光纖培訓(xùn)資料

第一部分光纖理論與光纖結(jié)構(gòu)一。光及其特性：1。光是一種電磁波?？梢姽獠糠植ㄩL(zhǎng)范圍是：390?760nm（毫微米）.大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是：850,1300，1550三種。2。光的折射，反射和全反射。因光在不同物質(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(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化.當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時(shí),折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同.光纖通訊就是基于以上原理而形成的。二.光纖結(jié)構(gòu)及種類:1。光纖結(jié)構(gòu)：光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5口m）,中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125口m）,最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。2。數(shù)值孔徑:入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸,只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑.光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的.不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&TCORNING）。3。光纖的種類：A。按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)蚊饫w和多模光纖。多模光纖：中心玻璃芯教粗（50或62.5口m）,可傳多種模式的光。但其模間色散較大,這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里.單模光纖：中心玻璃芯教細(xì)（芯徑一般為9或10口m）,只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用,這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求,即譜寬要窄,穩(wěn)定性要好。8。按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上,如1300Hm。色散位移型:光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上,如：1300Hm和1550Hm。C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低,模間色散高.適用于短途低速通訊,如：工控。但單模光纖由于模間色散很小,所以單模光纖都采用突變型.漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小,可使高模光按正弦形式傳播,這能減少模間色散,提高光纖帶寬,增加傳輸距離,但成本較高,現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。4.常用光纖規(guī)格：?jiǎn)文?8/125Hm, 9/125Hm, 10/125Hm多模：50/125Hm歐洲標(biāo)準(zhǔn)62。5/125口山美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140um,200/230um塑料：98/1000Hm用于汽車控制。三.光纖制造與衰減：1.光纖制造:現(xiàn)在光纖制造方法主要有：管內(nèi)CVD（化學(xué)汽相沉積）法，棒內(nèi)CVD法,PCVD（等離子體化學(xué)汽相沉積）法和VAD（軸向汽相沉積）法。2。光纖的衰減：造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對(duì)接等。本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。彎曲:光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成的損耗。擠壓：光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。對(duì)接：光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8Hm）,端面與軸心不垂直，端面不平,對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等.四。光纖的優(yōu)點(diǎn)：光纖的通頻帶很寬.理論可達(dá)30億兆赫茲.無中繼段長(zhǎng).幾十到100多公里，銅線只有幾百米。不受電磁場(chǎng)和電磁輻射的影響.重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對(duì)雙絞線,其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜直徑為0。5英寸，重量450P/KM。光纖通訊不帶電，使用安全可用于易燃，易暴場(chǎng)所。使用環(huán)境溫度范圍寬.化學(xué)腐蝕,使用壽命長(zhǎng)。第二部分光纜光纜的制造：光纜的制造過程一般分以下幾個(gè)過程:.光纖的篩選:選擇傳輸特性優(yōu)良和張力合格的光纖。2。光纖的染色：應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的全色譜來標(biāo)識(shí)，要求高溫不退色不遷移.3.二次擠塑:選用高彈性模量，低線脹系數(shù)的塑料擠塑成一定尺寸的管子,將光纖納入并填入防潮防水的凝膠，最后存放幾天（不少于兩天）。4.光纜絞合：將數(shù)根擠塑好的光纖與加強(qiáng)單元絞合在一起。5.擠光纜外護(hù)套:在絞合的光纜外加一層護(hù)套。光纜的種類：1。按敷設(shè)方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。.按光纜結(jié)構(gòu)分有：束管式光纜,層絞式光纜,緊抱式光纜，帶式光纜，非金屬光纜和可分支光纜..按用途分有：長(zhǎng)途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建筑物內(nèi)用光纜。光纜的施工：多年來，做光纜施工使得我們已有了一套成熟的方法和經(jīng)驗(yàn)。（一）光纜的戶外施工:較長(zhǎng)距離的光纜敷設(shè)最重要的是選擇一條合適的路徑.這里不一定最短的路徑就是最好的，還要注意土地的使用權(quán)，架設(shè)的或地埋的可能性等.必須要有很完備的設(shè)計(jì)和施工圖紙，以便施工和今后檢查方便可靠.施工中要時(shí)時(shí)注意不要使光纜受到重壓或被堅(jiān)硬的物體扎傷。光纜轉(zhuǎn)彎時(shí)，其轉(zhuǎn)彎半徑要大于光纜自身直徑的20倍。戶外架空光纜施工：吊線托掛架空方式，這種方式簡(jiǎn)單便宜，我國(guó)應(yīng)用最廣泛，但掛鉤加掛、整理較費(fèi)時(shí)。吊線纏繞式架空方式，這種方式較穩(wěn)固,維護(hù)工作少。但需要專門的纏扎機(jī).自承重式架空方式，對(duì)線干要求高，施工、維護(hù)難度大，造價(jià)高，國(guó)內(nèi)目前很少采用。架空時(shí)，光纜引上線干處須加導(dǎo)引裝置，并避免光纜拖地.光纜牽引時(shí)注意減小摩擦力。每個(gè)干上要余留一段用于伸縮的光纜。要注意光纜中金屬物體的可靠接地。特別是在山區(qū)、高電壓電網(wǎng)區(qū)和多地區(qū)一般要每公里有3個(gè)接地點(diǎn)，甚至選用非金屬光纜。戶外管道光纜施工：施工前應(yīng)核對(duì)管道占用情況，清洗、安放塑料子管，同時(shí)放入牽引線.計(jì)算好布放長(zhǎng)度,一定要有足夠的預(yù)留長(zhǎng)度。詳見下表：自然彎曲增加長(zhǎng)度（m/km）人孔內(nèi)拐彎增加長(zhǎng)度（m/孔）接頭重疊長(zhǎng)度（m/側(cè)）局內(nèi)預(yù)留長(zhǎng)度（m）注50.5?18?1015~20其它余留安設(shè)計(jì)預(yù)留C。一次布放長(zhǎng)度不要太長(zhǎng)（一般2KM）,布線時(shí)應(yīng)從中間開始向兩邊牽引.D。布纜牽引力一般不大于120kg，而且應(yīng)牽引光纜的加強(qiáng)心部分，并作好光纜頭部的防水加強(qiáng)處理。E.光纜引入和引出處須加順引裝置，不可直接拖地。D。管道光纜也要注意可靠接地.直接地埋光纜的敷設(shè)：直埋光纜溝深度要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行挖掘，標(biāo)準(zhǔn)見下表：不能挖溝的地方可以架空或鉆孔預(yù)埋管道敷設(shè).溝底應(yīng)保正平緩堅(jiān)固,需要時(shí)可預(yù)填一部分沙子、水泥或支撐物。敷設(shè)時(shí)可用人工或機(jī)械牽引,但要注意導(dǎo)向和潤(rùn)滑。敷設(shè)完成后，應(yīng)盡快回土覆蓋并夯實(shí)。建筑物內(nèi)光纜的敷設(shè)：垂直敷設(shè)時(shí),應(yīng)特別注意光纜的承重問題，一般每?jī)蓪右獙⒐饫|固定一次。光纜穿墻或穿樓層時(shí),要加帶護(hù)口的保護(hù)用塑料管，并且要用阻燃的填充物將管子填滿.C。在建筑物內(nèi)也可以預(yù)先敷設(shè)一定量的塑料管道，待以后要敷射光纜時(shí)再用牽引或真空法布光纜。四.光纜的選用:光纜的選用除了根據(jù)光纖芯數(shù)和光纖種類以外，還要根據(jù)光纜的使用環(huán)境來選擇光纜的外護(hù)套。戶外用光纜直埋時(shí)，宜選用鎧裝光纜.架空時(shí)，可選用帶兩根或多根加強(qiáng)筋的黑色塑料外護(hù)套的光纜.建筑物內(nèi)用的光纜在選用時(shí)應(yīng)注意其阻燃、毒和煙的特性.一般在管道中或強(qiáng)制通風(fēng)處可選用阻燃但有煙的類型（Plenum），暴露的環(huán)境中應(yīng)選用阻燃、無毒和無煙的類型（Riser）。樓內(nèi)垂直布纜時(shí)，可選用層絞式光纜（DistributionCables）;水平布線時(shí)，可選用可分支光纜（BreakoutCables）。4。傳輸距離在2km以內(nèi)的，可選擇多模光纜，超過2km可用中繼或選用單模光纜。直埋光纜埋深標(biāo)準(zhǔn)敷設(shè)地段或土質(zhì)埋深（m）備注普通土（硬土）三1。2半石質(zhì)（沙礫土、風(fēng)化石）三1。0全石質(zhì)28從溝底加墊10cm細(xì)土或沙土流沙28市郊、村鎮(zhèn)三1。2市內(nèi)人行道三1。0穿越鐵路、公路三1.2距道渣底或距路面溝、渠、塘三1。2農(nóng)田排水溝三0。8第三部分連接和檢測(cè)光纜的連接：方法主要有永久性連接、應(yīng)急連接、活動(dòng)連接。永久性光纖連接（又叫熱熔）：這種連接是用放電的方法將連根光纖的連接點(diǎn)熔化并連接在一起。一般用在長(zhǎng)途接續(xù)、永久或半永久固定連接。其主要特點(diǎn)是連接衰減在所有的連接方法中最低，典型值為0。01?0.03dB/點(diǎn)。但連接時(shí)，需要專用設(shè)備（熔接機(jī)）和專業(yè)人員進(jìn)行操作，而且連接點(diǎn)也需要專用容器保護(hù)起來。應(yīng)急連接（又叫）冷熔:應(yīng)急連接主要是用機(jī)械和化學(xué)的方法,將兩根光纖固定并粘接在一起。這種方法的主要特點(diǎn)是連接迅速可靠,連接典型衰減為0.1?0.3dB/點(diǎn)。但連接點(diǎn)長(zhǎng)期使用會(huì)不穩(wěn)定，衰減也會(huì)大幅度增加,所以只能短時(shí)間內(nèi)應(yīng)急用.活動(dòng)連接：活動(dòng)連接是利用各種光纖連接器件（插頭和插座）,將站點(diǎn)與站點(diǎn)或站點(diǎn)與光纜連接起來的一種方法。這種方法靈活、簡(jiǎn)單、方便、可靠,多用在建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中。其典型衰減為1dB/接頭。光纖檢測(cè)：光纖檢測(cè)的主要目的是保證系統(tǒng)連接的質(zhì)量,減少故障因素以及故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn).檢測(cè)方法很多，主要分為人工簡(jiǎn)易測(cè)量和精密儀器測(cè)量。人工簡(jiǎn)易測(cè)量：這種方法一般用于快速檢測(cè)光纖的通斷和施工時(shí)用來分辨所做的光纖.它是用一個(gè)簡(jiǎn)易光源從光纖的一端打入可見光，從另一端觀察哪一根發(fā)光來實(shí)現(xiàn)。這種方法雖然簡(jiǎn)便，但它不能定量測(cè)量光纖的衰減和光纖的斷點(diǎn).精密儀器測(cè)量：使用光功率計(jì)或光時(shí)域反射圖示儀（OTDR）對(duì)光纖進(jìn)行定量測(cè)量，可測(cè)出光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可測(cè)出光纖的斷點(diǎn)位置。這種測(cè)量可用來定量分析光纖網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的原因和對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)。第四部分光纖的應(yīng)用及系統(tǒng)設(shè)計(jì)光纖的應(yīng)用:人類社會(huì)現(xiàn)在已發(fā)展到了信息社會(huì)，聲音、圖象和數(shù)據(jù)等信息的交流量非常大。以前的通訊手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的要求，而光纖通訊以其信息容量大、保密性好、重量輕體積小、無中繼段距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。其應(yīng)用領(lǐng)域遍及通訊、交通、工業(yè)、醫(yī)療、教育、航空航天和計(jì)算機(jī)等行業(yè)，并正在向更廣更深的層次發(fā)展。光及光纖的應(yīng)用正給人類的生活帶來深刻的影響與變革。光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì):光纖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般遵循以下步驟:首先弄清所要設(shè)計(jì)的是什么樣的網(wǎng)絡(luò)，其現(xiàn)狀如何,為什么要用光纖。根據(jù)實(shí)際情況選擇合適是光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纜、跳線及連接用的其它物品。選用時(shí)應(yīng)以可用為基礎(chǔ)，然后再依據(jù)性能、價(jià)格、服務(wù)、產(chǎn)地和品牌來確定。按客戶的要求和網(wǎng)絡(luò)類型確定線路的路由,并繪制布線圖.路線較長(zhǎng)時(shí)則需要核算系統(tǒng)的衰減余量，核算可按下面公式進(jìn)行：衰減余量二發(fā)射光功率一接受靈敏度-線路衰減一連接衰減（dB）其中線路衰減二光纜長(zhǎng)度又單位衰減；單位衰減與光纖質(zhì)量有很大關(guān)系，一般單模為0.4?0。5dB/km；多模為2~4dB/km.連接衰減包括熔接衰減接頭衰減,熔接衰減與熔接手段和人員的素質(zhì)有關(guān)，一般熱熔為0.01~0。3dB/點(diǎn)；冷熔0。1?0。3dB/點(diǎn);接頭衰減與接頭的質(zhì)量有很大關(guān)系,一般為1dB/點(diǎn).系統(tǒng)衰減余量一般不少于4dB。核算不合格時(shí)，應(yīng)視情況修改設(shè)計(jì)，然后再核算。這種情況有時(shí)可能會(huì)反復(fù)幾次。三.設(shè)計(jì)實(shí)例：。北航部分校園網(wǎng)的改造：根據(jù)其情況，在已有細(xì)纜網(wǎng)的一邊使用一臺(tái)LANart的三口中繼器（雙絞線一光纖-細(xì)纜），另一邊使用一臺(tái)LANart的帶光纖主干的雙絞線HUB。中間用架空或地埋勻可的束管式4芯室外多模光纜再經(jīng)過熔接為帶ST頭的室內(nèi)跳線（因設(shè)備的光纖接口為ST型）。Bidding1*Biildtng Bidding1*Biildtng 2并衰減核算：（一般多模設(shè)備在2km范圍內(nèi)不用核算，這里只做個(gè)例子）發(fā)射功率：—16dBm接收靈敏度：-29.5dBm線路衰減：1o5kmX3o5dB/km=5。25dB連接衰減：接頭2個(gè)衰減為：2點(diǎn)X1dB/點(diǎn)=2dB熔接兩個(gè)點(diǎn)為：2點(diǎn)X0.07dB/點(diǎn)=0.14dB衰減余量=-16dBm-（-29。5dBm）—5。25dB-0。14dB—2dB=6.11（dB）經(jīng)過上面的計(jì)算,可以看出系統(tǒng)容量大于4dB,以上選擇可以滿足要求。.福建校園網(wǎng)：它是14座樓要用光纖連接起來，每座樓內(nèi)均要有各自的子網(wǎng)（10Mbps以太網(wǎng)）,相臨每座樓之間的間距都小于2km。考慮用FDDI雙環(huán)做主干,在每座樓中放一臺(tái)FR2100FDDI/以太網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)橋，再用6芯室外管道光纜將它們連起來。每座樓內(nèi)均采用熔接的方法，將6芯室外光纜轉(zhuǎn)接成帶三條FDDI標(biāo)準(zhǔn)的MIC頭跳線，以便連接FDDI網(wǎng)橋。這樣每座樓內(nèi)要熔接6個(gè)點(diǎn)，同時(shí)需要一個(gè)一進(jìn)八出的光纖終端盒，14座樓總共需要21條MIC跳線，14個(gè)終端盒，84個(gè)熔接點(diǎn)，14段6芯室外光纜和14臺(tái)FDDI/以太網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)橋.由于樓間距都較?。ㄐ∮?km）,所以一般不用核算衰減余量。收發(fā)器指示燈狀態(tài)收發(fā)器A,收發(fā)器B接上電源：A,B電源燈亮接上光纖