1、精品教學(xué)課件設(shè)計(jì)| Excellent teaching plan光纖通信基礎(chǔ)知識(shí) 21. 我國(guó)光通信現(xiàn)狀 21.1 我國(guó)光通信發(fā)展歷程 21.2 研發(fā)與應(yīng)用的現(xiàn)狀 42. 光纖基礎(chǔ)知識(shí) 72.1 光纖的結(jié)構(gòu) 72.2 光纖的分類 72.3 光在光纖中傳輸 82.4 光纖的傳輸性質(zhì) 122.5 光纖標(biāo)準(zhǔn)種類 163. 光纜的基本知識(shí) 173.1 光纜的結(jié)構(gòu) 183.2 光纜的種類 183.3 光纜的命名規(guī)則 233.4 外界環(huán)境對(duì)光纜的影響 253.5 光纜的特性參數(shù) 293.6 光纜的安裝與維護(hù) 444. 光通信系統(tǒng)的構(gòu)成 53光纖通信基礎(chǔ)知識(shí)1 .我國(guó)光通信現(xiàn)狀光纖通信因其特有的一系列優(yōu)點(diǎn)

2、，是目前乃至今后相當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)最重要的傳輸手段，雖然目前移動(dòng)通信，甚至衛(wèi)星移動(dòng)通信的熱浪再現(xiàn)高潮。在北美，信息量的80%以上是通過(guò)光纖網(wǎng)來(lái)傳輸?shù)摹Ｖ袊?guó)通信網(wǎng)的傳輸光纖化比例已高達(dá)82%。光纖通信技術(shù)的應(yīng)用基本達(dá)到國(guó)際同類水平，自主開(kāi)發(fā)的光纖通信產(chǎn)品也比較接近國(guó)際同類產(chǎn)品水平。1.1 我國(guó)光通信發(fā)展歷程我國(guó)的光通信起步于 70年代，其主要的發(fā)展歷程參見(jiàn)表0。表0年代光纖光器件通信系統(tǒng)1977 年A根階躍型光纖問(wèn)世波長(zhǎng)：850nm, 長(zhǎng)度17m衰減系數(shù)300dB/kmSi-APD(硅雪崩二極管)1978 年階躍光纖衰減系數(shù)達(dá)到5dB/km(850nm)。梯度型短波長(zhǎng)多模光纖35dB/km(850nm

3、) 即G.651光纖GaAs-LD(神化錢(qián)激光器)1979 年梯度型多模長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖1dB/km建成 5.7km、8Mb/s 光 通信系統(tǒng)試驗(yàn)段。1980 年1300nm 窗口衰減降至0.48dB/km1550nm 窗口衰減達(dá)到0.29dB/km研制出短波長(zhǎng)用的激光器GaAlAs-LD。1981 年研制出長(zhǎng)波長(zhǎng)用的InGaAsP-LD 和 PIN 探測(cè)器多模光纖活動(dòng)連接器進(jìn)入實(shí)用研制出34Mb/s光傳輸 設(shè)備。1982 年研制成功長(zhǎng)波長(zhǎng)用的激光 器組件和探測(cè)器組件(PIN-FET)研制出光合波分波器、 光耦 合器、光炭減器、濾光器等 無(wú)源器件。研制出140Mb/s光傳輸 設(shè)備。1984 年武漢、

4、天津 34Mb/s市話中繼光傳輸系統(tǒng)工程建成（多模）1985 年研制出1300nm 單模光纖，衰減達(dá)0.40dB/km1986 年研制出動(dòng)態(tài)單縱模激光器1988 年武漢至荊州、沙市245km 34Mb/s 架空多模光纜通信系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收揚(yáng)州圖郵4Mb/s單模光纜通信系統(tǒng)工程通 過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收1989 年合肥一一蕪湖140Mb/s 單模光傳輸系統(tǒng)工程通 過(guò)國(guó)家鑒定驗(yàn)收。1990 年研制出G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光 纖，最小衰減達(dá)0.35dB/km 。到 1992 年降至 0.26dB/km成功地研制出 1550nm分布反饋激光器（DFB-LD）。1991 年研制出G.653色散位移光 纖

5、最小衰減達(dá)0.22dB/km研制出565Mb/s光傳輸 設(shè)備。1992 年研制出摻餌光纖EDF研制出可調(diào)諧 DFB-LD和 泵浦源LD。FC-PC陶瓷單模光纖活動(dòng) 連接器通過(guò)郵電部鑒定1993 年摻餌光纖放大器的研究上取得突破性進(jìn)展，小信號(hào)增益達(dá)25dB上海至無(wú)錫65Mb/s單 模光傳輸系統(tǒng)工程通過(guò) 郵電部鑒定驗(yàn)收該 工程的建成，在國(guó)內(nèi)外 產(chǎn)生了重大影響，對(duì)此 后巴統(tǒng)”的解散起到一 定的催化”作用1995 年研制出 STM-1、STM-4SDH設(shè)備1996 年研制出STM-16 SDH設(shè)備1997 年研制出G.655非零色散位 移光纖研制出應(yīng)變多量子阱 DFB 激光器，STM-1、STM-4

6、收/發(fā)模塊和STM-16接收 模塊武漢-咸寧622Mb/sSDH雙自愈環(huán)互連系 統(tǒng)工程通過(guò)建設(shè)部門(mén)初 驗(yàn)。1998 年海口至三亞5Gb/s光傳 輸系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部 鑒定驗(yàn)收該工程全長(zhǎng)322km ,僅 在萬(wàn)寧設(shè)一個(gè)中繼站， 海口至力寧的中繼距離 為172km ,僅在發(fā)送機(jī) 中使用一個(gè)EDFA就實(shí) 現(xiàn)了這一超長(zhǎng)中繼1999 年研制出OADM、OXC樣機(jī) 研制出STM-64 SDH設(shè)備8X2.5Gb/s DWDM 系 統(tǒng)通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收IP over SDH 的建議被 ITU-T確認(rèn)中國(guó)光通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷使民族光通信事業(yè)掌握了光纖、器件、系統(tǒng)等各方面的關(guān)鍵技術(shù)，走進(jìn)了國(guó)際光通信的先進(jìn)行列。特別是在主

7、要技術(shù)上，都有自己的特色和創(chuàng)新，如1B1H的光線路碼型、自己特色的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、能構(gòu)成自愈環(huán)的PDH設(shè)備、自行設(shè)計(jì)的全套SDH專用芯片、在線升級(jí)的 SDH設(shè)備、通過(guò)LAPS實(shí)現(xiàn)的IP over SDH 等，形成了 自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為進(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。1.2 研發(fā)與應(yīng)用的現(xiàn)狀1.2.1 光纖方面我國(guó)已基本掌握了常規(guī)單模和多模光纖的生產(chǎn)技術(shù)，包括色散位移單模光纖（G. 653光纖）、非零色散位移單模光纖（G. 655光纖）、大有效面積非零色散位移單模光纖、色散補(bǔ) 償光纖（DCF）、摻餌光纖、保偏光纖、數(shù)據(jù)光纖等，并能達(dá)到生產(chǎn)水平。對(duì)通信用塑料光纖 的制造和特性也進(jìn)行了深入的研究。其中以大

8、保實(shí)光纖為代表的大有效面積非零色散位移單 模光纖已在工程中應(yīng)用，其主要特性如表1所示。1.2.2 光纜方面國(guó)內(nèi)有 200 多家光纜廠，每年所用光纖的數(shù)量超過(guò)400 萬(wàn) km 。 可以生產(chǎn)光纜的種類包括層絞式、中心管式、骨架式、無(wú)金屬型、ADSS 和 OPGW 、光纖帶光纜，帶狀光纜的芯數(shù)為 288 芯，最高可達(dá)960 芯。雖然光纖光纜的研制僅短短的20 多年，其應(yīng)用卻已相當(dāng)普遍。迄今，已敷設(shè)光纜長(zhǎng)度超過(guò)100萬(wàn)km,包括世界屋脊西藏。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)論是核心網(wǎng)還是接入網(wǎng)，目前主要應(yīng)用的還是G.652 光纖。在核心網(wǎng)中新建線路已開(kāi)始采用G.655 光纖，在接入網(wǎng)中已開(kāi)始應(yīng)用光纖帶光纜。1.2.3

9、 器件方面目前國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的光通信設(shè)備中，已采用了最先進(jìn)的光器件和光電器件。光電器件的研制在高速激光器、增益開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體激光器、量子阱雙穩(wěn)態(tài)激光器、摻鉺光纖激光器、主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器、被動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器、光纖光柵激光器、光收發(fā)模塊、半導(dǎo)體光放大器(SOA) 、摻鉺光纖放大器(EDFA) 、增益平坦EDFA 、高增益低噪聲EDFA 、摻鉺光纖均衡放大器、DFB-LD 與 EA 型外調(diào)制器的集成器件、應(yīng)用于接入網(wǎng)的單纖收發(fā)集成器件等方面都有顯著進(jìn)展。特別是國(guó)產(chǎn)的EDFA 和光收發(fā)模塊已在國(guó)內(nèi)普遍推廣應(yīng)用。典型的 DWDM 用摻鉺光纖放大器的特性參數(shù)如表2 所示。常規(guī)的光連接器、光隔離器、

10、光準(zhǔn)直器、光衰減器(固定衰減器和可變衰減器)、濾光器和光耦合器等已在批量生產(chǎn)，除滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求外，已經(jīng)出口到歐洲，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。光纖光柵的制作，以及利用光纖光柵做成各種光器件是目前的熱點(diǎn)之一。我國(guó)已研制了光纖光柵波分復(fù)用器、光纖光柵分插復(fù)用器、光纖光柵色散補(bǔ)償器等。此外，在平面光波導(dǎo)器件的研制上也有新的突破，如聚合物薄膜光波導(dǎo)、極化聚合物光波導(dǎo)、硅基光波導(dǎo)器件、集成光波導(dǎo)器件等。目前在研制的還有雙芯SC 光纖活動(dòng)連接器、光纖帶光連接器、光環(huán)形器、高速光開(kāi)關(guān)、混合集成光開(kāi)關(guān)等。1.2.4 光傳輸設(shè)備及系統(tǒng)STM-1 、 STM-4 、 STM-16 的 TM 、 REG、 ADM 等已經(jīng)大批量

11、生產(chǎn)，除投入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，也進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)。STM-64 已研制成功，進(jìn)行了478.8km 的傳輸實(shí)驗(yàn)。DWDM 的研制進(jìn)展很快，除了 4X2.5Gb/s、8X2.5Gb/s、16X2.5Gb/s系統(tǒng)的產(chǎn)品已投放市場(chǎng)，32X2.5Gb/s 系統(tǒng)正準(zhǔn)備建立試驗(yàn)工程。8xi0Gb/s系統(tǒng)完成了傳輸實(shí)驗(yàn)。目前正在進(jìn)行16xi0Gb/s系統(tǒng)的研制。此外，許多院、所、校還開(kāi)展了光時(shí)分復(fù)用 （OTDM）方面的研究，4X2.5Gb/s的OTDM 已初見(jiàn)成效，4X10Gb/s或8X10Gb/s的研究也拉開(kāi)了帷幕。對(duì)光纖CDMA、光ATM交換系統(tǒng)、光孤子傳輸?shù)鹊难芯恳灿泻艽筮M(jìn)展。DWDM 的終端設(shè)備外，信息產(chǎn)業(yè)部

12、武漢郵電科學(xué)研究院已研制出可以上下4 個(gè)波道的光分插復(fù)用器OADM 。除了向高速大容量系統(tǒng)發(fā)展之外，在光接入網(wǎng)的研究方面也投入了很大力量。目前的研究目標(biāo)是在盡量使光纖接近用戶、綜合業(yè)務(wù)接入、寬帶接入、降低成本等方面。例如帶V5接口的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）,帶V5接口的IDLC、電信業(yè)務(wù)與廣播電視的綜合接入、寬帶全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)及降低光接入網(wǎng)的成本等是最主要的課題。用于接入網(wǎng)的SDH 設(shè)備，如緊湊型STM-1 （單板 STM-1 ）設(shè)備已大量投放市場(chǎng)，PON 、 IDLC 等已有產(chǎn)品提供。目前正在開(kāi)發(fā)綜合寬帶光接入系統(tǒng)如ATM-PON 等，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)FTTH 打下基礎(chǔ)。我國(guó)的核心網(wǎng)光傳輸已主要采用2

13、.5Gb/s以上的SDH系統(tǒng)。部分干線采用 8X2.5Gb/sDWDM 系統(tǒng)。 為進(jìn)一步滿足未來(lái)發(fā)展的需要，近兩年我國(guó)將在長(zhǎng)達(dá)3 萬(wàn) km 的 18 條光纜干線上主要采用8X2.5Gb/s以上的波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)容改造。許多省內(nèi)干線正在建設(shè)8X2.5Gb/s或16X2.5Gb/s DWDM 系統(tǒng)。省際干線正在進(jìn)行 4X10Gb/s DWDM （引進(jìn)設(shè)備） 的試驗(yàn)。引進(jìn)的32X10Gb/s系統(tǒng)也將開(kāi)始試驗(yàn)。國(guó)產(chǎn)的8X2.5Gb/s系統(tǒng)已應(yīng)用于干線工程，如武漢郵電科學(xué)研究院的濟(jì)南-青島8X2.5Gb/s DWDM 工程已于1999年5月7日通過(guò)終驗(yàn)。五所的廣州-汕頭8X2.5Gb/s也于2000

14、年初通過(guò)終驗(yàn)。目前已建的DWDM 系統(tǒng)基本上都是點(diǎn)到點(diǎn)的系統(tǒng)，還沒(méi)有形成環(huán)路，部分考慮了SDH 層面上的保護(hù)。正在建設(shè)的DWDM 系統(tǒng)已在采用OADM 環(huán)網(wǎng)的方案。接入網(wǎng)中已較大量采用了光纖接入的方式，包括采用有源光接入DLC （如以 PDH 或SDH 為傳輸平臺(tái)）和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON ）的光纖接入方式，以實(shí)現(xiàn)FTTC 、 FTTB ，為最終實(shí)現(xiàn) FTTH 打下基礎(chǔ)。有的城市已用光纖帶光纜敷設(shè)了100 多個(gè)光纖環(huán)，為全市的光纖接入化邁出了重要的一步。在廣電部門(mén)，光纖CATV 的應(yīng)用已十分廣泛，并主要采用HFC 、Cable Modem 技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣播電視與話音、數(shù)據(jù)的綜合接入。2 .光纖基礎(chǔ)知識(shí)

15、2.1 光纖的結(jié)構(gòu)工.、，埼.工-a *：圖1光纖結(jié)構(gòu)2.2 光纖的分類按照材料劃分：(1) 石英系列光纖：光纖的包層和纖芯使用高純度的二氧化硅，摻有適量的雜質(zhì)制成 目前廣泛采用的產(chǎn)品(2) 多組份玻璃纖維：鈉玻璃摻雜雜質(zhì)制成，損耗低，可靠性有待提高。(3) 塑料包層光纖：纖芯為石英材料，包層為硅樹(shù)脂。(4) 全塑光纖：纖芯包層均為塑料，價(jià)格低，可靠性有待提高。塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)制成的。它的 特點(diǎn)是制造成本低廉，相對(duì)來(lái)說(shuō)芯徑較大，與光源的耦合效率高，耦合進(jìn)光纖的光 功率大，使用方便。但由于損耗較大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離低速率 通信，如短距離

16、計(jì)算機(jī)網(wǎng)鏈路、船舶內(nèi)通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光 纖。按照截面上的折射率結(jié)構(gòu)劃分(1) 階躍型光纖：纖芯中折射率是均勻的。(2) 梯度型光纖：纖芯的折射率是變化的按照傳輸模式劃分(1) 單模光纖(Single Mode Fiber): 一般情況下是階躍型光纖。中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為910 m),外包層為125 m只傳輸基模的介質(zhì)波導(dǎo)(2) 多模光纖(Multi Mode Fiber):在一定波長(zhǎng)下，可以傳輸多種模式介質(zhì)波導(dǎo)，可以是階躍型、可以是漸變型。多模光纖的中心玻璃芯較粗(50或62.5Wm),包層外直徑125 m,可傳多種模式的光。2.3光在光纖中傳輸光纖為什么會(huì)像金屬導(dǎo)線

17、那樣能夠傳輸信號(hào)呢？在這里首先我們要清楚光纖到底是什么東西。光纖為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，由直徑大約為0.1mm的細(xì)玻璃絲構(gòu)成。它透明、纖細(xì)，雖比頭發(fā)絲還細(xì)，卻具有把光封閉在其中并沿軸向進(jìn)行傳播的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，它由折射較高的纖芯和折射率較低的包層組成，通常為了保護(hù)光纖，包層外還往往覆蓋一層塑料加以保護(hù)。光纖通信就是因?yàn)楣饫w的這種神奇結(jié)構(gòu)而發(fā)展起來(lái)的以光波為載頻，光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。2.3.1光的全反射光源光源圖2光的全反射光從水中斜射入空氣中時(shí)，部分在界面上反射回水中，部分進(jìn)入空氣，折射光線偏離法 線，折射角大于入射角。增大入射角 ，折射角也隨之增大，當(dāng)入射角增大到一定值 C時(shí)，折 射角達(dá)到

18、900,折射光線沿著水面?zhèn)鞑?。繼續(xù)增大入射角，空氣中的折射光線消失了 ，光全部反射回水中，這種現(xiàn)象稱為光的全反射。反射回水中的光線同樣遵循光的反射定律。顯然，當(dāng)光從水或玻璃之類介質(zhì)中斜射入空氣中時(shí)，才會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。全反射現(xiàn)象在生活中經(jīng)?？梢杂龅?，露珠格外明亮耀眼就是光在水珠內(nèi)發(fā)生全反射的緣故，美麗的鉆石光彩奪目也是全反射的結(jié)果。全反射現(xiàn)象在技術(shù)中應(yīng)用廣泛，如圖3所示。全反射棱鏡的橫截面是等腰直角三角形，當(dāng)光射入棱鏡 后，就在直角面或斜面上發(fā)生全反射，使光的傳播方向改變900或1800。在潛望鏡和雙筒望遠(yuǎn)鏡中，常用全反射棱鏡來(lái)改變光的前進(jìn)方向。圖3全反射應(yīng)用實(shí)例2.3.2光在光纖中的傳輸(1

19、)多模階躍型折射率光纖中的光傳輸圖4多模階躍型折射率光纖中的光傳輸o機(jī)型前丘I i: r-AiiFIIQJtlltSTM曼度也盤(pán)界地:忙Aits聯(lián)戌零費(fèi)最小W儂A aODHdz 3G廿。殺味在劭:4WIMSA擅塞收聿應(yīng)* *校4圖5三種光纖主要類型光纖的傳輸示意圖在多模階躍型光纖中傳輸?shù)脑砜梢越柚渚€光學(xué)理論進(jìn)行解釋。光在光纖芯中按照直線傳播，當(dāng)遇到纖芯和包層的界面上發(fā)生反射。由于包層的折射率 n2小于纖芯的折射率 ni,顧存在一個(gè)臨界角4 co當(dāng)光線在界面上的入射角。大于。c時(shí)，將產(chǎn)生全反射現(xiàn)象；當(dāng)入射角4小于4 c時(shí)，入射光將有一部分反射，而另一部分通過(guò)界面進(jìn)入包層中，經(jīng)過(guò)多次的反 射后

20、，光的能量很快衰減。因此在光纖中只有滿足全反射條件時(shí)，光才能向前傳播。臨界角。c的大小由光纖的包層與纖芯的折射率來(lái)共同決定，即：4 c=arcsin(n 2/ni)(1)從空氣中入射到光纖里，使之發(fā)生全反射條件的最大角度，同樣由光纖的包層與纖芯的折射率來(lái)共同決定，即：sin 0 max=nisin(90 o- e c)(2)=(ni2-n22)1/2實(shí)際上，光在光纖的全反射遠(yuǎn)不是射線光學(xué)描述的那樣簡(jiǎn)單，上述原理只是便于理解而已。實(shí)際的情況需要電磁場(chǎng)的理論來(lái)說(shuō)明，因它已超過(guò)本講義的范圍，有興趣的同學(xué)可以參照有關(guān)的參考書(shū)。展寬了的脈沖窄脈沖光纖圖6脈沖變寬示意圖在階躍光纖中傳輸?shù)墓?，由于入射角的?/p>

21、同導(dǎo)致傳輸路徑是不同的，從而不同路徑的攜帶信息的光到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間是不同的，會(huì)造成對(duì)信號(hào)的延遲。 如果了光纖的始端輸入信號(hào)是一個(gè)較窄的脈沖，經(jīng)過(guò)數(shù)公里傳輸后到達(dá)光纖終端探測(cè)到的脈沖是一個(gè)寬度展寬的脈沖(見(jiàn)圖6),實(shí)際的效果是會(huì)導(dǎo)致通信容量的降低。從射線光學(xué)的觀點(diǎn)可以分析出多模階躍光纖中子午光線的最大時(shí)延差。 子午光線是處在 子午面(包含光纖軸線的平面)內(nèi)，經(jīng)過(guò)光纖軸線在周?chē)吔邕M(jìn)行全反射的光線。如圖 4 所示。假設(shè)光纖的長(zhǎng)度為 L,則平行光纖軸線的入射光傳輸?shù)穆窂绞亲疃痰?，?L (即與光 纖的長(zhǎng)度相等)；以臨界角入射到纖芯和包層界面上的光線傳輸?shù)木嚯x最長(zhǎng)，為 L/sin。co 可以得出最大的時(shí)

22、延差Lsin 小 cL(3)忑 d=； 一 - I Ic/n1c/n1A = ( nn2)/n1(4)A p d= Ln 1A /c單位長(zhǎng)度光纖的最大群時(shí)延差A(yù) Td為(7)A t d= n1 A /c其中：:相對(duì)折射率差；c：光速；ni纖芯折射率；L：光纖長(zhǎng)度群時(shí)延差限制了階躍折射率光纖的傳輸帶寬，因而傳輸?shù)膸捯话阈∮?00MHz ?km。(2)多模漸變型折射率光纖中的光傳輸子午線傳輸漸變型(梯度型)光纖的折射率在纖芯中連續(xù)變化的，也就是說(shuō)，適當(dāng)?shù)剡x擇折射率的分布形式可以使不同入射角的光線在光纖中傳輸時(shí)間(光程)大致相等，即可大大縮小群時(shí)延差，從而提高傳輸?shù)娜萘俊u變型的光纖脈沖展寬可以減

23、小到階躍型光纖的1%左右。群時(shí)延差最小的漸變折射率的分布形式是拋物線分布。折射率分布公式表達(dá)形式為：l n0(1- A (r/a)2)r<an(r尸 t(8)1 n2r>a(9)從射線方程可導(dǎo)出靠近光纖軸線的光子午線傳輸軌跡：r=0cos(2 A )1/2?(z/a)+r 0'?a?(2 A )-1/2sin(2 A )1/2?(z/a)可以看出的，從光纖端面上平行入射的光線或光纖端面上同一點(diǎn)發(fā)出的近軸子午線經(jīng)過(guò)一段 距離傳輸后，又重新匯聚到一點(diǎn)上，也就是說(shuō)他們有相同的傳輸時(shí)延，有自聚焦性質(zhì)。見(jiàn)圖7。圖7拋物線盡軸軌跡偏射線除了子午線外多模光纖中還有偏射線，是不與光纖軸線相

24、交空間射線，如果從光纖截面上看去，偏射線的投影是在兩個(gè)焦散面之間震蕩的軌跡。見(jiàn)圖8。(a)階躍型光纖中的偏射線(b)漸變型光纖中的偏射線圖8多模光纖中的偏射線階躍型光纖外焦散面是纖芯與包層的界面，內(nèi)焦散面與入射角有關(guān)漸變型光纖外焦散面不一定與纖芯包層的界面重合。某個(gè)角度入射后使得內(nèi)外焦散面重合，則形成螺旋線傳輸，螺旋線不能產(chǎn)生子聚焦現(xiàn)象，因此漸變型光纖仍然存在群時(shí)延差。2.4光纖的傳輸性質(zhì)衰減和色散是光纖的兩個(gè)重要的傳輸特性。2.4.1 光纖的損耗光纖損耗決定著傳輸系統(tǒng)的傳輸距離，光纖損耗大則傳輸?shù)木嚯x短，反之傳輸距離遠(yuǎn)。單位是dB/km。光纖的損耗反映在：(1)纖芯和包層物質(zhì)的吸收損耗，包括

25、本征吸收和雜質(zhì)吸收(2)纖芯和包層的散射損耗，包括瑞利散射損耗以及光纖在強(qiáng)光場(chǎng)作用下誘發(fā)的受 激拉曼散射和布里淵散射(3)光纖表面的隨機(jī)畸變或粗糙所造成的波到散射損耗(4)光纖彎曲所產(chǎn)生的損耗(5)外套損耗上述的損耗分為兩個(gè)層面，即：固有損耗機(jī)理，這些機(jī)理限制了光纖的所能達(dá)到的最 小損耗，如本征吸收、瑞里散射損耗等；非固有損耗機(jī)理，可以通過(guò)改進(jìn)工藝，提高 材料純度降低損耗，如雜質(zhì)的吸收、波導(dǎo)的散射等。2.4.1.1 光纖材料的固有損耗(1)紅外吸收(812 m)、紫外吸收(0.71.1 m)紫外吸收對(duì)通信有影響(2)瑞里散射吸收光纖制作過(guò)程中材料密度不均勻造成的。瑞里散射損耗的比例因子是工作波

26、長(zhǎng)的4次方分之一。因此長(zhǎng)波長(zhǎng)時(shí)損耗的影響較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明瑞里散射的 極限值在波長(zhǎng)為 0.63 m、1.0科m、1.3科m處的損耗分別是 4.8dB/km、0.8d 科 B/km、0.3dB/km 。2.4.1.2 光纖材料的非固有損耗(1)重要的原因之一是雜質(zhì)吸收。光纖中的金屬離子、 氫氧根離子都有自己的吸收峰和吸收波段，從而增加損耗。尤其是氫氧根的振動(dòng)吸收是造成0.95 m、1.24科m、1.39科m處的損耗峰的主要原因。只有使氫氧根離子在光纖中的含量低于1X10-9時(shí)，其引起的損耗可以忽略掉。(2)光纖宏觀上引起得不均勻性會(huì)引起的損耗波導(dǎo)散射損耗；輸入光很強(qiáng)時(shí)造成的非線性，誘發(fā)出的受激拉

27、曼散射、受激布里淵散射也會(huì)增加損耗，通過(guò)工藝的控制和入射功率的控制可以在大大減少這種因素引起的損耗。(3)光纖的彎曲損耗這種損耗是外界因素造成的損耗，也是我們?cè)诠馔ㄐ畔到y(tǒng)維護(hù)時(shí)特別要注意的問(wèn)題。這種損耗的機(jī)理可以用圖 9所示的現(xiàn)象解釋。當(dāng)光纖彎曲時(shí)，如圖(b) 所示，彎曲造成入射角小于全反射臨界角，則有一部分光進(jìn)入到包層中，從而彎曲給光纖帶來(lái)光能的損耗。但是如果在一定的允許的彎曲半徑內(nèi)，只要滿足全反射條件，彎曲引起的損耗可以忽略不計(jì)。例如把 1km光纖繞在直徑約 10cm的圓筒上，所增加的光能損耗只有萬(wàn)分之幾。彎曲的損耗還產(chǎn)生于光纖成纜的過(guò)程中，如果控制的不好，會(huì)產(chǎn)生很大的附加損耗。隨著工藝水

28、平的提高， 生產(chǎn)過(guò)程中的彎曲損耗已經(jīng)可以得到了較好的控 制。施工中的附加損耗只要按照施工規(guī)范進(jìn)行操作安裝，完全可以做到忽略不計(jì)。圖9光纖的彎曲損耗2.4.1.3光纖的譜損耗在光纖傳輸損耗指標(biāo)中，光纖在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)呈現(xiàn)的連續(xù)的單位長(zhǎng)度的損耗曲線，叫做譜損耗或損耗譜，見(jiàn)圖 10。常規(guī)的三個(gè)通信窗口分別是0.85 m、1.31 m、1.55 m。常用的光纖的工作波長(zhǎng)有短波長(zhǎng)0.85科m、長(zhǎng)波長(zhǎng)1.31科m和1.55科m。光纖損耗一般是隨波長(zhǎng)加長(zhǎng)而減小，一般來(lái)說(shuō)：0.85科m的損耗為2.5dB/km ;1.31 m 的損耗為 0.35dB/km ;1.55 m 的損耗為 0.20dB/km ,隨著技

29、術(shù)的波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，譜損耗曲線上的名稱有了新的叫法。O 波段：1.29、1.31、1.33、1.35 科 mE 波段：1.38、1.40、1.42、1.44 pmS 波段：1.471.52 mC 波段：1.5251.56 mL 波段：1.5651.625 m目前的S、L、C波段間的間隔20nm ,今后會(huì)達(dá)到0.8nm。典型的光纖的譜損耗見(jiàn)圖11。>CJe 2 Q.0 口 5 a 1 51圖11單模光纖的譜損耗2.4.1.4無(wú)水峰光纖朗訊公司發(fā)明的全波光纖 AllwaveFiber消除了常規(guī)光纖在1385nm附近由于氫氧根離子造成的損耗峰，損耗從原來(lái)的2dB/km 降到0.3dB/km

30、 ,這使光纖的損耗在13101600nm 者B趨于平坦。其主要方法是改進(jìn)光纖的制造工藝，基本消除了光纖制造過(guò)程中引入的水份。全波光纖使光纖可利用的波長(zhǎng)增加 100nm左右，相當(dāng)于125個(gè)波長(zhǎng)通道100GHz通道間隔。全波光纖的損耗 特性是很誘人的，可以傳送數(shù)以百計(jì)的波長(zhǎng)通道。當(dāng)可用波長(zhǎng)范圍大大擴(kuò)展后，容許使用波長(zhǎng)精度和穩(wěn)定度要求較低的光源、合波器。分波器和其他元件，使元器件特別是無(wú)源器件的成本大幅度下降，降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。2.4.2光纖的色散光纖色散是光脈沖在光纖中經(jīng)過(guò)一定距離傳輸后出現(xiàn)的脈沖展寬現(xiàn)象。從射線光學(xué)上理解色散就是群時(shí)延差。色散的單位是ps/nm - km色散主要分為模式色散、

31、材料色散、波導(dǎo)色散，或分為模間色散(模式色散卜模內(nèi)色散(材料色散、波導(dǎo)色散)。多模梯度型光纖最大群時(shí)延時(shí)最小的群時(shí)延差A(yù) T min=Ln0A2/ (8 c)(10)其中：:相對(duì)折射率差；c：光速；n0纖芯折射率；L ：光纖長(zhǎng)度從上式可見(jiàn)在分布比較理想的條件下梯度光纖的群時(shí)延比階躍型光纖的群時(shí)延小A/8倍，但是控制起來(lái)非常嚴(yán)格，模式色散引起的群時(shí)延仍然存在。波導(dǎo)色散、材料色散表現(xiàn)為某一個(gè)模式對(duì)不同的波長(zhǎng)時(shí)延有所不同，在測(cè)量上很難分開(kāi)，因此統(tǒng)稱為模內(nèi)色散，波導(dǎo)色散與光纖的結(jié)構(gòu)、光源的譜纖寬度有關(guān)。多模光纖的模間色散較大，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/

32、km 的光纖在2km時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸 的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖的模間色散很小，因而適用于遠(yuǎn)程通信， 但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬越窄，穩(wěn)定性越好。在1.31 m波長(zhǎng)處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，大小也正好相 等。這就是說(shuō)在1.31 pm波長(zhǎng)處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來(lái)看，1.31m處正好是光纖的一個(gè)低損耗窗口。這樣，1.31 m波長(zhǎng)區(qū)就成了光纖通信的一個(gè)很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。1.31科m常規(guī)單模光纖的主要參數(shù)是由國(guó)際電信聯(lián)盟

33、ITUT在G652建議中確定的，因此這種光纖又稱G652光纖。2.4.3單模光纖光纖通信已經(jīng)從短波長(zhǎng)多模光纖轉(zhuǎn)到長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纖，由于單模的色散小更適合高速率長(zhǎng)距離的傳輸。對(duì)于陸地或海洋光通信系統(tǒng)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。由于單模光纖對(duì)各種外界的微擾及其敏感，除了通信應(yīng)用外還在傳感技術(shù)上有突出的表現(xiàn)。例如對(duì)磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、加速度、溫度等參量的敏感度很高。目前成型的高靈敏度的光纖傳感器有場(chǎng)強(qiáng)計(jì)、光纖陀螺、聲納儀、流量計(jì)、溫度計(jì)等，利用光纖的非線性還可以制作成光纖放大器件以及其他測(cè)量器 件。2.4.3.1 單模光纖的傳輸條件單模光纖的傳輸條件是歸一化頻率V小于2.40483 ,如式（12）所示：V=（2

34、 兀 a/ 入川0 （2 A ）1/2< 2.40483（12）由上式可見(jiàn)，工作波長(zhǎng)入，纖芯半徑a,相對(duì)折射率差A(yù),共同決定單模的傳輸條件。在制作光纖過(guò)程中，a和A為已知條件，因此工作波長(zhǎng)的選擇決定著單模傳輸?shù)臈l件。2.4.3.2 單模光纖的截止波長(zhǎng)截止波長(zhǎng)指的是，單模光纖通常存在某一波長(zhǎng)，當(dāng)所傳輸?shù)墓獠ㄩL(zhǎng)超過(guò)該波長(zhǎng)時(shí)，光纖只能傳播一種模式（基模）的光，而在該波長(zhǎng)之下，光纖可傳播多種模式（包含高階模）的光。2.4.3.3 模場(chǎng)直徑反映光在單模光纖中分布的情況的參數(shù)。通常是910科m ± 10%。2.4.3.4 單模光纖的結(jié)構(gòu)圖12單模光纖結(jié)構(gòu)2.5 光纖標(biāo)準(zhǔn)種類目前光纖的工藝水

35、平日益完善，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T) 依據(jù)不同的用途規(guī)定了一系列的建議規(guī)范，現(xiàn)匯總?cè)缦隆?.5.1 G.652 單模光纖單模光纖在C波段15307565nm和L波段15657625nm 的色散較大，一般為1722ps/nm - km,系統(tǒng)速率達(dá)到 2.5Gb/s以上時(shí)，需要進(jìn)行色散補(bǔ)償，在 10Gb/s時(shí)系統(tǒng) 色散補(bǔ)償成本較大，它是目前傳輸網(wǎng)中敷設(shè)最為普遍的一種光纖。2.5.2 G653 色散位移光纖G.653色散位移光纖在C波段和L波段的色散一般為1 3.5ps/nm km ,在1550nm是零色散，系統(tǒng)速率可達(dá)到20Gb/s 和 40Gb/s ，是單波長(zhǎng)超長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖罴压饫w。但是，由于

36、其零色散的特性，在采用DWDM 擴(kuò)容時(shí)，會(huì)出現(xiàn)非線性效應(yīng)，導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_，產(chǎn)生四波混頻 (FWM) ，因此不適合采用DWDM 。2.5.3 G.655 非零色散位移光纖G.655非零色散位移光纖在C波段的色散為16 ps/nm km ,在L波段的色散一般為61 0 ps/nm km,色散較小，避開(kāi)了零色散區(qū)，既抑制了四波混頻FWM ,可采用DWDM擴(kuò)容,也可以開(kāi)通高速系統(tǒng)。Lucent 公司和康寧公司的G.655 光纖，分別叫做真波光纖和SMF-LSTM 光纖。真波光纖的零色散點(diǎn)在 1530nm以下短波長(zhǎng)區(qū)，在1549nm1561nm的色散系數(shù)為 2.03.0 ps/nm km ;SMF-LST

37、M 光纖的零色散點(diǎn)在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)1570nm 附近，系統(tǒng)工作在色散負(fù)區(qū)，在1545nm 的色散值為-1.5 ps/nm km。新型的G.655光纖可以使有效面積擴(kuò)大到一般光纖的1.52倍，大有效面積可以降低功率密度，減少光纖的非線性效應(yīng)。國(guó)際上陸續(xù)又開(kāi)發(fā)出了一系列新型通信單模光纖， 如大有效面積非零色散位移單模光纖包括康寧的LEAF 和朗訊的TruewaveXL 、 低色散斜率光纖TurewaveRS 、 斜率降低的大有效面積非零色散位移單模光纖、色散平坦型非零色散位移單模光纖、以及斜率補(bǔ)償單模光纖等?？祵幒屠捎嵾€分別推出了LEAF 和 RS-Truewave 光纖。它們都是第二代的非零色散位移光

38、，一 一 2 2. 、, .， 、 ，.纖。LEAF光纖將光纖的有效面積 Aef從常規(guī)的50 am增加到72 am ,增加了 32%。有效面積代表在光纖中用于傳輸?shù)墓夤β实钠骄娣e，因而大大地提高光纖中非線性效應(yīng)的閾值。從而使系統(tǒng)具有更大的功率傳輸能力。它可以承載更大功率的光信號(hào)，這意味著可以實(shí)現(xiàn)更多的波長(zhǎng)通道數(shù)目、更低的誤碼率、更長(zhǎng)的放大間距和更少的放大器。所有這一切都意味著擁有更大的容量和更低的成本。RS-Truewave 光纖的最大優(yōu)點(diǎn)是色散斜率小，僅為 0.045ps/nm - km。小的色散斜率和色散系數(shù)意味著大的波長(zhǎng)通道數(shù)目、高的單通道碼率，同時(shí)它還可以容忍更高的非線性效應(yīng)。這也意

39、味著更大的容量和更低的成本。2.5.4 無(wú)水峰光纖色散朗訊公司發(fā)明的全波光纖AllwaveFiber 消除了常規(guī)光纖在1385nm 附近由于氫氧根離子造成的損耗峰，損耗從原來(lái)的2dB/km 降到 0.3dB/km ，這使光纖的損耗在13101600nm 都趨于平坦。其主要方法是改進(jìn)光纖的制造工藝，基本消除了光纖制造過(guò)程中引入的水份。全波光纖使光纖可利用的波長(zhǎng)增加 100nm左右，相當(dāng)于125個(gè)波長(zhǎng)通道100GHz通道間隔。全波光纖的損耗 特性是很誘人的，但它在色散和非線性方面沒(méi)有突出表現(xiàn)。它適于那些不需要光纖放大器的短距離城域網(wǎng)，可以傳送數(shù)以百計(jì)的波長(zhǎng)通道。當(dāng)可用波長(zhǎng)范圍大大擴(kuò)展后，容許使用波

40、長(zhǎng)精度和穩(wěn)定度要求較低的光源、合波器。分波器和其他元件，使元器件特別是無(wú)源器件的成本大幅度下降， 降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本?？祵幑镜?MetroCorTM 光纖，消除了 1380nm 的水峰，其零色散波長(zhǎng)在 1640nm 波長(zhǎng)附 近，也對(duì)色散特性負(fù)色散做了優(yōu)化，使得其特別適宜于低成本的城域WDM系統(tǒng)。圖13幾種典型的單模光纖色散曲線3.光纜的基本知識(shí)光纖的材料是SiO 2,是很脆弱的材質(zhì)，真正用到通信系統(tǒng)中需要進(jìn)行成纜鎧裝。光纜不 僅保護(hù)了光纖成為通信介質(zhì)，而且便于運(yùn)輸、施工、安裝、抵御外界環(huán)境對(duì)光纖的侵襲。3.1 光纜的結(jié)構(gòu)目前光纜的種類有很多，常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的橫斷面有以下幾種:光纖 光纖埴充苗FE

41、T松套管 加強(qiáng)鋼度.埴克鰥 七二光纖 匚-光纖有 1FBT管I 先找育占二鳴東帶.第鋼絲MDFE護(hù)層(a)束管式光纜加強(qiáng)件 光纖帶 填充油膏 松套管 阻水油膏阻水包帶 鋼塑復(fù)合帶聚乙烯護(hù)套(c)帶狀光纜中心力：liM 樣 Cimd.TlHn twmtetMl者 小僧才COMpQuad 陽(yáng)水櫛* H«kr " 聚乙播內(nèi)護(hù)套FWQCTahMt. 方舵"推九的"4jm(b)層絞式光纜(d)無(wú)金屬光纜 圖13光纜的基本結(jié)構(gòu)il Sbor軒青，叫L«ac luk填光氨a匕光纜的基本材料包括：(1) 加強(qiáng)件：光纜的脊梁骨，承擔(dān)著軸向的機(jī)械強(qiáng)度。分為中心加強(qiáng)

42、件、鎧裝加強(qiáng) 件。在機(jī)械強(qiáng)度要求較高時(shí)兩種加強(qiáng)件方式軍需要，甚至擠包銅管、鋼管、鋁 管等。加強(qiáng)件的形狀有圓鋼絲、梯形鋼絲、多股絞合鋼絲等(2) PBT松套管：也叫二次被覆，直接保護(hù)光纖，與外界的隔離，增加光纜的加工 強(qiáng)度(3) 防水油膏：保護(hù)光纖，保護(hù)涂敷，第一道隔絕潮氣防線，橫向縱向阻水(4) 鋼塑復(fù)合帶或鋁塑復(fù)合帶：橫向隔絕潮氣，增強(qiáng)橫向機(jī)械強(qiáng)度， 與外護(hù)套密貼。第二道隔絕潮氣的防線(5) 聚乙烯護(hù)套：保護(hù)鋼帶隔絕潮氣、電氣絕緣、使光纜成為穩(wěn)定的整體等作用。3.2 光纜的種類光纜種類按結(jié)構(gòu)劃分：有層絞式、中心束管式、骨架式、帶狀式、自承式按照敷設(shè)方式劃分：管道式、架空式、直埋式、水下式(含

43、海底光纜)、纏繞式鬃C桶外妒星PE sheath光纖Optical Fiber松套管Loose lube加強(qiáng)件Cfrnlrdl tiCrangiltwn unemMr由AFilling Bmpound陽(yáng)水多wfttBF bfedking tape圾包祓致煙整復(fù)合帶si«ei tap«聚乙箱內(nèi)護(hù)QPE mrwf填充知雙E細(xì) 網(wǎng)銅蛙的裝屋Doubly 2rmering (wnd sleel w res 聚乙端墊層PE inwr slieach圖14海底光纜按照用途劃分：室內(nèi)光纜（含光跳線） 光纜（ADSS ）、OPGW、應(yīng)急光纜等、室外光纜、單模光纜、多模光纜、非金屬全塑PEf

44、埠套魂音填充麗融普劍棉中心熏強(qiáng)不梏亞龍訐(a) OPGW 纜光纖深港層-瞽蠢屏-一加強(qiáng)件 ''護(hù)套（b）室內(nèi)光纜（c）自承式光纜圖15其它幾種光纜舉例隨著通信產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，特別是近些年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)及接入網(wǎng)的突飛猛進(jìn)，對(duì)光纖通信的要求越來(lái)越高，通信帶寬不斷上升，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。雖然EDFA（摻餌光纖放大器）和但在許多方面仍20增加，由于因此適應(yīng)各種需新材料、新DWDM密集波分復(fù)用）的出現(xiàn)， 為增加帶寬和信道數(shù)量創(chuàng)造了一定的機(jī)會(huì)，有不足，尚需傳輸介質(zhì) 光纜的配合。全球光纜需求量近幾年每年約有光纜用途十分廣泛，故不同的使用場(chǎng)合對(duì)光纜性能及特別提出不同的要求，求的新型光纖光纜不斷涌現(xiàn)，

45、從而帶動(dòng)了光纖光纜的發(fā)展。另一方面，新工藝、新材料、新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，又為創(chuàng)造新型光纜提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.2.1 新型光纜結(jié)構(gòu)（1） 高纖密度光纜高纖密度光纜是隨著寬帶寬應(yīng)用和光纖到戶的需求而發(fā)展的，它敷設(shè)在長(zhǎng)途通信、大城市環(huán)網(wǎng)和饋送回路的初始分支中。1991年日本的NTT公司在FTTH網(wǎng)中采用了一條 4000芯的光纜。直到1995 年之后，美國(guó)市場(chǎng)才出現(xiàn)第一批高纖密度光纜，目前大量生產(chǎn)的高纖密度光纜為800-1000 光纖數(shù)/根。 美國(guó)西康公司撰文指出中心管、層絞和骨架三類結(jié)構(gòu)光纜可分成十一種。其中，中心管式和松管層式結(jié)構(gòu)是非金屬纜，骨架結(jié)構(gòu)是非鎧裝纜，中心加強(qiáng)件為絞合鋼絲繩。中心管和層絞

46、結(jié)構(gòu)的額定張力為2700N 和 4000N ，骨架結(jié)構(gòu)的額定張力范圍是 4000-8000N 。 研究和比較了這十一種光纜的基本特征（如纜的尺寸、纜重及剛性等）和性能（如環(huán)境、機(jī)械及施工性能），得出如下結(jié)論：中心管和層絞式光纜，光纖帶陣列成 方形時(shí)可獲得最大密度；骨架式光纜可通過(guò)采用增加光纖帶芯數(shù)來(lái)提高密度，例如SC20和 SC32 骨架式光纜分別采用的是8 芯帶和 16 芯帶，它們的密度分別為1.61 光纖數(shù) /mm（ 2 次方）和2.1 光纖數(shù) /mm （ 2 次方），后者是前者的1.3 倍。對(duì)于芯數(shù)在2000 芯以下的光纜，纜重與芯數(shù)成正比；而 2000 芯以上的光纜的纜重卻因結(jié)構(gòu)而異，

47、 干式纜比一般填充式纜輕。光纜的柔軟性在這三者中以骨架式光纜為最優(yōu)，這是因?yàn)楣饫|的剛性元件高度集中在纜中心；而中心管式光纜柔軟性最差，因其加強(qiáng)件移到纜的邊緣處。光纜的環(huán)境性能和機(jī)械過(guò)側(cè)壓、沖擊、 扭轉(zhuǎn)和低溫彎曲等試驗(yàn)表明，骨架式光纜有最好的機(jī)械性能， 其原因在于纜芯結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的側(cè)壓承受能力。光纜的施工性能是管道孔徑對(duì)光纜長(zhǎng)度和彎曲半徑的要求，在該性能上中心管式和層絞式光纜優(yōu)于骨架式光纜。高裝填密度的中心管式光纜可達(dá)1296 芯， 它可敷設(shè)在直徑31.7mm 的管孔中，這一點(diǎn)在美國(guó)市場(chǎng)非常重要， 因?yàn)槊绹?guó)的管孔直徑通常是31.7mm ， 這也可能是中心管式光纜走紅美國(guó)市場(chǎng)的原因之一。綜上所述，

48、就芯數(shù)而言，中心管式864-1296 芯光纜、雙層骨架式2000-3200 芯且外層為SZ 絞的光纜有著最好的前景；SZ 層絞式光纜以864 芯以下為好，它有著較好接入性能；干式纜和高裝填密度的中心管式光纜有著明顯的優(yōu)勢(shì)，它是光纜未來(lái)的發(fā)展方向。（2）ADSS 光纜ADSS 光纜雖然在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，但是對(duì)其應(yīng)用特性，特別是高電場(chǎng)下的表現(xiàn)尚了解不多。超大芯數(shù)帶狀A(yù)DSS 光纜通常ADSS 光纜都在60 芯以下，最近FITEL Lucent 公司研制了一種新型光纜，芯數(shù)高達(dá)432 芯，每管含6 條 12 芯光纖帶，6 根松套管繞中心加強(qiáng)件作 SZ 絞合， 節(jié)距最大為1.5m 。該結(jié)構(gòu)采用SZ 絞

49、合，利于從光纜中間的分叉接入。纜芯為干式并少量使用粘滯的阻水化合物，緊密的纜芯結(jié)構(gòu)能提高光纜中各部分之間的耦合能力， 防止相對(duì)移動(dòng)。內(nèi)外護(hù)層之間的轉(zhuǎn)矩處均衡地分散著高強(qiáng)度的芳綸紗繩，外層護(hù)套為中密度聚乙烯或抗高電壓侵蝕的材料構(gòu)成，這種雙層護(hù)套能提高抗側(cè)壓性能。對(duì)這種新型光纜按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了常規(guī)質(zhì)量鑒定試驗(yàn)、增強(qiáng)張力試驗(yàn)和戶外架空試驗(yàn)。a） 常規(guī)質(zhì)量鑒定試驗(yàn)機(jī)械試驗(yàn)（按GR-20 Issue 1 ）包括高低溫彎曲、沖擊、側(cè)壓、加載彎曲、扭轉(zhuǎn)、 彎曲性能的試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn) （按 GR-20 Issue 1 ） 包括溫度循環(huán)、光纜時(shí)效、低溫、阻水試驗(yàn)。b） 增強(qiáng)張力試驗(yàn)（按TR-NWT-0

50、01121 Issue 1 ）反復(fù)加載8 次，每次最大張力達(dá)到光纜的最大額定負(fù)載，共1h,它相當(dāng)于最壞的敷設(shè)情況。結(jié)果表明，光纜的最大應(yīng)變?yōu)?0.15 ，光纖最大應(yīng)變?yōu)?.18，在最大張力時(shí)光纖最大衰耗增加為0.02dB/km 。c） 戶外架空試驗(yàn)這類可靠性試驗(yàn)對(duì)ADSS 纜至關(guān)重要，國(guó)內(nèi)基本不做這樣的試驗(yàn)，這很可能留下隱患。d） 急速振動(dòng)試驗(yàn)（按IEEE P1222 草案），其目的是確定光纜在正弦波振動(dòng)狀態(tài)下的性能，特別是在ADSS 纜的基本頻率下的振動(dòng)性能，此時(shí)振動(dòng)波長(zhǎng)為單跨距的兩倍，由跨距、纜長(zhǎng)、纜重及張力可算出基本頻率。這里振動(dòng)波頻度f(wàn)=2.9Hz ，峰-峰值為20.3cm ,共20h

51、 （大約振動(dòng)21萬(wàn)次），光纜所受張力為最大敷設(shè)張力的 50%,試驗(yàn)中和試驗(yàn)后光纖最大衰減變化可忽略（0.01dB ,在1550nm時(shí)=,端頭夾持處也無(wú)問(wèn)題。風(fēng)激振動(dòng)試驗(yàn)（按IEEE P1222 草案），f=33.9Hz ，它等效于風(fēng)速16.1km/h ，振幅為12.5mm ，纜所加張力為最大敷設(shè)張力，共做38 天（1.1億次），試驗(yàn)中和檢驗(yàn)后光纖衰減增加可忽略（v 0.01dB ,在1550nm 時(shí) =,且無(wú)物理?yè)p傷。e） 高溫下的端頭張力試驗(yàn)，其目的是考查在極端條件下，ADSS 纜的固定端頭性能。試驗(yàn)是模擬太陽(yáng)光照射，在光纜的一個(gè)固定端頭進(jìn)行，將帶固定頭的光纜穿過(guò)一個(gè)特制的開(kāi)洞封閉盒，固定端

52、頭和光纜護(hù)套上裝有溫度傳感器，盒內(nèi)有加熱電燈和風(fēng)扇，光纜處在最大敷設(shè)張力下，60 C、24h。試驗(yàn)中和試驗(yàn)后，光纖最大減變化v 0.01dB ,且光纜固定端不打滑。極端張力試驗(yàn)，在最大額定光纜負(fù)載的1.5倍張力下8h,試驗(yàn)中和試驗(yàn)后光纖最大衰減W0.02dB?？梢?jiàn)ADS邯狀光纜檢測(cè)中，除了進(jìn)行與架空光纜、電力電纜相似的試驗(yàn)外， 還增加了一些特殊的試驗(yàn)：高溫下的張力試驗(yàn)和極端張力下的試驗(yàn)長(zhǎng)跨距、高電壓下使用的ADSSt纜古河（巴西）公司開(kāi)發(fā)了一種跨度達(dá)1137m 的 ADSS 光纜，且已使用了一年，應(yīng)用的線路電壓為230kV ,在ADSS光纜上的電壓為 28kV。該種纜采用干松管層絞纜芯，填充水

53、脹材料，此材料不易發(fā)生水解，以保證光纖使用壽命。干式纜芯可降低纜重和減小尺寸，其有內(nèi)護(hù)層，以保護(hù)纜芯，并給芳綸加強(qiáng)件一個(gè)牢固的支撐基礎(chǔ)，芳綸加強(qiáng)件繞在內(nèi)護(hù)層外，其外層為抗電蝕的材料?？紤]到高溫高濕下光纖松套管的水解問(wèn)題，選擇了抗水解松套管材料。 此種設(shè)計(jì)使得在光纜最大伸長(zhǎng)時(shí)光纖不發(fā)生應(yīng)變，其關(guān)鍵在于光纜的尺寸和質(zhì)量要盡可能的小。這種 ADSS 光纜的檢測(cè)項(xiàng)目，除上節(jié)介紹的試驗(yàn)外，還增加了灰塵和霧以及在電場(chǎng)和應(yīng)力的合并作用下護(hù)套的電蝕試驗(yàn)。中國(guó)電力研究院有文章指出，在額定500kV 的高壓電力線下， 也有希望采用ADSS 光纜， 且新的雙回路500kV 電力線容易找到低感應(yīng)電壓位置。而中國(guó) 17

54、000km 、 500kV 的線路中許多都是單回路，因此不易找到低于20kV 的感應(yīng)電壓區(qū)，需要研究并采用降低地漏電流的控制器才有可能應(yīng)用ADSS 光纜。韓國(guó)三星公司提出了無(wú)電壓限制的ADSS 應(yīng)用，得出解決無(wú)電壓限制的ADSS 應(yīng)用問(wèn)題的辦法是計(jì)算出適當(dāng)?shù)募茉O(shè)張力和架設(shè)位置。(3) 辦公樓用新結(jié)構(gòu)光纜藤倉(cāng)公司開(kāi)發(fā)了一種用于辦公樓的新結(jié)構(gòu)光纜，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)成本低，便于分支和做接頭。單元光纜的結(jié)構(gòu)與武漢郵電科學(xué)研究院早年的專利產(chǎn)品 中心束管式光纜非常相近。中心管中有兩個(gè)四芯光纖帶，管內(nèi)為干式結(jié)構(gòu)，中心管外為兩根細(xì)鋼絲的無(wú)鹵阻燃護(hù)套，整個(gè)單元外徑為5.2mm 。 16 單元光纜結(jié)構(gòu)中分內(nèi)外兩層絞合，中心加強(qiáng)件直徑為3.2mm