单模光纤中光斑的大小。
模场就是光纤中基模场的电场强度在空间的分布。
因此，单模光纤中的场并不是完全集中在纤芯中，而是相当部分能量在包层中，所以不宜用纤芯的几何尺寸作为单模光纤的特征参数，而是用模场直径作为描述单模光纤中光能集中的范围。
是单模光纤所特有的参数，给出了保证单模传输的光波长的范围。
截止波长：
保证单模传输的最低工作波长，是单模光纤的本征参数。
G.652光纤λc1100～1280nm光缆λcc≤1270nm
G.655光纤λc≤1480nm光缆λcc≤1470nm
当工作波长大于光纤截止波长时，表现为单模传输。
纤芯/包层同心度误差：
芯中心与包层中心间的距离。
模场同心度误差：
模场中心与包层中心间的距离。
G.652模场直径（μm）1310nm：
9.3±
0.5、1550nm:
10.5±
1.0；
包层不圆度﹙2%；
模场同心度误差（μm）：
≤1。
传输特性：
色散：
是影响光纤传输的重要参数，由于光纤特性引起光信号畸变。
在光纤数字通信系统中，由于光纤中的信号是由不同频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同频率成分和不同模式成分的信号传输速度不同，从而引起色散。
色散其实是一个时延差的概念，时延差越大，色散就越严重，常用时延差来表示色散的程度。
种类：
模间、材料、波导色散。
总色散系数是几种色散的总和。
大小：
G.652:
1288-1339≤3.5PS/nm·
km1550≤18PS/nm·
km
ITU-T建议将G.655分G.655A：
1530-15650.1≤│D│≤6PS/nm·
G.655B：
1530-15651-10PS/nm·
波长色散：
在光纤中，光信号的不同波长有不同群速度，引起每单位光信号谱宽的脉冲展宽，称为波长色散。
包括材料色散、波导色散和折射剖面色散。
单模光纤中无模式色散，只有波长色散和偏振模色散，且偏振模色散与光信号谱宽无关，波长色散系数为单位光纤长度的波长色散。
模式色散：
在多模光纤中，在同一波长，不同模有不同的群速度而引起的脉冲展宽。
材料色散：
由于光纤材料的折射率随波长而变化所引起的色散；
波导色散：
各个模式的传播常数随波长而变化所引起的色散；
多模光纤：
模间色散≥材料色散+波导色散；
单模光纤：
材料色散、波导色散、无模式色散；
偏振模色散（PMD）：
由于光纤的椭圆度或残余应力的原因，改变了光纤的折射率分布，从而引起基模LP01的两个垂直方向的模（即两个偏振模）以不同的速度传输，从而使其到达的时间不同，其差称为偏振模色散，它是随波长和时间随机变化的，是一个统计量。
单位PS/√km（PS：
皮秒为10-12秒）。
引起PMD变化的原因：
内在原因：
是纤芯的椭圆度和残余内应力，它们改变了光纤折射率分布，引起相互垂直的本征偏振以不同的速度传输，进而造成脉冲展宽。
外在原因：
在成缆和敷设时的各种作用力，即压力、弯曲、扭转及光缆连接等都会引起PMD变化，
尽可能减小PMD影响，从光纤余长和绞合两个方面控制，余长尽可能小。
若一次余长偏大，会造成管壁对光纤的侧压，而过大的绞合角度也会增加PMD的统计值，因此，结合光缆的机械性能和环境性能综合考虑，光缆的余长要控制在一个适中的范围内。
光纤的非线性效应：
定义：
由于使用了光纤放大器（如EDFA），在EDFA所提供的高输出功率和光纤玻璃作用下产生的一种物理光学现象，当光纤中传输的工作波长多，功率大时，大的光功率引起信号与光纤的相互作用而产生各种非线性效应。
一般分为：
受激散射和折射率扰动。
受激散射：
受激布里渊散射SBS：
是一种由光纤中的光信号和声波之间的相互作用所引起的非线性现象。
受激拉曼散射SRS：
是光信号与石英玻璃光纤中的分子振动的相互作用而引起的非线性现象。
折射率扰动：
自相位调制SPM：
是一个脉冲对自身相位的作用而引起的。
交叉相位调制XPM：
是一个脉冲对其它相位的作用而引起的。
四波混频FWM：
是指由两个或三个波长的光波混合后产生的新光波。
衰减：
由于吸收或散射引起光功率的损失。
衰减系数：
单位长度上光功率的损耗。
引起衰减的原因：
材料本身制造缺陷，弯曲、接续等对光能的吸收、散射损耗，其中散射损耗是主要的。
杂质吸收：
材料中含有Cu2+、Fe2+、Cr3+、OHˉ离子在光波激励下，易于振动，产生
吸收损耗电子跃进，吸收光能产生损耗。
紫外吸收
本征吸收
红外吸收
固有损耗散射损耗（主要为瑞利散射）
光纤
波导结构不完善引起损耗
宏弯损耗
弯曲损耗
微弯损耗
附加损耗
连接损耗：
光纤连接产生损耗
宏弯损耗：
光纤出现曲率半径比光纤直径大得多的弯曲时造成的光纤附加损耗称为宏弯损耗，简单讲远远大于几毫米空间波长的弯曲（宏弯）。
检验方法：
以37.5mm半径松绕100圈,在1550nm波长上测得的弯曲附加衰减不大于0.5dB。
微弯损耗：
光纤有几毫米空间波长的弯曲，所引起的损耗，其曲率半径与光纤的几何尺寸相近似的畸变，在套塑、成缆，以及光纤光缆周围温度变化都会产生微弯损耗。
光纤制棒的四种方法：
OVD（管外气相沉积法）、VAD（气相轴向沉积法）、MCVD（改进的化学气相沉积法）、PCVD（等离子体化学气相沉积法）。
光纤疲劳的定义：
由于光纤表面和内部微裂纹和缺陷的存在而使光纤在拉伸应力和活性气氛（如潮气）影响下所产生的应力腐蚀现象称为疲劳，光纤的耐疲劳强度对光纤的寿命起决定性作用。
第二节光缆
用适当的材料和缆结构，对通信用光纤进行保护，使光纤免受机械和环境的影响和损坏，适应不同场合。
光缆的主要特性：
光缆中光纤的传输特性，光缆的机械特性，光缆的环境特性和光缆的电气特性。
机械特性：
光缆的拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、卷绕、弯折等。
环境特性：
温度特性、滴流性能，热老化性能、渗水性能、阻燃、低温下弯曲性能和冲击性能，耐电痕性能。
规格型号的定义、命名（见附件）。
按光纤在光缆中的松紧自由状态不同，分为紧结构、松结构、半紧半松结构。
按缆芯结构分：
中心管式、层绞式、骨架式。
按光缆敷设条件分：
架空、管道、直埋、水底等。
按光缆使用场合：
金属加强构件光缆
非金属加强构件光缆
阻燃光缆
按使用环境：
室外光缆：
适用于架空、管道、直埋，这种光缆填充油膏。
室内光缆：
适用于建筑物内使用的光缆，不填充油膏。
着色工序：
着色目的：
1、增加强度；
2、易于区分，便于接续。
固化方式：
UV（紫外光固化）和热固化（已不使用）
着色模具：
260±
5μm
光纤强度筛选：
光缆用光纤全长强度筛选试验水平应不低于0.35GPa（约0.5%的应变），一般为0.7GPa（约1%的应变），实施时间为1S。
光纤带：
用紫外光固化粘结剂，将偶数光纤按一定色标在同一平面内平行排列粘结成带，其结构分为边缘粘接型和封包型两种，考核参数有：
平整度、可分离性和剥离性，两端光纤中心距、相邻光纤中心距。
套塑工序：
纤膏要求：
在高温下不滴流，低温下不凝固，充满度应大于95%；
不分油，不析氢。
纤膏作用：
缓冲，减少光纤间磨擦，改变光纤在松套管中的状态，防潮、防水。
松套管作用：
起机械缓冲作用，保护涂覆光纤。
材料：
聚对苯二甲酸丁二醇酯——PBT。
主要特性：
1、后收缩性能小；
2、耐水解性能强；
3、线性热膨胀系数小；
4、拉伸强度：
＞55Mpa，弯曲弹性模量为2.2GPa，易加工等性能，
5、有良好耐溶剂、耐油、耐化学腐蚀特性，与纤膏和缆膏有很好的相容性，结晶度高，后收缩小。
紧套材料：
尼龙+硅胶或聚脂弹性体（hytrel）+硅胶。
松套紧套区别：
松套有利于管中光纤余长的控制。
套塑管中余长称为一次余长。
指单位长度内光纤比套塑管长出的部分，由套塑过程产生。
Ｌ纤－Ｌ管
Ｌ管
公式：
ε＝ ×
1000‰
余长形成的两种方法：
张力法和温差法。
影响主要因素：
1、放纤张力；
2、牵引轮的直径；
3、前后两段冷却水温差；
4、生产线速度；
5、触变型填充油膏的温度和压力、粘度；
6、在双牵引生产线中，履带牵引和盘式牵引的速度差（张力）。
成缆绞合工序：
缆芯组成：
松套管、填充绳、阻水材料、扎纱、包带、中心加强件绞合。
绞合分SZ绞和S绞，我公司目前主要采用SZ绞。
松套管放线张力应力应变公式：
Ｆ
Ｅ·
Ａ
ε＝
F：
松套管放线张力；
E：
PBT管弹性模量（2200Mpa（N/mm2））；
A：
松套管截面积。
二次余长：
当光缆被拉伸或收缩时，光纤从松套管中心位置向内侧或外侧移动所能发生的长度变化。
节距是成缆的关键控制要素，绞合节距：
ADSS60-65mm；
普通层绞90-150mm左右。
√［（d+2δ+1.16√n·
df）л］2+h2
√［（D+d）л］2+h2
拉伸余长ε=1－×
100%
√［（2D+d-2δ-1.16√n·
收缩余长ε=－1×
d：
中心加强构件直径
D：
松套管外径
δ：
松套管壁厚
n：
松套管中光纤芯数
df：
光纤外径
h：
绞合节距
绞合节距：
绞合单元绕轴绞合一周（360°
），沿缆芯轴向移动的距离。
绞合率：
当光纤单元（松套管）沿中心加强件按一定节距作SZ或S绞合时，单位长度上松套管比中心加强件长出的部分。
普通层绞缆3-3.5‰，ADSS7-8‰（有效余长），二次余长的作用是增强光缆的机械性能抗拉强度，提高温度稳定性能。
对温差比较大、敷设环境比较恶劣的光缆设计余长要适当长一些。
加强芯的放线张力＞180N，加强芯的伸长量应与松套管的伸长量一致。
填充绳作用：
1、保证缆芯的圆整度；
2、光缆受到侧压时，分散力对松套管的作用，从而保护松套管，使光纤处于不受力状态。
中心加强芯的作用：
为了抵御光缆敷设和应用中可能产生的轴向应力，保证光纤和光缆，在较大的张力作用下有较小的应变。
要求：
有较大的抗张强度和小的延伸率。
几种加强件的技术参数对比表：
类别
参数
FRP
磷化钢丝
芳纶
杨氏模量
≥50GPa
≥190GPa
≥115GPa
抗拉强度
≥1100Mpa
≥1570Mpa
≥2800Mpa
断裂延伸率
≤3.5%
≤3.0%
≤2.5%
热膨胀系数
/
-2×
10-6/℃（0～100℃）
缆膏：
酸值低，不析氢。
特性：
与其它材料相容，有良好的化学稳定性和温度稳定性。
作用：
防止水和潮气渗入光缆。
无纺布：
张力宜大不宜小，保证缆芯表面平整，不影响外护套质量，使用的无纺布无搭界，缝隙小。
扎纱：
固定缆芯的作用。
扎纱张力无量化值要既不扎伤管又能保证节距稳定，结头牢固。
扎纱节距：
ADSS5-10mm，普通层绞：
20-30mm，不合理的扎纱节距会影响绞合节距。
阻水材料：
阻水带、阻水油膏、阻水纱。
阻水方式：
填充式、半干式。
阻水油膏为填充式；
阻水带阻水纱为半干式。
护套工序：
内护套、中护套、外护层
内护套：
PE护套，侧重于防潮。
外护套：
各种铠装挤上高、中密度聚乙烯或阻燃料、防蚁层等外护层，侧重于抗侧压和耐磨。
材料分为：
a——低密度聚乙烯（LDPE）
b——线性低密度聚乙烯（LLDPE）
c——中密度聚乙烯（MDPE）
d——高密度聚乙烯（HDPE）
特点：
a——结晶度低，具有较好的柔顺性、延伸性。
d——结晶度高，具有较好的刚性、韧性，以及较大的抗张强度，而且模量大，耐磨性好，有较好的耐环境应力开裂性能和较宽的温度使用范围，与填充油膏的相溶性好。
与油膏相溶性由差到好顺序为：
a、b、c、d.。
芳纶：
具有优良的耐高温性能和抗热氧化性能，增强抗拉强度。
技术参数：
弹性模量115GPa，热膨胀系数：
10-6/℃
阻水带纵包：
保证在缆芯和皱纹钢（铝）带之间的间隙不渗水。
挤塑方式可分为：
挤压式与挤管式，其区别为：
挤压式：
出胶速度慢，偏芯调节困难，绝缘厚薄不易控制，挤出的塑胶层结构紧密。
挤管式：
塑料不是直接压在缆芯上，而是沿着管状尾径部分向前移动，易调偏芯，减小内应力，降低护套的后收缩，先形成管状，然后经拉伸再包覆在缆芯上。
热熔胶：
防止光缆铠装层径与纵向渗水，对光缆铠装复合带的搭接缝进行粘接，或用热熔胶作光缆的阻水环代替油膏和阻水带来阻止水对光缆的渗入。
作用之一：
阻水，保护光纤防止氢损，增加光缆使用寿命。
作用之二：
用于束管光缆还可以减少套塑管的收缩。
后收缩形成机理：
材料的结晶决定了材料的性能，结晶度高，材料的尺寸稳定性好，后收缩小，PBT与PE材料为半结晶材料，所以存在着一定的后收缩，减小后收缩的方法：
1、合理的挤塑温度和冷却水温度，1#采用热水区和冷水区，4#采用双层水槽，都是为了使套塑管和护套得到充分冷却减少后收缩；
2、模具的配比系数不宜过大。
拉伸比：
塑料离开挤出模口时圆环截面积S1与冷却后包覆于芯线上塑料护套的圆环截面积S2之比。
其公式为：
S=（D32-D22）/（D52-D42）
D2：
模芯外径
D3：
模套内径
D4：
线芯外径
D5：
缆外径
配模系数：
模套内径与护套外径之比再与模芯承径部分外径与线芯外径比的比。
D3/D5
D2/D4
K=
复合钢带轧纹的作用：
缓冲、耐侧压、抗弯曲。
钢、铝带涂塑作用、防潮、增加剥离强度。
复合带的搭接宽度为带宽的20%.
第一节水槽温度为30℃～45℃，用温水冷却可减小后收缩，增加包覆力。
检验与试验：
测试仪器：
OTDR（光时域反射仪）利用光的背向散射原理作成的一种多功能仪表。
检测方法：
截断法：
基准试验方法（RTM）。
此方法具有破坏性，也不能获得整个光纤长度上的衰减。
插入损耗法：
替代试验方法（ATM），非破坏性，也不能获得整个光纤长度上的衰减。
反向散射法：
替代试验方法（ATM），测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率，是一种单端测量，较普遍。
双向测试光纤衰减的原因：
当用OTDR测试光纤衰减时，有时会由于光纤两端的模场直径不一致，造成被测光纤与注入光纤的不匹配，而产生一端衰减大，另一端出现增益现象，因此测试光纤衰减时要双向测试，取平均值，既减少测试误差，同时也防止由于光纤本身原因造成的误差。
OTDR测试原理：
仪器发送光脉冲，同时在光脉冲的输入端接收光脉冲的瑞利散射和菲涅尔反射光，使其变成电信号，并随时间在示波器上显示出来，可测量光纤衰减、长度、接续损耗等。
工频火花机：
检验护套完整性。
6倍的护套壁厚（6KV/mm壁厚）。
当光缆中含有作为导电或传输信号的电导体时，要检测光缆中电导体的电阻，电介质绝缘强度、绝缘电阻。
ADSS特种试验：
1、过滑轮试验；
2、盐雾试验；
3、舞动试验；
4、风激振动试验。
光缆长期使用允许的静态弯曲半径为外径的10倍，动态为20倍；
外护层为53型、33型时静态弯曲半径为外径的12.5倍，动态为25倍，外护层为333型时静态弯曲半径为外径的25倍，动态为30倍。
具体见下表：
护层种类
静态弯曲半径
动态弯曲半径
普通护层
10D
20D
53、33型
12.5D
25D
333型
15D
30D
注：
D为光缆外径
光缆允许的最大张力：
管道架空的长期拉力600N，短期张力1500N，直埋的长期拉力为1000N，短期拉力3000N。
当光缆中含有作为导电或传输信号的电导体时要检测光缆中电导体的电阻，电介质绝缘强度，绝缘电阻。
以下是几种常见的代号：
EDFA——掺饵光纤放大器
WDM——波分复用
FWM——四波混频
DWDM——密集波分复用
IEC——国际电工委员会
ITU-T——国际电信联盟
GB/T——推荐性国家标准
YD/T——推荐性邮电部标准
ESCR——耐环境应力开裂
OTDR——光时域反射仪
光缆型号命名方法
1、型号的组成：
由型式和规格两部分组成。
2、型式由5个部分构成，各部分均用代号表示。
其中结构特征指缆芯结构和光缆派生结构特征。
4
5
外护层
护套
结构特征
加强构件
分类
3、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。
GH——通信用海底光缆。
GT——通信用特殊光缆。
4、加强构件的代号
加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。
如同时有金属和非金属的加强构件，只表示为金属构件结构特征。
（无符号）——金属加强构件。
F——非金属加强构件。
5、缆芯和光缆的派生结构特征的代号。
光缆结构特征应表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。
当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。
D——光纤带结构。
S——光纤松套结构J——光纤紧套结构（无符合）——层绞结构。
X——中心管结构T——填充式结构。
C——自承式结构。
B——扁平形状E——椭圆形状Z——阻燃结构。
6、护套的代号：
Y——聚乙烯护套V——聚氯乙烯护套U——聚氨脂护套A——铝-聚乙烯粘接护套（简称为A护套）
S——钢-聚乙烯粘接护套（简称为S护套）W——夹带钢丝的钢-聚乙烯粘接护套（简称为W护套）
7、外护层的代号：
其代号用两组数字表示，第一组表示铠装层，它可以是一位或二位数字理体制，第二组表示外被层或外套，它应是一位数字。
表1铠装层
代号
铠装层
无铠装层
绕包双钢带
单细圆钢丝
33
双细圆钢丝
单粗圆钢丝
44
双粗圆钢丝
皱纹钢带
表2外被层或外套
外被层或外套
纤维外被
聚氯乙烯套
聚乙烯套
聚乙烯套加覆尼龙套
聚乙烯保护管
光缆型号命名一览表
光缆结构
型号
结构简述
中
心
管
式
GYXTEY
平行钢丝加强、椭圆形聚乙烯护套中心管式光缆
GYXTEW
平行钢丝加强、钢带纵包、椭圆形聚乙烯护套中心管式光缆
GYXTW
平行钢丝加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护套中心管式光缆
GYXTA
平行钢丝加强、铝带纵包、聚乙烯护套中心管式光缆
GYXTY33
绞合钢丝加强、聚乙烯护套中心管式光缆
GYXTS33
绞合钢丝加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护套中心管式光缆
GYXTA33
绞合钢丝加强、铝带纵包、聚乙烯护套中心管式光缆
GYXTY533
绞合钢丝加强、聚乙烯内护套、钢带轧纹纵包、聚乙烯外护套中心管式光缆
带
状
光
缆
GYDXTA
平行钢丝加强、铝带纵包、聚乙烯护套中心管式带状光缆
GYDXTW
平行钢丝加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护套中心管式带状光缆
GYDSTA
中心加强、铝带纵包、聚乙烯护套松套层绞式带状光缆
GYDSTS
中心加强、钢带轧纹纵包、聚乙烯护套松套层绞式带状光缆
GYDSTY53
中心加强、铝聚乙烯内护套、钢带轧纹纵包、聚乙烯外护套松套层绞式带状光缆
GYDSTA53
中心加强、聚乙烯内护套、铝带纵包、聚乙烯外护套松套层绞式带状光缆
室内
光缆
GJFJV
非金属加强、紧套单
升级会员 