一、光纖光纜

1、光纖通信技術(shù)及應(yīng)用,一、光纖光纜,一、光纖的結(jié)構(gòu),圖1-1 光纖的結(jié)構(gòu),光纖的結(jié)構(gòu),纖芯位于光纖中心，直徑2a為5～75μm, 作用是傳輸光波。包層位于纖芯外層，直徑2b為100～150μm,作用是將光波限制在纖芯中。纖芯和包層即組成裸光纖，兩者采用高純度二氧化硅（SiO2）制成，但為了使光波在纖芯中傳送，應(yīng)對材料進行不同摻雜，使包層材料折射率n2比纖芯材料折射率n1小，即光纖導(dǎo)光的條件是n1＞n2。一次涂敷層是為了保護裸纖而在其

2、表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮樹脂層，厚度一般為 30～150μm。套層又稱二次涂覆或被覆層，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、尼龍等材料。經(jīng)過二次涂敷的裸光纖稱為光纖芯線。,光纖的折射率,,,纖芯,,包層,n1,n2,>,折射率,圖1-2 光纖的折射率,,保證光信號在纖芯中傳輸。,■二、光纖的導(dǎo)光原理 因為光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)

3、生折射和反射。 光纖就是利用光的這種全反射特性導(dǎo)光的。,圖1-3 光在階躍光纖中的傳輸,■三、光纖的分類,石英系列光纖（以SiO2為主要材料） 按光纖組成材料劃分 多組分光纖（材料由多組成分組成） 液芯光纖（纖芯呈液態(tài)） 塑料光纖（以塑料為材料

4、） 階躍型光纖（SIF）光纖種類 按光纖纖芯折射率分布劃分 漸變型光纖（GIF） W型光纖 單模光纖（SMF）

5、 按光纖傳輸模式數(shù)劃分 多模光纖（MMF ）,ITU-T建議的光纖分類,G.651光纖:漸變多模光纖，工作波長為1.31μm和1.55μm，在1.31μm處光纖有最小色散，而在1.55μm處光纖有最小損耗，主要用于計算機局域網(wǎng)或接入網(wǎng)。G.652光纖：常規(guī)單模光纖，也稱為非色散位移光纖，其零色散波長為1.31μm，在1.5

6、5μm處有最小損耗，是目前應(yīng)用最廣的光纖。G.653光纖：色散位移光纖，在1.55μm處實現(xiàn)最低損耗與零色散波長一致，但由于在1.55μm處存在四波混頻等非線性效應(yīng)，阻礙了其應(yīng)用。G.654光纖：性能最佳單模光纖，在1.55μm處具有極低損耗（大約0.18dB/km）且彎曲性能好。。G.655光纖：非零色散位移單模光纖，在1.55μm～1.65μm處色散值為0.1～6.0ps/（nm.km），用以平衡四波混頻等非線性效應(yīng)，適用于高

7、速（10Gb/s以上）、大容量、DWDM系統(tǒng)。,,光纜一般由：纜芯、加強件、填充物和護層等幾部分構(gòu)成的。,■四、光纜的結(jié)構(gòu),護層的主要作用是保護纜芯，提高機械性能和防護性能。,填充結(jié)構(gòu)用來提高光纜的防潮性能，在光纜纜間空隙中注入填充物，以防止水汽進入光纜。,加強構(gòu)件的作用是增加光纜的抗拉強度，提高光纜的機械性能。,將帶有涂覆層的光纖再套上一層塑料層，通常稱為套塑，套塑后的光纖稱為光纖芯線。單芯、多芯。,實際使用的光纜分類,,層絞式,層絞

8、式光纜的結(jié)構(gòu)，中央部位是加強構(gòu)件，外部是光纜外護套。松套結(jié)構(gòu)的光纖圍繞在加強芯周圍。,骨架式,骨架式光纜中的光纖置放于塑料骨架的槽中，槽的橫截面可以是 V形、U 形或其他合理的形狀，槽的縱向呈螺旋形或正弦形，一個空槽可放置5~10根一次涂覆光纖。,束管式,束管式結(jié)構(gòu)的光纜加強結(jié)構(gòu)在光纜中央，將幾根或者幾十根光纖制作成纜芯，然后將幾個纜芯絞合成光纜。,帶狀式,帶狀式結(jié)構(gòu)的光纜首先將一次涂覆的光纖放入塑料帶內(nèi)做成光纖帶，然后將幾層光

9、纖帶疊放在一起構(gòu)成光纜芯。,光纜接續(xù)技術(shù)是光纖應(yīng)用領(lǐng)域中的最基本一項專門技術(shù) 。它包括線路上接續(xù)和光纜成端接續(xù)，線路接續(xù)指將一段光纜中的光纖與另一段光纜中的光纖連接起來；光纜成端接是把光纜中光纖與活動接頭的尾纖連接。,■五、光纜接續(xù),影響光纖接續(xù)損耗的主要因素：本身的幾何、光學(xué)參數(shù)不完全相同和連接時軸芯錯位、端面傾斜、端面間隔大、端面不清潔等因素。,光纖接續(xù)的方式 ：固定接續(xù)、活動接續(xù)、臨時接續(xù) 。,通信光纜（光纖） 接續(xù)與接頭安裝

10、 一. 光纜接續(xù)的任務(wù)　(1) 光纜接續(xù)準備，護套內(nèi)組件安裝；　(2) 加強件連接或引出；　(3) 鋁箔層、鎧裝層連接或引出；　(4) 遠供或業(yè)務(wù)通信用銅導(dǎo)線的接續(xù)；　(5) 光纖的連接及連接損耗的監(jiān)控、測量、評價和余留光纖的收容； (6) 充氣導(dǎo)管、氣壓告警裝置的安裝(非充油光纜)；　(7) 浸潮等監(jiān)測線的安裝；　(8) 接頭護套內(nèi)的密封防水處理；　(9) 接頭護套的封裝(包括封裝前各項性能

11、的檢查)；　(10) 接頭處余留光纜的妥善盤留；　(11) 接頭護套安裝及保護。,二. 光纜接續(xù)的要求(1) 光纜接續(xù)前，應(yīng)核對光纜的程式、端別；光纜應(yīng)保持良好的狀態(tài)；光纖傳輸特性良好，護層對地絕緣合格(若不合格應(yīng)找出原因并作必要的處理)。(2) 接頭護套內(nèi)光纖序號和光纜端別作出永久性標(biāo)記。(3) 光纜接續(xù)，應(yīng)防止灰塵影響；在雨雪天施工應(yīng)避免露天作業(yè)；當(dāng)環(huán)境溫度低于零度時，應(yīng)采取升溫措施，以確保光纖的柔軟性和熔接設(shè)備的正常工作

12、，以及施工人員的正常操作。 (4)光纜接頭余留和接頭護套內(nèi)光纖的余留應(yīng)留足，接頭護套內(nèi)最終余長應(yīng)不少于60 cm。(5) 光纜接續(xù)注意連接作業(yè)，一次性完成。(6) 光纖接頭損耗必須符合要求：單模低于0.08 dB，多模低于0.15 dB，并保證全中繼段的衰減余留。,三、接續(xù)的步驟及方法1.光纜接續(xù)部分的組成　　光纜接續(xù)部分，即光纜接頭是由光纜接續(xù)護套將兩根被連接的光纜連為一體，并滿足傳輸特性和機械性能的要求。圖7-1是光纜

13、接頭盒的組成示意圖，圖7-2是室外光纜接頭盒的組成實物圖。 光纜接頭由3個大的部分組成：①外護套和密封部分外護套和密封部分包括輔助熱縮管、主熱縮管、自粘膠帶及防火帶、粘附聚乙烯帶等。②護套支撐部分護套支撐部分包括套管、支架、光纜固定夾、護肩及余光纖收容板等。③盒內(nèi)連接部分盒內(nèi)連接部分包括光纖連接、加強件(芯)連接和金屬內(nèi)護層連接等。,,圖1-4 光纜接頭盒的組成,圖1-5 室外光纜接頭盒的組成,2. 光

14、纜接續(xù)的步驟及方法　　光纜接續(xù)的流程如圖7-3所示，光纜接續(xù)流程由9個部分組成，其具體的步驟及方法如下。,圖1-6 光纜接續(xù)的流程,,,,,,,,1).準備階段　　(1) 技術(shù)準備。在光纜接續(xù)工作開始前，必須熟悉工程所用的光纜護套的性能、操作方法和質(zhì)量要點。對于第一次采用的護套(指以往未操作過的)，應(yīng)編寫出操作規(guī)程。　　(2) 器具準備。不同結(jié)構(gòu)的護套，構(gòu)件有差別，施工準備階段以一套為包裝單位，并考慮一個中繼段一個備用護套；不同

15、的護套結(jié)構(gòu)，所需工具有所不同，根據(jù)實際情況準備?！　?3) 光纜準備。,2).接續(xù)位置的確定　接續(xù)位置在光纜的配盤和光纜敷設(shè)時已基本確定.3) 光纜護層的開剝處理　　光纜外護層、金屬層的開剝尺寸、光纖預(yù)留尺寸按不同結(jié)構(gòu)的光纜接頭護套所需長度在光纜上作好標(biāo)記，然后用專用工具逐層開剝。松套光纖一般暫不剝?nèi)ニ商坠?，以防操作過程中損傷光纖。光纜護層開剝后，纜內(nèi)的油膏可用無水酒精擦干凈。4) 加強芯、金屬護層等接續(xù)處理　　加強芯、金屬

16、層的連接方法一般應(yīng)按選用接頭護套的規(guī)定方式進行。金屬護層在接頭護層內(nèi)是接續(xù)連通、斷開或引出，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求實施。,5) 光纖的接續(xù)　　光纖熔接過程及其工藝流程如圖7-4所示，它是確保連接質(zhì)量的操作規(guī)程，對于現(xiàn)場正式熔接，應(yīng)嚴格掌握各道工藝的操作要領(lǐng)。,圖7-4 光纖熔接過程及其工藝流程,第一步：去除套塑層?！　∷商坠饫w去除套塑層，是將調(diào)整好(進刀深度)的松套切割鉗旋轉(zhuǎn)切割(一周)，然后用手輕輕一折，松套管便斷裂，再輕輕從光纖上退下

17、。一次去除長度一般不超過30 cm，當(dāng)需要去除長度較長時，可分段去除。去除時應(yīng)操作得當(dāng)，避免損傷光纖。,Ⅰ. 光纖端面制備　　光纖的端面處理，習(xí)慣上又稱端面制備。它包括去除套塑層，去除涂覆層，切割、制備端面和清洗四個步驟，如圖7-4所示。,第二步：去除涂覆層　 塑管去除后，用無水酒精清洗纖用油膏?！　∷商坠饫w在剝除了松套管后，一般有兩種不同材料的結(jié)構(gòu)涂層，多數(shù)為紫外光固化環(huán)氧層涂，另一種為硅樹脂涂層。它們?nèi)コ姆椒ㄏ嗤际遣捎猛?/p>

18、層剝離鉗去除。用這種專用剝離鉗去除，方便迅速。圖7-5是用光纖涂層剝離鉗去除涂覆的實物照片。,圖1-7 用光纖涂層剝離鉗去除涂覆層,第三步：切割、制備端面?！　榱送瓿梢粋€合格的接頭，要求端面為平整的鏡面。端面垂直于光纖軸，對于多模光纖要求誤差小于1°，對于單模光纖要求誤差小于0.5°。同時要求邊緣整齊，無缺損、毛刺。 端面制備標(biāo)準：光纖切割、制備后的裸纖長度為1.6～2 cm(切割器上

19、有定位標(biāo)志)，實際上這一長度是與所采用的補強熱縮管長度密切相關(guān)的。光纖端面要平整無損傷，圖7-6是光纖端面制備的五種狀態(tài)。一般遇到前邊三種不良端面時，應(yīng)重新制備。,圖1-8光纖端面制備的幾種狀態(tài),第四步：清洗?！　?多模光纖，一般在去除一次涂層并清潔干凈后就可切割、制備端面了。 單模光纖，在端面制備后，應(yīng)置于超聲波清洗器皿(盛丙酮或酒精)內(nèi)，清除光纖的塵土微粘，以避免光纖表面附有灰塵或其他雜質(zhì)

20、，引起軸向錯位和對直錯誤。 實際施工中這一步往往不作，只要在切割斷面前把油膏清洗干凈就行了。這是因為：第一，切割完后再清洗容易粘灰塵；第二，超聲波清洗器需要電源，實際施工中很不方便。,Ⅱ. 光纖對準和熔接　　對于自動熔接來說，關(guān)鍵是光纖放置于V型槽內(nèi)的狀態(tài)。如位置、狀態(tài)放得好，工作開始后控制電路就自動進行校準，直至熔接和連接損耗估算結(jié)束。,III. 光纖接頭的補強　　光纖采用熔接法完成連接后，其2～4 cm長度

21、裸纖的一次涂層已不存在，加上熔接部位經(jīng)電弧燒灼后變得更脆，因此，光纖在完成熔接后必須馬上采取增強保護措施。目前常用的是熱可縮管補強法。如圖7-7(a)所示，這種增強件由三部分組成。,圖1-9 光纖接頭熱可縮,,6) 光纖連接損耗的現(xiàn)場監(jiān)測、評價 光纖連接損耗的現(xiàn)場監(jiān)測主要采用熔接機監(jiān)測法(直接顯示)和OTDR監(jiān)測法。 由于熔接機顯示的只是一個估計值，它是根據(jù)光纖自動對準過程中獲得的兩根光纖的軸偏離、端

22、面角偏離及纖芯尺寸的匹配程度等圖像信息推算出來的。,目前，工程中連接損耗的監(jiān)測普遍采用OTDR。 采用此法有兩個優(yōu)點： 一是OTDR除了提供接頭損耗的測量值外，還能顯示端頭到接頭點的光纖長度，繼而推算出接頭點至端局的實際距離，又能觀測被接光纖是否在光纜敷設(shè)中已出現(xiàn)損傷和斷纖，這對現(xiàn)場施工有很好的提示作用； 二是可以觀測連接過程?！　TDR監(jiān)測方法有遠端監(jiān)測、近端監(jiān)測和遠端環(huán)

23、回雙向監(jiān)測3種主要方式，如圖7-8所示。,1、產(chǎn)生接續(xù)損耗的外界原因： 軸向錯位、傾斜、空隙、端面傾斜、纖徑不一致等因素。2、接續(xù)損耗的監(jiān)測： 光纖連接損耗的監(jiān)測主要采用熔接機監(jiān)測法(直接顯示)和OTDR監(jiān)測法。 OTDR測試法是通過發(fā)射光脈沖到光纖內(nèi),然后在OTDR端口接收返回的信息來進行。,光時域反射儀（OTDR）,光時域反射儀（OTDR）：測量光纖的插入損耗、反射損耗、光纖鏈路損耗、光纖

24、長度、光纖故障點的位置及光功率沿路由長度的分布情況（即P-L曲線）等。,,OTDR原理框圖,圖1-10 光纖熔接接頭損耗的現(xiàn)場監(jiān)測,7) 光纖余留長度的收容處理　　光纖連接后，經(jīng)檢測連接損耗合格，并完成保護后，按護套結(jié)構(gòu)所規(guī)定的方式進行光纖余長的收容處理。光纖收容的盤繞中，應(yīng)注意曲率半徑和放置整齊，易于今后操作等環(huán)節(jié)?！　」饫|接頭，必須有一定長度的光纖，一般完成光纖連接后的余留長度(光纜開剝處到接頭間的長度)為60～100 cm。

25、 光纖余留長度的收容方法如圖7-9所示一般為下面幾種：,圖1-11 光纖余長的收容方式,8) 光纜接頭護套的密封處理　　光纜接頭護套的密封處理根據(jù)接頭護套的規(guī)定，嚴格按操作步驟和要領(lǐng)進行。對于光纜密封部位均應(yīng)作清潔和打磨，以提高光纜與防水密封膠帶間可靠的密封性能。注意，打磨砂紙不宜太粗，打磨方向應(yīng)沿光纜垂直方向旋轉(zhuǎn)打磨，不宜與光纜平行方向打磨。,9) 光纜接頭的安裝固定　　(1) 架空光纜的接頭一般安裝在桿旁，并應(yīng)作

26、伸縮彎，如圖1-12所示。接頭的余留長度應(yīng)妥善地盤放在相鄰桿上，可以采用塑料帶繞包或用盛纜盒(箱)安裝。圖1-13是架空光纜余留長度安裝示意圖。圖1-14是適合于南方、接頭位置不作伸縮彎的一種安裝方式，對于氣候變化不劇烈的中負荷區(qū)，這種安裝方式應(yīng)在鄰桿留伸縮彎。,圖1-12 架空光纜接頭安裝示意圖(單位：cm),圖1-13 架空光纜余留長度安裝示意圖,圖1-14 架空光纜接頭及余留光纜安裝圖(單位：cm),(2) 管道人孔內(nèi)光纜接頭及