光纤的类型和应用(节选).docx

光纤的类型和应用（节选）2.1 光杆结构光纤从内到外由纤芯、包层、一次涂凝和君色层组成，称为光纤的外结构，多模光纤和单模光纤的外结构区分只在于纤芯的尺寸不同.内结构则主要是指光纤的机份和折射率及其分布状况.2.1.1 舒芯纤芯位于光纤的中心都位（百径&约9-50微米），其成份是高纯明的掺杂（如极少心的：氧化镭、五氧化：磷等）：软化硅。痔有少盘掺杂剂的目的是使纤芯的折射率（n1）略高于包层的折射率n2）,以建立光传输的条件.«UK包层位于纤芯的四周（其直径Ch约125微米）,其成份是高纯度二氧化硅，其折射率（n2）即二氧化硅的折射率.在纤芯与包层的界面可以有一层比包层折射率（n2）略低的掺杂（如三氧化二:硼）二氧化硅,以利于降低光纤的衰耗.2.1.3光纤的预涂粒层也林为一次涂覆层,所用材料可以是丙嫡酸酯、桂橡胶、尼龙或它In的红合其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性.一般涂敷后的光纤外径的250微米.2.1.4 包展为了在在光缆施工和运行维护中识别纤芯，预涂獴层外用合适的着色剂染上各种颜色。也有在预涂网材料中干脆加入染料的,称为锁色涂层这种光纤不需再着色,特色层厚度通常为510微米.（略）2.4.3光罐中光纤的规格代号依据我国国标规定，光缆中光纤的规格代号由：光纤数目、光纤类别、光纤主要尺寸参数'传输性能（包括运用波长、衰减系数、模色带宽）及适用温度等五个部分组成,如图所示,各组成部分均用代号或数字表示.E2.4.3%肝的短格代号坦威光缆中光纤数目用同类别光纤的实际有效阿拉伯数字表示.（2）光纤类别的代号和窟义J：二氧化硅系多模渐变型光纤：Z：:敏化硅系多模准实变型光纤：X：二氧化硅纤芯塑料包层光纤：T：二氧化硅系多模实变型光纤：D：二氧化硅系单模光纤：S：塑料光纤.（3）光舒的主戛尺寸-B用阿拉伯数字含小数点以微米（Iim）为单位表示多模光纤的芯径/包层直径或单模光纤的模场自径/包层直径。（4）传他代光纤的传坳性能代号由运用波长、损耗系数及模式带宽的代号（a.bbxc三组数字代号）构成.其中a衣示运用波长的代号，规定如下:“1"；运用波长在0.85PE区域；“2”：运用波长在1.31Pm区域；"3,'：运用波长在1.55Pm区域.“bb”：表示损耗系数的代号，其阿拉伯数字依次为光纤衰减系数值（dB,km）的个位数和十位数.ucc":花示模式带宽的代号,其阿拉伯数字依次於多模光纤模式密宽数值（MHZ.km）的位数和百位数，单模光纤无此项。同一光缆中适用于两种及两科以上波长，并具有不同传输性能时，应同时列出各运用波长的规格代号,并用划开.（5）谖用度代号及其义A：适用于-40-+40。B：适用于-30-+50C：C：适用于-20-60C；D：适用于-5-+60Co例如.己知彼内某光纤的型号为J51125（12008）C其意义：J：多模渐变型50/125：芯径50Pm,包层125m< 1.>：工作波长0.85m< .20.）：我减常数2.0dB*m< .08）：带宽800MHZ.kmC：环境温度-20+60C再例如，已知焚内某光纤的型号为D9125<208）C.其意义：D：单模光纤9/125：模场直径9pm.包层PmI25< 2.）：工作波长1.31m（.08）：衰减系数0.8dBMnC：环境温度-20-+6Oe2.5光纤的类SHo应用在光纤工业发展早期,光纤的传输窗口主要有两个（0.85和1.31微米）,后来有了第三个传输窗口（1.55微米）.在技术得到发展的今H.在波长1.26至1.68施米范阳内,光纤可以传输的窗口有6个（衣）.利用波分宓用，:WDM）技术,每个窗11（波段）可同时传输多个信道，»2.5.1I光轩可以利用的波段波段OESC1.U名称初始波段扩展波波feift常规波段长波段坦氏波段波长数BI<nm）1260-13601360-14601460-1530530-15651565-16251625-1675依据ITU-T关于光纤的建议，目/可以将光纤分为G.651、G.652、G.653、G.654.G.655和G.656六个大类，有的大类还派生出了几个子类.国际电工委员会<EC）也制订了相应的标准，我国光纤国家标准（GB，T）等效接受了ECe定2.5.1 G.651典多光纤G.651类光纤可分别或同时工作在131Onm和1550nm波长上,在131Onm处色散值最小（即带宽最大），在155Onm处袋大最低.它有两种折射率剖面结构,见图和图.B2.5.1阶跃量折射率分有图26.2梯度星折射率分布（1）主点和IEC及GB/T的一分IEC和GBT乂进步按它们的纤芯直径、包层直件、数值孔径的参数细分为A1a.A1b.AIC和AId四个子类<#>.«.Uwh1.EC和GB,T分类IEC分类芯fm外径m数值孔径A1.a501250.200A1b62.51250.275A1C8512S0.275Aid1001400.316(珞)2.5.2 G.652奥1MU11bWG.652类光纤也称为非色散位移光纤，是目前应用最广泛的光纤.G.652类光纤的主要特点是：在131Onm工作波长上，具有较低的衰减和零色股：在1550nm工作波长上，具有最低衰减但有较大的正色敖，.652类光纤的折射率剖率剖面结构见图和.H2.6.3包及折射率抵配S!SZS.46及折射率下IBa1.依据色散波长特性，它主要工作在E(13601460nm)波段和S(1460T530nm)波段：在C<1530-1565nm)波段的色敌发大(18pskm,nm),很难进行以IOGbit/s及以上的DWDM系统长途传输.ITU又进一步把G.652类光纤细分为G.652A、G.652B.G.652C和G.652D四个子类。ITU与IEC和GBZT分类对应关系见表.«>ITUG.652孰IEC和GBT对B1.关KITU-T分类财应IEC和GBTG.652AB1.1G.652BB1.1G.652CB1.3G.652DB1.1通常，2.5GbitzS及以卜系统为哀减受限.10Gbits及以上系统为色收受限系统。事实J1.oGbit/S及以上系统受限的并不仅是光纤的色度色散.饱振梗色散，PMD的影响史要严峻褥多,见表.表，ZMR色被、传t率和传距离的矣S1.关KWftiffiaiftps,'(km)'°:不作要求0.500.200.10传输速率GbVsAtft251010(以太网4010401040传摩跑离Km40040230804000400(1) G.652A期在ITU-T2003新版以前,G.652A光纤的参数与G.652(1996版是最接近的，囚为对它的偏振模色散(PMD性能始终没有要求(包括2000版。俏得留送的是：2003新版中对它的PMD也提出了要求。因而它从原来呆而速率2.5GbiVS变为能支持IoGbiVS系统传情即离达400Km和IOGbitjS以太网40km及40Gbit系统传谕即离2km.例如：支持ITU-TG957规定的SDH传输系统：支持ITU-TG.691现定的南光放大的STM-16的单通道SDH传输系统：支持ITU-TG.693规定的IoGbit/S(直到40km)以太网系统和STM-256°(2) G.652B光舒G.652B在G.652A的基础上,除了把对衰减的规定延长到了1.波段(1625nm)外，PMD比G.652A的要求高,可支持速率10GbitZs系统传输距禹达3000km以上和40Gbits系统传输距高达80km.例如:支持ITU-TG.957规定的SDH传输系统：支持ITU-TG.691规定的带光放X的高至STM-64的单通道SDH系统；支持ITU-TG.692规定的带光放大的高至STM-64的波分复用系统：支持ITU-TG.693和规定对于STM-256的某些应用.(3) G.652C光舒G.652C又称为低水姆光纤或城域网专用光纤，它消退了1385nm旁边OH根离子汲取的损耗峰(俗称水峰,使损耗谱平坦,相当于增加T125个信道间隔为100GHz的波长通道.G.652C具有与G.652A相类似的属性和应用范围，但它在155Onm的衰减更低，并可运用在1360-153Onm间的扩展(E)波段和短波(三)段,增加了可用波长范困，使波分更用信道数大为增加。是城域网应用的较佳选择.(4) G.652D光纤G.652D集合了G.552B和G.652C的优点，即与G.652B有相像的阑性和应用范围,但衰域要求与G.652C相同，井允许运用在1360-153Onm(E和S波段),可以预见其在将来城域网应用的广表前景。从G.652类光纤在演化和优化进程中：光纤的模场直径、几何尺寸限制也向于更严格：光纤的笳选应力趋向于更大，即强度要求更高：在光纤的宏喀报髭不变前提下，弯曲半径趋向更小；对光纤的PMD更关注，辂向于更低的PMD；对光纤的运用波段趋向于更宽。G.652类光纤不同子类的光纤性能是有区分的，应依据运用要求和透用的传输设备来选用适用的子类.G.652（96版）是最初步的单模光纤,已不能满意日趋发展的通信要求.仅以G.652来定义华规单模光纤於不完整的.应引起无视的是：利用G.652为光纤开通40Gb'S以上的长途住输，须用入色做补偿，并须要更多的光放大器补偿由此导入的插入损耗。（6）光舒的PMD（MMfttt）在单模传粕中,光波的基模含有两个相互垂直的偏振态.理论上以完全相同的速度传播.没有任何延迟.然而，由于光纤事实上不行能肯定匀称旦没有任何内在的或外都（如温度、弯曲、扭曲所致的）应力，这些因素引起了这两个正交偏振Hi收在冷位长度中的差分群时延.这就是光纤的PMD（偏振模色敢），当传抬速率较低、扣离不大时.PMD莉系统的影响微乎其微.当速率达IOGb£及以上时，PMD将成为限止系统性能的因素之一.2.5.3 G.653-色微位移光肝IEC和GB-T把G,653光纤分类命名为B2型光纤，为了充分利用光纤在155Onm波特长的低衰减并克服大的色散，在光纤剖面结构和制造工匕上实行了一些技术措施后.G.653光纤把1310nm处的零色放格到f1550nm处.使低衰减和零色散同时出现并与光放大器的工作波长匹配.图是G.653光纤的典型折射率剂面结构。B2.5.6典型的色微位移移光舒折触率分布示意国这种光纤在155Onm波长可不用色欣补偿干脆开遹20Gb系统,特别适合于点对点的长距离、高速率的埴通道系统.但是，恰恰是155Onm处的零色散造成了四波混频等非线性效应,使波分笑用很困班。2.5.4 G.654«±M<tt»3WIEC和G&T把G.654光纤分类命名为B1.2型光纤。G.654光纤也称为155Onm性能最佳光纤,1.jG.653类似,在光纤剖面结构和制造工艺上实行了一些技术措施后，把搬止波长移到蠡近155Onm（工作波长）的153Onm处.因此它在131Onm处是多模状态。一般的G.652光纤在155Onm处的V值（归一化频率.见式）仅为1.96，而G.654光纤在1550nm处的V值可达2.37.从而在155Onm波特长获得极低衰减和极好的唠曲性能.图是典型的折射率割面结构.H2.5.7丽的G.654光舒折射率分布示意RB这种光纤目前价格较高，主要用于传输距离很长且不能插入仃源器件时衰减娈求特殊高的无中维海底光缆通信系统。2.5.6G.655类辛等色微位移光舒IEC和GB.T把G.655类光纤分类命名为B4类光纤G.655类光纤也是一种困难折射率剖面（图）的色散位移光纤,不过在迷爱好的155Onm波长旁边不再是与色敝而是维持肯定址的低色敌，以抑制四波混频等扑我性效应。是I1.前新一代道用于光放大、裔逑率（IOGbjS以上）、大容读.、密集波分或用（DWDM）传输系统的光纤.图2.5.7IMS的G.655无舒制面折分布示意用G.655类光纤依据PMD和色散斜率乂JS,步细分为G.655A、G.655B和G.655C三个子类。（1） G.655AJWG.655A光纤的参数与G.655196版）光纤是最接近的.它工作在C波段.支持速率IOGbiVs为基础、信道间隔不小于200GHz的DWDM系统和IoGb单信道TDM系统（STM-64fiSTM-256）.例如：支持ITU-TG.691规定的带光放大的单通道SDH系统：支势速率为STM64.信道间隔不小于200GHz的ITU-TG.692带光放大涔的波分复用系统：支持ITU-TG.693和应用。（2） G.655BJfetfG.655B光纤的工作波段可在C波段向卜Ji长到S波段,低色散斜率的还Ur以向上短长到1.波段.支持速率IOGbitZs为基础、信道间隔100GHz以下的DWDM系统.例如：支持ITUG.691、G.693和的应用且支持信道间隔不大于100GHZ（比G.652A史的的ITU-TG.692的集波分红用系统.（3） G.655CJte1.fG.655C光纤与G.655B光纤属性相类似，但它的PMD比G.655B要低，支持信道他100GHz及以下的NxIOGbit1S系绕传给3000km以或N40Gbib1.s系统传输80km以E例如：允许STM-64速率的系统矩湍比400km长得更多,还允许STM256速率的规定的某些应用.（4） G.655及其子类光舒的主要技术指标G.655（1996板和2000版）光纤的截止波长要求不大于1480nm,新标G（2003版）格:类光纤的截止波长均修订为不大于145Onm,从而扩展了单模运用范围.G.655类光纤在G.652类光纤关注的131Onm波长既不是单模也不考核或减，所以.各厂商的G,655类光纤在131Onm的舂数无相关性。因此不能习惯性地沿用G.652类光纤的方法验收1310和155Onm两个波长,更不行用验收131Onm波长的指标去推断1550nm波长的相关指标.G.655类光纤不但与G.652类光纤参数有重大差异,各子类间的差别也较大，主要表现在对色故要求不同，G.655A光纤只考核C波段而G.655B和G.655C还要考核1.波段。在某一频点（如155Onm）上的色做值差异较大。应依据（或将来）运用的波段、信道密集程度和传獭速率选用合适的子类仅以G.655米定义毡不明确、不完整的.2.5.8 色微扑像光舒自光纤放大器的出现和成熟并胜利地投入商业运行以来，光纤损耗己不再是限止光纤线路传输性能和距离的主要因索。在155Onm工作波长上,G.652类光纤的色散约为17psnm.km.G.655类光纤的色侬约为42-4.5PSmm.km.当G.655类光纤用于传输2.5Gbs及以上（如IoGb或G.655类光纤用于10Gb.'s及以上（如i40Gb's）的高速率时,传输衰被可由光纤放大器进行补偿，但传输特性将受光纤&路枳累的正色敢和偏振模色散限止，而光纤放大器时i路中光纤色放导致的脓冲展宽和光纤偏振模色放的影响至无作为.色敢补偿光纤（DispersionCompensaiionfiber.DCF）应届而生.这是一种没行分类号的特殊光纤,也可以把它认为是一种光无海密件.图是典型的色散补偿光纤的折射率剂面结构.色散补偿光纤-股为负色散（也有正色散的）,H2.5.9真S1.的色散科偿光舒的折射率InMt构.2.5.9 G.656期G.656与G.655类都是作零色散位移光纤，但G.655类光纤通常用于C÷1.<1530-1625nm)波段或S+C(1460-1565nm)，而新提出的G.656光纤可用于S+C+1.(14601625nm)波段.因此G.656光纤被称为宽带光传输用非零色数单模光纤2.与G.655C光纤相比,用于在宽敞的S、C和1.波段保挣非零色散.可至少增加40个信道，能大幅提高传输容最.旦模场直径标称依允许范困增大，使应用范用更广.既可适用于长途骨干问，又适用于城域网，可见这种光纤在将来的光传送网中具有广袤的前景，2.6小结(1)通信光纤按传播模式主要分为多模和单模两大类.光纤的外给构由纤芯、包层、一次涂覆和着色层组成,多模光纤和单模光纤的外结构区分只在于纤芯的尺寸不同.内结构则主要是指光纤的组份和折射率及其分布状况.(2)按国际电信联盟(ITU-T)分类方法,通信光纤分为G.651、G.652、G.653.G.654、G.655和G.656六个人类和若干子类。国际电工委员会(IEC)的分类方法与ITU-T有所不同.我国的相关标准主要接受TIEC分类方法.(3>G.651类是多模光纤.IEC和GB，T又进一步按它们的纤芯直径、包层直径、数值孔径的参数细分为A1a、A1bA1.e和AId四个子类，随者向城域网推动和光纤进大楼、进桌面、进家庭等应用，多模光纤还会有用武之地。(3)G.652类是常规单模光纤,目前分为G.652A、G.652B.G.652C和G.652D四个子类IEC和G&T把G.652C命名为B1.3外.其余的则命名为B1.1.G.652类是目前光纤通信系统中用量最大、用途最广的光纤,不同丁类光纤的参数和应用范围是有基界的，因而不宜笼统地提G.652光纤。(4)G.653光纤足色敌位移单模光纤"EC和GBT把G.653光纤分类命名为B2型光纤.G.653光纤适合于点对点的长距禹、高速率的刑通道系统.但是.155Onm处的零色散造成了四波混频等非线性效应，使波分复用很困难.(5)G.654光纤是截止波长位移单模光纤，也称为155Onm性能最佳光纤，IEC和GBfT把G.654光纤分类r名为B1.251光纤.主要主要用于传输用离很长且不能插入有源器件对衰减要求特殊高的无中继海底光缆通信系统.(6)G.655类光纤是非零色色散位移单模光纤.目前分为G.655A、G.655B和G.655C:个子类，IEC和GwT把G.655类光纤分类命名为B4类光纤.G.655类是一种困椎折射率剖面光纤，在155Onm波长旁边不再是零色欣而是维持肯定址的低色散，以抑制四波泥频等非线性效应,是目前新一代城用于光放大、高速率(10Gb以上)、大容量、密集波分更用（DWDM）传输系统的光纤.依据不同子类光纤的参数G.655类不同子类光纤分别用于C+1.（1530T625nm）波段或S+C（1460-1565nm），因而而不宜笼统地提G.652光纤。（7）G.656类光纤宽带光传输用非零色散单模光纤,目前IEC和G&T还未命名.G.656光纤可用于S+C+1.<1460-1625nm）的宽广波段IMhITU-T光纤等数G.652AG.G52BG652CG.652DG.6S3G.G54G.655AG.655BG.655CG.656液Knm13101550标称值m86-9.57.8-859.5-10.586-9.57-11公里m±0.7±0.8知.7光缆截止波氏nm126O1270415301450色度色ft*Me11nm1300152515301460Mg<rw1113241575155015651565Srmnpa,nm,kf0.093O.50.07DmCps'm.km3.50.11.02.0D>ru>psrwka4183.552O6.0100140衰系*dBkr131OnmO.50.4-0.5513101625nm-0.40.4-13313rwn51310处以大ff146011m<0.4I55nm0.40.350.300.300.350.220.351625nm0.4-*-0.4PMDX敷光纤段攻M20概率Q%0.01PMDops''(km),三0.50.250.50.2S0.5O.2光缆按布置环境分室外，室内，及野战应用。12芯是指在一条光缆内包含有十二条光纤，若按颜色依次可分蓝，橙，绿，棕，灰，白，红，黑，黄，紫，粉红,天蓝。按纤芯外涂层可分125微米与900微米。按模数可分单模与多模，单模9微米纤芯，多用与电信业的长距离，大容量：，高速率的数据信号传输"多模又可分50微米与62.5微米，通常用于IKM以下短距离的视频信号和电脑组网，臼动化限制。一'光揽的制造：光缆的制造过程一般分以下几个过程：1.光纤的筛选：选择传蛤特性优良和张力合格的光纤.2 .光纤的微色：应用标准的全色谐来标识，要求离温不退色不迁移。3 .二次挤型：选用高弹性模量，低线版系数的也料挤型成肯定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮防水的数股,最终存放几天（不少于两天）.4 .光缆纹合：将数根挤空好的光纤与加强单元绞合在一起.5 .挤光缆外护套：在线合的光缆外加一层护套,二、光揽的种类：1 .按敷设方式分有：自承更架空光缆，管道光缆,铠装地理光缆和海底光缆，2 .按光观结构分有：束管式光缆，层线式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非佥属光缆和可分支光缆.3 .按用途分有：长途通讯阳光统、短途室外光琉、混合光缆和建筑物内用光或.三、光缆的施工：多年来，做光施施工使得我们已有了一套成熟的方法和阅历。光的户外施工:较长距面的光缆软设最近要的是选择一条合适的路径,这里不肯定最短的路径就是最好的,还要用意土地的运用权，架设的或地理的可能性等.必须要有很完备的设计和施:图纸.以便施工和今后检杳便利率籍.施工中要时时留您不要使光缆受到虫压或被坚硬的物体扎伤。光揽转弯时,其转弯半径要大于光缆自身设径的20倍.1 .户外架空光缆施工：A.吊线托挂架空方式，这种方式简洁便宜.我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较责时.B.吊线缠绕式架空方式,这种方式较稳固,维护，作少.但须要特地的装扎机.C,自承H1.式架空方式，干要求高，施工、维护册度大，造价海，国内目前很少接受。D.架空时,光境引上线干处须加导引装置,并避开光缆拖地.光境牵引时留意减小摩擦力.每个干上要余留一段用于伸缩的光缆.E.要留意光观中佥磔物体的牢靠接地，特殊是在山区、海电压电网区和多地区般要每公里有3个接地点，甚至选用非金属光缆.2 .户外管道光缆施工：A.施工前应核对管道占用状况，清洗、安放照料子管，同时放入牵引规.B.计算好布放长度，泞定鬟有足第的预剧长度,详见卜.表：自然弯曲增加长度（11i'km）人孔内拐弯增加长度（m孔）接头里比长度（曲测局内f留长度（m）5O.5I8101520C.一次布放长度不要太长（一般2KM）.布战时应从中间起先向两边牵引。D.布缆牵引力一般不大于120kg,而且应牵引光税的加强心部分.并作好光缆头部的防水加强处埋.E.光缆引入和引出处须加顶引装P1.不行干腌拖地，D.管遒光缆也要用意军黏接地。3 .干脆地理光缆的敷设：.I1.埠光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表：B.不能挖沟的地方可以架空或钻孔颈埋管遒敷设。C.沟底应保正平缓坚实,须要时可预加一部分沙子、水泥或支撑物.D.敷谀时可用人工或机械牵引,但要留意导向和润滑.E,敷设完成后，应尽快回土覆忐并夯实。4 .建筑物内光缆的敷设：A.垂直敷设时，应特殊锢意光缆的承曳问题.一般每两层要将光缆固定一次.B.光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的吸护用照料管，并且要用阻燃的填充物将管子埴满。C.在建筑物内也可以预先敷设肯定盘的电科管道.待以后要敷射光拗时再用牵引或其空法布光缆.四.光缆的选用：光揽的选用除了依据光纤芯数和光纤种类以外,还要依据光发的运用环境来选择光雉的外护套.1 .户外用光缆直埋时，宜选用铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加覆筋的黑色塑科外护套的光瑰.2 .建筑物内用的光缆在选用时应留意其阻燃、毒和烟的特性.一般在管道中或强制通风处可选用瓦坳但布烟的类型(P1.enum)，必曲的环境中应选刖瓦燃、无毒和无烟的类型(Riser).3 .楼内垂直布线时，可选用层线式光册(Dis1.ribu1.ionCabIes);水平布线时，可选用可分支光缆1BreakoutCab1.es).4 .传输跑离在2km以内的，可选多模光缆，超过2km可用中继或选用单模光缆.H埋光缆埋深标准敷设地段或土质埋深（m）备注普通土（硬土）>12半石质（沙砾土、风化石）1.0全石质?0,8从沟底加班IoCrT雒士或沙±流沙ZO8市郊、村圆>1,2市内人行道1.0穿越铁路、公路5:1.2距道;直底直距路面沟、渠、塘>1.2农田排水沟>0,8