光纖光纜的結(jié)構(gòu)與分類1光纖光纜的結(jié)構(gòu)與分類1

一、光纖的結(jié)構(gòu)二、光纖的分類三、光纜的結(jié)構(gòu)四、光纜的分類2一、光纖的結(jié)構(gòu)2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(duì)材料進(jìn)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(hù)裸纖而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮樹(shù)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(guò)二次涂敷的裸光纖稱為光纖芯線。

3光纖的結(jié)構(gòu)纖芯位于光纖中心，直徑2a為5～75μm,作用是

一次涂覆層

纖芯

包層

套層一次涂覆層包層纖芯套層光纖的結(jié)構(gòu)示意圖4

二、光纖分類根據(jù)光纖的折射率、光纖材料、傳輸模式、光纖用途和制造工藝，有如下幾種分類方法：

1．階躍型和梯度型光纖(根據(jù)光纖的折射率分布函數(shù))階躍光纖的纖芯與包層間的折射率階躍變化的，即纖芯內(nèi)的折射率分布大體上是均勻的，包層內(nèi)的折射率分布也大體均勻，均可視為常數(shù)，但是纖芯和包層的折射率不同，在界面上發(fā)生突變。梯度光纖纖芯內(nèi)的折射率不是常量，而是從中心軸線開(kāi)始沿徑向大致按拋物線形狀遞減，中心軸折射率最大。5二、光纖分類5

2．按材料分類

(1)高純度石英(SiO2)玻璃纖維。這種材料的光損耗比較小，在波長(zhǎng)λ＝1.2μm時(shí)、最低損耗約為0.47dB/km。

(2)多組分玻璃光纖用常規(guī)玻璃制成，損耗也很低。如硼硅酸鈉玻璃光纖，在波長(zhǎng)λ＝0.84μm時(shí)，最低損耗為3.4dB/km。

(3)塑料光纖。用人工合成導(dǎo)光塑料制成，其損耗較大。當(dāng)λ＝0.63μm時(shí)，損耗高達(dá)100～200dB/km；但重量輕，成本低，柔軟性好，適用于短距離導(dǎo)光。

62．按材料分類63．按傳輸模數(shù)分類

(1)單模光纖

單模光纖纖芯直徑僅有幾微米，接近光的波長(zhǎng)。單模光纖通常是指躍變光纖中，內(nèi)芯尺寸很小，光纖傳輸模數(shù)很少，原則上只能傳送一種模數(shù)的光纖，常用于光纖傳感器。這類光纖傳輸性能好、頻帶很寬，具有較好的線性度；但因內(nèi)芯尺寸小，難以制造和耦合。

(2)多模光纖。

多模光纖纖芯直徑約為50μm，纖芯直徑遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)。通常是指躍變光纖中，內(nèi)芯尺寸較大，傳輸模數(shù)很多的光纖。這類光纖性能較差，帶寬較窄；但由于芯子的截面積大，容易制造、連接耦合比較方便，也得到了廣泛應(yīng)用。

73．按傳輸模數(shù)分類

(1)單模光纖

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）

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）

按光纖傳輸模式數(shù)劃分芯徑

多模光纖（MMF）8光纖的分類光纖的纖芯折射率剖面分布2b2b2b2c2a2a2a

nnnn1n1n1n2n2n2n3

0abr0abr0acbr（a）階躍光纖（b）漸變光纖（c）W型光纖

9光纖的纖芯折射率剖面分布階躍型光纖（SIF）：纖芯折射率呈均勻分布，纖芯和包層相對(duì)折射率差Δ為1%～2%。漸變型光纖（GIF）：纖芯折射率呈非均勻分布，在軸心處最大，而在光纖橫截面內(nèi)沿半徑方向逐漸減小，在纖芯與包層的界面上降至包層折射率n2。

W型光纖（雙包層光纖）：在纖芯與包層之間設(shè)有一折射率低于包層的緩沖層，使包層折射率介于纖芯和緩沖層之間?？梢詫?shí)現(xiàn)在1.3～1.6μm之間色散變化很小的色散平坦光纖或把零色散波長(zhǎng)移到1.55μm的色散位移光纖。

10階躍型光纖（SIF）：纖芯折射率呈均勻分布，纖芯和包層相對(duì)折

單模光纖

指在工作波長(zhǎng)中，只能傳輸一個(gè)傳播模式的光纖，通常簡(jiǎn)稱為單模光纖

（SMF：SingleModeFiber）。目前，在有線電視和光通信中，是應(yīng)用最廣泛的光纖。

由于光纖的纖芯很細(xì)（約10μm）而且折射率呈階躍狀分布，當(dāng)歸一化頻率V參數(shù)＜2.4時(shí)，理論上，只能形成單模傳輸。11

單模光纖

指在工作波長(zhǎng)中，只能傳

單模光纖

SMF沒(méi)有多模色散，不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬，再加上SMF的材料色散和結(jié)構(gòu)色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使傳輸頻帶更加拓寬。

SMF中，因摻雜物不同與制造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖（DePr-essedCladFiber），其包層形成兩重結(jié)構(gòu)，鄰近纖芯的包層，較外側(cè)包層的折射率還低。

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單模光纖

SMF沒(méi)有多模色散，不僅傳輸頻帶較

多模光纖

將傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖稱作多模光纖。纖芯直徑為50μm，由于傳輸模式可達(dá)幾百個(gè)，與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。曾用于有線電視和通信系統(tǒng)的短距離傳輸。自從出現(xiàn)SMF光纖后，似乎形成歷史產(chǎn)品。但實(shí)際上，由于MMF較SMF的芯徑大且與局域網(wǎng)等光源結(jié)合容易，更有優(yōu)勢(shì)。所以，在短距離通信領(lǐng)域中MMF仍在重新受到重視。

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多模光纖

將傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖

多模光纖

MMF按折射率分布進(jìn)行分類時(shí)，有：漸變（GI）型和階躍（SI）型兩種。從幾何光學(xué)角度來(lái)看，漸變型在纖芯中前進(jìn)的光束呈現(xiàn)以蛇行狀傳播。由于，光的各個(gè)路徑所需時(shí)間大致相同。所以，傳輸容量較SI型大。SI型MMF光纖的折射率分布，纖芯折射率的分布是相同的，但與包層的界面呈階梯狀。由于SI型光波在光纖中的反射前進(jìn)過(guò)程中，產(chǎn)生各個(gè)光路徑的時(shí)差，致使射出光波失真，其結(jié)果是傳輸帶寬變窄，目前SI型MMF應(yīng)用較少。

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多模光纖

MMF按折射率分布進(jìn)行分類時(shí)，有：漸變（單模光纖相比，多模光纖芯徑大，便于接續(xù)；但其衰減系數(shù)大，帶寬小，故目前多模光纖在通信方面只適用于短距離、小容量的數(shù)據(jù)和模擬光信息傳輸。多模光纖用于檢測(cè)系統(tǒng)。15單模光纖相比，多模光纖芯徑大，便于接續(xù)；但其衰減系數(shù)大，帶寬特殊光纖：

紅外光纖

作為光通信領(lǐng)域所開(kāi)發(fā)的石英系列光纖的工作波長(zhǎng)，盡管用在較短的傳輸距離，也只能用于2μm以下。為能在更長(zhǎng)的紅外波長(zhǎng)領(lǐng)域工作，所開(kāi)發(fā)的光纖稱為紅外光纖。

紅外光纖（InfraredOpticalFiber）主要用于光能傳送。例如有：溫度計(jì)量、熱圖像傳輸、激光手術(shù)刀醫(yī)療、熱能加工等等，普及率尚低。16特殊光纖：紅外光纖

作為光通信領(lǐng)域所

復(fù)合光纖

復(fù)合光纖（CompoundFiber）是指在二氧化硅原料中，再適當(dāng)混合諸如氧化鈉、氧化硼、氧化鉀等氧化物的多成分玻璃作成的光纖。特點(diǎn)是多成分玻璃比石英的軟化點(diǎn)低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫(yī)療業(yè)務(wù)的光纖內(nèi)窺鏡。

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復(fù)合光纖

復(fù)合光纖（CompoundFiber氟化物光纖氟化物光纖（FluorideFiber）是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料包括氟化鋁、氟化鋇、氟化鑭、氟化鈉等氟化物玻璃原料。簡(jiǎn)稱為ZBLAN。主要工作在2～10μm波長(zhǎng)的光傳輸業(yè)務(wù)。

18氟化物光纖氟化物光纖（FluorideFiber）是由氟氟化物光纖由于ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性，正在進(jìn)行著用于長(zhǎng)距離通信光纖的可行性開(kāi)發(fā)，例如：其理論上的最低損耗，在3μm波長(zhǎng)時(shí)可達(dá)dB／km，而石英光纖在1.55μm時(shí)卻在0.15～0.16dB/Km之間。

目前，ZBLAN光纖由于難于降低散射損耗，只能用在2.4～2.7μm的溫敏器和熱圖像傳輸，尚未廣泛實(shí)用。

為了利用ZBLAN進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，正在研制1.3μm的摻鍺光纖放大器（PDFA）。19氟化物光纖由于ZBLAN具有超低損耗光纖的

塑包光纖

塑包光纖（PlasticCladFiber）是將高純度的石英玻璃作成纖芯，而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較，具有纖芯粗、數(shù)值孔徑（N.A.）高的特點(diǎn)。因此，易與發(fā)光二極管LED光源結(jié)合，損耗也較小。所以，非常適用于局域網(wǎng)（LAN）和近距離通信。

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塑包光纖

塑包光纖（PlasticClad

塑料光纖

將纖芯和包層都用塑料（聚合物）作成的光纖。早期產(chǎn)品主要用于裝飾和導(dǎo)光照明及近距離光路的光通信中。

原料主要是有機(jī)玻璃（PMMA）、聚苯乙?。≒S）和聚碳酸酯（PC）。損耗一般每km可達(dá)幾十dB。為了降低損耗正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用氟索系列塑料。21

塑料光纖

將纖芯和包層都用塑料（聚合物）作成的光塑料光纖由于塑料光纖（PlasticOpticalfiber）的纖芯直徑為1000μm，比單模石英光纖大100倍，接續(xù)簡(jiǎn)單，而且易于彎曲施工容易。近年來(lái)，加上寬帶化的進(jìn)度，作為漸變型（GI）折射率的多模塑料光纖的發(fā)展受到了社會(huì)的重視。在汽車內(nèi)部局域網(wǎng)中應(yīng)用較快，未來(lái)在家庭局域網(wǎng)中也可能得到應(yīng)用。

22塑料光纖由于塑料光纖（PlasticOptical

色散位移光纖單模光纖的工作波長(zhǎng)在1.3μm時(shí)，模場(chǎng)直徑約9μm，其傳輸損耗約0.3dB／km。此時(shí)，零色散波長(zhǎng)恰好在1.3μm處。

石英光纖中，從原材料上看1.55μm段的傳輸損耗最?。s0.2dB／km）。由于

現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的摻鉺光纖放大器（EDFA）是工作在1.55μm波段的，如果在此波段也能實(shí)現(xiàn)零色散，就更有利于1.55μm波段的長(zhǎng)距離傳輸。23色散位移光纖單模光纖的工作波長(zhǎng)在

色散位移光纖巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結(jié)構(gòu)色散的合成抵消特性，就可使原在1.3μm段的零色散，移位到1.55μm段也構(gòu)成零色散。因此，被命名為色散位移光纖（DSF：DispersionShifted

Fiber）。

24色散位移光纖巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與色散位移光纖在光通信的長(zhǎng)距離傳輸中，光纖色散為零是重要的，但不是唯一的。其它性能還有損耗小、接續(xù)容易、成纜化容易和工作中的特性變化?。ò◤澢⒗旌铜h(huán)境變化影響）。DSF就是在設(shè)計(jì)中，綜合考慮這些因素。

25色散位移光纖在光通信的長(zhǎng)距離傳輸中，光纖色散為零是

色散平坦光纖

色散移位光纖（DSF）是將單模光纖設(shè)計(jì)零色散位于1.55μm波段的光纖。而色散平坦光纖卻是將從1.3μm到1.55μm的較寬波段的色散，都能作到很低，幾乎達(dá)到零色散的光纖稱作DFF。26

色散平坦光纖

色散移位光纖（

色散平坦光纖

由于DFF要作到1.3μm～1.55μm范圍的色散都減少。就需要對(duì)光纖的折射率分布進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

不過(guò)這種光纖對(duì)于波分復(fù)用（WDM）的線路卻是很適宜的。由于DFF光纖的工藝比較復(fù)雜，費(fèi)用較貴。今后隨著產(chǎn)量的增加，價(jià)格也會(huì)降低。27

色散平坦光纖

由于DFF要作到1.3μm～1.5

色散補(bǔ)償光纖

對(duì)于采用單模光纖的干線系統(tǒng)，多數(shù)是利用1.3μm波段色散為零的光纖構(gòu)成的?？墒?，如果能在1.3μm零色散的光纖上也能令1.55μm波長(zhǎng)工作，將是非常有益的。在1.3μm零色散的光纖中1.55μm波段的色散約有16ps／km／nm之多。

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色散補(bǔ)償光纖

對(duì)于采用單模光纖的干線色散補(bǔ)償光纖如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符號(hào)相反的光纖，就可使整個(gè)光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補(bǔ)償光纖（DCF：DisPersionCompe-nsationFiber）。

DCF與標(biāo)準(zhǔn)的1.3μm零色散光纖相比，纖芯直徑更細(xì)，而且折射率差也較大。

DCF也是WDM光線路的重要組成部分。29色散補(bǔ)償光纖如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符

抗惡環(huán)境光纖

通信用光纖通常的工作環(huán)境溫度可在-40～＋60℃之間，設(shè)計(jì)時(shí)也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下，對(duì)于更低溫或更高溫以及能遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環(huán)境下，也能工作的光纖則稱作抗惡環(huán)境光纖。

一般為了對(duì)光纖表面進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，多涂覆一層塑料。可是隨著溫度升高，塑料保護(hù)功能有所下降，致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等樹(shù)脂，即可工作在300℃環(huán)境。也有在石英玻璃表面涂覆鎳和鋁等金屬的，這種光纖則稱為耐熱光纖。30

抗惡環(huán)境光纖

通信用光纖通

抗惡環(huán)境光纖

當(dāng)光纖受到輻射線的照射時(shí)，光損耗會(huì)增加。這是因?yàn)槭⒉Ａв龅捷椛渚€照射時(shí)，玻璃中會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷（也稱作色心：ColourCenter），尤在0.4～0.7μm波長(zhǎng)時(shí)損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃，就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖（RadiationResista-ntFiber），多用于核發(fā)電站的監(jiān)測(cè)用光纖維鏡等。31

抗惡環(huán)境光纖

當(dāng)光纖受到輻射線的

密封涂層光纖

為了保持光纖的機(jī)械強(qiáng)度和損耗的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，而在玻璃表面涂裝碳化硅

（SiC）、碳化鈦（TiC）、碳（C）等無(wú)機(jī)材料，用來(lái)防止從外部來(lái)的水的擴(kuò)散所制造的光纖（HCF：HermeticallyCoated

Fiber）。32

密封涂層光纖

為了保持光纖的機(jī)械強(qiáng)度和

碳涂層光纖

在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖，稱之碳涂層光纖（CCF：CarbonCoated

Fiber）。其機(jī)理是利用碳素的致密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖的機(jī)械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封涂層光纖（HCF）的一種。33

碳涂層光纖

在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖，稱之碳碳涂層光纖碳涂覆光纖（CCF）能有效地截?cái)喙饫w與外界氫分子的侵入。據(jù)報(bào)道它在室溫的氫氣環(huán)境中可維持20年不增加損耗。防止水分侵入能延緩機(jī)械強(qiáng)度的疲勞進(jìn)程，其疲勞系數(shù)（FatigueParameter）可達(dá)200以上。所以，HCF被應(yīng)用于嚴(yán)酷環(huán)境中要求可靠性高的系統(tǒng)，例如海底光纜。34碳涂層光纖碳涂覆光纖（CCF）能有效地截?cái)喙饫w與外界

金屬涂層光纖

金屬涂層光纖（MetalCoatedFiber）是在光纖的表面涂布Ni、Cu、AL等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的，目的在于提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環(huán)境性光纖之一，也可作為電子電路的部件用。

早期產(chǎn)品是在拉絲過(guò)程中，涂布熔解的金屬作成。由于此法因被玻璃與金屬的膨脹系數(shù)差異太大，會(huì)增加微小彎曲損耗，實(shí)用化率不高。現(xiàn)在多采用在玻璃光纖的表面用低損耗的非電解鍍膜法，使性能大有改善。35

金屬涂層光纖

金屬涂層光纖（Metal

摻稀土光纖

在光纖的纖芯中，摻雜稀土族元素的光纖。1985年英國(guó)的索斯安普頓（Sourthampton）大學(xué)的佩思（Payne）等首先發(fā)現(xiàn)摻雜稀土元素的光纖（RareEarthDoPedFiber）有激光振蕩和光放大的現(xiàn)象。于是，從此揭開(kāi)了摻餌等光放大的面紗，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的1.55μmEDFA就是利用摻餌的單模光纖，利用1.47μm或980nm的激光進(jìn)行激勵(lì)，得到1.55μm光信號(hào)放大的。36

摻稀土光纖

在光纖的纖芯中，摻雜稀土族元素的

喇曼光纖

喇曼效應(yīng)是指往某物質(zhì)中射入頻率f的單色光時(shí)，在散射光中會(huì)出現(xiàn)頻率f之外的f±fR，f±2fR等頻率的散射光，對(duì)此現(xiàn)象稱喇曼效應(yīng)。利用這種非線性媒體做成的光纖，稱作喇曼光纖（RF：RamanFiber）。光封閉在細(xì)小的纖芯中，進(jìn)行長(zhǎng)距離傳播，當(dāng)輸入光增強(qiáng)時(shí)，就會(huì)獲得相干的感應(yīng)散射光。感應(yīng)喇曼散射光-----喇曼光纖激光器。感應(yīng)喇曼散射----在光纖的長(zhǎng)距離通信中，作為光放大器的應(yīng)用。37喇曼光纖

喇曼效應(yīng)是指往某物質(zhì)中射入頻率

偏心光纖

標(biāo)準(zhǔn)光纖的纖芯是設(shè)置在包層中心的，纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同，也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀，作成不同狀態(tài)或?qū)鼘哟┛仔纬僧愋徒Y(jié)構(gòu)的。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光纖，稱這些光纖叫異型光纖。

偏心光纖（ExcentricCore

Fiber），它是異型光纖的一種。其纖芯設(shè)置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由于纖芯靠近外表，部分光場(chǎng)會(huì)溢出包層傳播（稱此為漸消波，EvanescentWave）。

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偏心光纖

標(biāo)準(zhǔn)光纖的纖芯是設(shè)置在包層中心的，

偏心光纖當(dāng)光纖表面附著物質(zhì)時(shí)，因物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)在光纖中傳播的光波受到影響。如果附著物質(zhì)的折射率較光纖高時(shí)，光波則往光纖外輻射。若附著物質(zhì)的折射率低于光纖折射率時(shí)，光波不能往外輻射，卻會(huì)受到物質(zhì)吸收光波的損耗。利用這一現(xiàn)象，就可檢測(cè)有無(wú)附著物質(zhì)以及折射率的變化。

偏心光纖（ECF）主要用作檢測(cè)物質(zhì)的光纖敏感器。與光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）的測(cè)試法組合一起，還可作分布敏感器用。39偏心光纖當(dāng)光纖表面附著物質(zhì)時(shí)，因物質(zhì)的光學(xué)性

發(fā)光光纖

采用含有熒光物質(zhì)制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時(shí)，產(chǎn)生的熒光一部分，可經(jīng)光纖閉合進(jìn)行傳輸?shù)墓饫w。

發(fā)光光纖（LuminescentFiber）可以用于檢測(cè)輻射線和紫外線，以及進(jìn)行波長(zhǎng)變換，或用作溫度敏感器、化學(xué)敏感器。在輻射線的檢測(cè)中也稱作閃光光纖（ScintillationFiber）。

發(fā)光光纖從熒光材料和摻雜的角度上，正在開(kāi)發(fā)塑料光纖。40

發(fā)光光纖

采用含有熒光物質(zhì)制造的光

多芯光纖

通常的光纖是由一個(gè)纖芯區(qū)和圍繞它的包層區(qū)構(gòu)成的。但多芯光纖卻是一個(gè)共同的包層區(qū)中存在多個(gè)纖芯的。由于纖芯的相互接近程度，可有兩種功能。

其一是纖芯間隔大，即不產(chǎn)生光耦會(huì)的結(jié)構(gòu)。這種光纖，由于能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中，可以作成具有多個(gè)纖芯的帶狀光纜，而在非通信領(lǐng)域，作為光纖傳像束，有將纖芯作成成千上萬(wàn)個(gè)的。

其二是使纖芯之間的距離靠近，能產(chǎn)生光波耦合作用。利用此原理正在開(kāi)發(fā)雙纖芯的敏感器或光回路器件。41

多芯光纖

通常的光纖是由一個(gè)纖芯區(qū)

空心光纖

將光纖作成空心，形成圓筒狀空間，用于光傳輸?shù)墓饫w，稱作空心光纖?？招墓饫w主要用于能量傳送，可供X射線、紫外線和遠(yuǎn)紅外線光能傳輸?？招墓饫w結(jié)構(gòu)有兩種：一是將玻璃作成圓筒狀，其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由于，光的大部分可在無(wú)損耗的空氣中傳播，具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內(nèi)面的反射率接近1，以減少反射損耗。為了提高反射率，有在簡(jiǎn)內(nèi)設(shè)置電介質(zhì)，使工作波長(zhǎng)段損耗減少的。例如可以作到波長(zhǎng)10.6μm損耗達(dá)幾dB／m的。42

空心光纖

將光纖作成空心

ITU-T建議的光纖分類

G.651光纖:漸變多模光纖，工作波長(zhǎng)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(jì)算機(jī)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(zhǎng)為1.31μm，在1.55μm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(shí)現(xiàn)最低損耗與零色散波長(zhǎng)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。截止波長(zhǎng)大于1310nm,專門用于1550nm波段。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)，適用于高速（10Gb/s以上）、大容量、DWDM系統(tǒng)。43ITU-T建議的光纖分類

G.651光纖:漸變多模光纖，工光纖的制造

光纖大多數(shù)是由石英玻璃材料組成的.光纖的制造要經(jīng)歷原料提純、光纖預(yù)制棒制備、光纖拉絲等具體的工藝步驟。44光纖的制造光纖大多數(shù)是由石英玻璃材料組成的.44

光纖制造兩種基本方法1.直接熔化法：按傳統(tǒng)制造玻璃的工藝將處在熔融狀態(tài)的石英玻璃的純凈組分直接制造成光纖。2.汽相氧化過(guò)程：

高純度金屬鹵化物(如SiCl4和GeCl4)與氧反應(yīng)生成SiO2微粒(通過(guò)四種不同的方法)，將微粒收集在玻璃容器的表面，燒結(jié)(在尚未熔化的狀態(tài)將SiO2轉(zhuǎn)化成玻璃體)制成預(yù)制棒，拉絲成纖。45光纖制造兩種基本方法45原料提純(石英玻璃材料):

精餾法:利用被提純物質(zhì)與雜質(zhì)的沸點(diǎn)不同來(lái)清除雜質(zhì);吸附法:利用被提純物質(zhì)與雜質(zhì)的化學(xué)鍵極性差異,選擇適當(dāng)?shù)奈絼┻M(jìn)行選擇性吸附分離,達(dá)到清除雜質(zhì)的目的;46原料提純(石英玻璃材料):46直接熔化法：雙坩堝法纖芯坯料棒內(nèi)坩堝包層坯料棒纖芯玻璃外坩堝熔爐拉制光纖(到拉絲機(jī))包層玻璃直接熔化法：可用于制造石英光纖、鹵化物光纖和硫?qū)俟饫w具有產(chǎn)量大、可連續(xù)制造的優(yōu)點(diǎn)但坯料棒熔化過(guò)程中容易帶來(lái)雜質(zhì)，它的最低損耗值為5dB/km47直接熔化法：雙坩堝法纖芯坯料棒內(nèi)坩堝包層坯料棒纖芯外光纖預(yù)制棒生產(chǎn)最常使用的工藝是兩步法：第一步采用四種氣相沉積工藝，即：外氣相沉積(OutsideVapourDeposition-OVD)、軸向氣相沉積(VapourAxial

Deposition-VAD)、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(ModifiedChemicalVapourDeposition-MCVD)、等離子化學(xué)氣相沉積(PlasmaChemicalVapourDeposition-PCVD)中的任一工藝來(lái)生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的芯棒；第二步是在氣相沉積獲得的芯棒上施加外包層制成大光纖預(yù)制棒。

48光纖預(yù)制棒生產(chǎn)最常使用的工藝是兩步法：48汽相氧化法：外部汽相氧化法(OVPO)餌棒粉層狀預(yù)制棒噴嘴玻璃微粒粉層沉積粉狀預(yù)制棒剖面芯包層粉狀預(yù)制棒加熱爐1400度玻璃預(yù)制棒預(yù)制棒燒結(jié)拉制光纖加熱爐玻璃預(yù)制棒1970年康寧第一根損耗小于20dB/km的光纖1.預(yù)制棒有空洞2.預(yù)制棒長(zhǎng)度一定3.使用氫氧焰，光纖所含的OH-

較高49汽相氧化法：外部汽相氧化法(OVPO)餌棒粉層狀噴嘴玻璃微汽相軸向沉積法(VAD)推進(jìn)機(jī)馬達(dá)馬達(dá)輸送桿透明預(yù)制棒容器環(huán)狀加熱器疏松的預(yù)制棒真空泵紅外熱成像儀玻璃微粒反應(yīng)室噴燈口優(yōu)點(diǎn)：1.預(yù)制棒不再具有空洞2.預(yù)制棒可以任意長(zhǎng)3.沉積室和熔融室緊密相連，可以保證制作環(huán)境清潔4.沒(méi)有使用氫氧焰，單模光纖所含的OH-

較低，因此損耗較低在0.2~0.4dB/km1977年日本開(kāi)發(fā)50汽相軸向沉積法(VAD)推進(jìn)機(jī)馬達(dá)馬達(dá)輸送桿透明預(yù)制棒容改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD)貝爾實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，可用于制造低損耗梯度折射率光纖玻璃粉層沉積初步燒結(jié)加強(qiáng)熱成實(shí)心棒燒結(jié)后，纖芯由汽相沉積材料構(gòu)成，包層由原始的石英管構(gòu)成反應(yīng)物質(zhì)金屬鹵化物蒸汽+氧氣粉塵狀生成物排氣口SiO2餌管燒結(jié)后的玻璃粉層沉積物來(lái)回移動(dòng)的噴燈H-O51改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD)貝爾實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，可用于制造等離子體活性化學(xué)汽相沉積法(PCVD)飛利浦提出1978年應(yīng)用于量產(chǎn)熔融石英管SiCl4+O2+參雜物質(zhì)反應(yīng)物質(zhì)排氣口低壓工作的等離子體玻璃層快速來(lái)回移動(dòng)的微波諧振腔(2.45GHz，8米/分鐘)1000~1200度直接玻璃沉積不需高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)管不易變形可快速移動(dòng)，沉積厚度減少，有利于控制折射率分布沉積效率高、沉積速度快有利于消除包層沉積過(guò)程中的微觀不均勻52等離子體活性化學(xué)汽相沉積法(PCVD)飛利浦提出熔融石英管光纖拉絲:將預(yù)制棒直徑縮小，且保持芯包比和折射率分布恒定的操作稱為光纖拉絲。拉絲過(guò)程中要對(duì)裸光纖施加預(yù)涂覆層保護(hù)。涂覆層既可以保護(hù)光纖的機(jī)械強(qiáng)度、隔離外界潮濕，又可以避免外應(yīng)力引起光纖的微彎損耗。此外，高速拉絲還應(yīng)注意光纖的充分冷卻，消除光纖中的殘余內(nèi)應(yīng)力。

53光纖拉絲:53光纖預(yù)制棒置備好之后進(jìn)行光纖拉絲光纖拉絲機(jī)d=10~25mm;L=60~120cm精密輸送機(jī)構(gòu)夾具預(yù)制棒拉絲爐光纖粗細(xì)監(jiān)測(cè)儀裸光纖涂覆機(jī)已涂覆光纖光纖卷繞54光纖預(yù)制棒置備好之后進(jìn)行光纖拉絲光纖拉絲機(jī)d=1機(jī)械手MechanicalhandleCapstan對(duì)中卡頭Three-jawchuckModifiedChemicalVaporDeposition高溫爐Graphitefurnace測(cè)溫儀Pyrometer分離及沉積處理Separatedeposition測(cè)徑儀FiberdiameterGauge空氣凈化系統(tǒng)ClearAirSystem機(jī)械手Mechanicalhandle涂杯Coatcup對(duì)中itioncentercontrol光固化vioietCuringSystem涂杯Coatcup對(duì)中itioncentercontrol光固化UltravioietCuringSystem對(duì)中itioncentercontrol熱固化UltravioietCuringSystem涂杯Coatcup對(duì)中itioncentercontrol熱固化UltravioietCuringSystem氣相色譜VaporPhasechromatogrameter基座高溫爐配重排除尾氣55機(jī)械手MechanicalhandleCapstan

光纖的機(jī)械和溫度特性1)光纖的抗拉強(qiáng)度很高，接近金屬的抗拉強(qiáng)度2)光纖的延展性(1%)比金屬差(20%)3)當(dāng)光纖內(nèi)存在裂紋、氣泡或雜物，在一定張力下容易斷裂4)光纖遇水容易斷裂且損耗增大5)在低溫下?lián)p耗隨溫度降低而增加需要增強(qiáng)機(jī)械性能、需要防水56光纖的機(jī)械和溫度特性1)光纖的抗拉強(qiáng)度很高，接近金屬的抗光纜的基本結(jié)構(gòu)光纜一般由纜芯、加強(qiáng)元件和護(hù)層三部分組成。纜芯：由單根或多根光纖芯線組成，有緊套和松套兩種結(jié)構(gòu)。緊套光纖有二層和三層結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)元件：用于增強(qiáng)光纜敷設(shè)時(shí)可承受的負(fù)荷。一般是金屬絲或非金屬纖維。護(hù)層：具有阻燃、防潮、耐壓、耐腐蝕等特性，主要是對(duì)已成纜的光纖芯線進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)敷設(shè)條件可由鋁帶/聚乙烯綜合縱包帶粘界外護(hù)層、鋼帶（或鋼絲）鎧裝和聚乙烯護(hù)層等組成。57光纜的基本結(jié)構(gòu)光纜一般由纜芯、加強(qiáng)元件和護(hù)層三部分組

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。2.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。3.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。58

光纜的種類

1.按敷設(shè)方式分有：自承重架空光纜光纜的制造：

光纜的制造過(guò)程一般分以下幾個(gè)過(guò)程：光纖的篩選：選擇傳輸特性優(yōu)良和張力合格的光纖。

光纖的染色：應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的全色譜來(lái)標(biāo)識(shí)，要求高溫不退色不遷移。

二次擠塑：選用高彈性、低膨脹系數(shù)的塑料擠塑成一定尺寸的松套管，將光纖納入并填入防潮防水的凝膠。

光纜絞合：將數(shù)根擠塑好松套管的光纖與加強(qiáng)單元絞合在一起。

光纜外護(hù)套：在絞合的光纜外加一層護(hù)套。59光纜的制造：59光纜對(duì)光纖特性的影響1.改善光纖的溫度特性虛線：光纖自身的特性曲線實(shí)線：成纜后的特性曲線2.增加機(jī)械強(qiáng)度由于光纜結(jié)構(gòu)中加入了加強(qiáng)構(gòu)件、護(hù)套、甚至鎧裝層等，因此其斷點(diǎn)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于光纖；不僅如此，光纜的抗側(cè)壓、抗沖擊和抗扭曲性能都有明顯增強(qiáng)3.成纜的附加損耗不良的成纜工藝，把光纖制成光纜后，會(huì)帶來(lái)附加損耗，

(比如說(shuō)不良應(yīng)力造成微彎)稱之為成纜損耗60光纜對(duì)光纖特性的影響60層絞式層絞式光纜的結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)方式，故又稱為古典式光纜。61層絞式層絞式光纜的結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)方式，故又稱為古66262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(gè)空槽可放置5~10根一次涂覆光纖。63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6束管式束管式結(jié)構(gòu)的光纜近年來(lái)得到了較快的發(fā)展。它相當(dāng)于把松套管擴(kuò)大為整個(gè)纜芯，成為一個(gè)管腔，將光纖集中松放在其中。64束管式束管式結(jié)構(gòu)的光纜近年來(lái)得到了較快的發(fā)展。它相當(dāng)于把松6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，然后將幾層光纖帶疊放在一起構(gòu)成光纜芯。65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6

中心管式—帶狀光纜帶狀光纜特點(diǎn)

帶狀光纜具有外徑小、芯數(shù)大、便于集中熔接等優(yōu)點(diǎn)，可用于寬帶、高速、大容量多媒體的多網(wǎng)絡(luò)信息傳輸。

中心管式帶狀光纜適用于管道直埋與架空敷設(shè)66中心管式—帶狀光纜帶狀光纜特點(diǎn)

帶狀光纜具有外帶狀光纜特點(diǎn)帶纖矩陣疊合，光纖排列緊密有序、光纜結(jié)構(gòu)緊湊、體積小容量大。管內(nèi)填充專用油膏，防水防潮，彎曲時(shí)光纖受力小。光纖整帶熔接，接續(xù)簡(jiǎn)便效率高。67帶狀光纜特點(diǎn)帶纖矩陣疊合，光纖排列緊密有序、光纜結(jié)帶狀光纜的結(jié)構(gòu)聚乙烯外護(hù)套鋼絲增強(qiáng)件聚烯烴細(xì)繩聚乙烯內(nèi)護(hù)套紙1212陣列（每12根光纖熔在一條塑料帶內(nèi)）68帶狀光纜的結(jié)構(gòu)聚乙烯外護(hù)套鋼絲增強(qiáng)件聚烯烴帶狀光纜的制造過(guò)程光纖篩選：選擇傳輸特性優(yōu)良和張力合格的光纖。光纖配置：中心管式帶狀光纜結(jié)構(gòu)為大芯數(shù)光纜提供了最經(jīng)濟(jì)有效的配置，以4、6、8、12光纖帶為基帶，可生產(chǎn)48—216芯各種芯數(shù)不同規(guī)格的帶狀光纜。光纖染色：應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的全色譜來(lái)標(biāo)識(shí)，要求高溫不退色不遷移。光纖色譜為藍(lán)、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、海藍(lán)，光纖帶號(hào)由1—18數(shù)字字母噴印在光纖帶上予以識(shí)別。69帶狀光纜的制造過(guò)程69疊合為矩陣：光纖帶按序疊合為矩陣，以一定的扭絞節(jié)距均勻置于松套管內(nèi)，用以減少光纜彎曲時(shí)纖芯所受的張力。管內(nèi)填充特種油膏：起阻水及保護(hù)光纖帶作用。松套管外依次是阻水帶、縱包軋紋鋼塑復(fù)合帶，黑色高密度聚乙烯外套中兩邊平行放置單根高強(qiáng)度加強(qiáng)鋼絲。70疊合為矩陣：光纖帶按序疊合為矩陣，以一定的扭絞節(jié)距均勻置于松中心管式帶狀光纜71中心管式帶狀光纜71指標(biāo)名稱指

標(biāo)短

暫長(zhǎng)

期抗張力3000N1000N彎曲半徑有負(fù)載20—25倍外徑無(wú)負(fù)載10—15倍外徑抗側(cè)壓1000N/10cm800N/10cm溫度范圍-30℃—+60℃7272層絞式帶狀光纜結(jié)構(gòu)：此光纜系中心金屬加強(qiáng)件,PBT松套管（或PE填充繩）SZ層絞、纜芯充油、尼龍紗捆扎、阻水帶包扎、鋁塑復(fù)合帶縱包、PE內(nèi)護(hù)層、鋼帶皺紋鎧裝、聚乙烯外護(hù)套。73層絞式帶狀光纜結(jié)構(gòu)：73GYSTA53-iD(j)SS0～S4束管數(shù)/直徑（mm）1/12根/2.0～3.2光纖數(shù)（i）4～144加

強(qiáng)

件材料鍍鋅(磷化)鋼絲直徑/根數(shù)￠2.0～3.0阻水層油膏+阻水帶內(nèi)護(hù)層聚乙烯阻水層油膏或熱熔膠鎧裝層鋁塑和鋼塑復(fù)合帶外護(hù)套聚乙烯厚度（mm）2.0±0.2光纜外徑（mm）￠15～25光纜重量（kg/km）190～2507474

層絞式帶狀光纜結(jié)構(gòu)圖

75

層絞式帶狀光纜結(jié)構(gòu)圖

75指標(biāo)名稱指

標(biāo)短

暫長(zhǎng)

期抗張力3000N1000N彎曲半徑有負(fù)載20—25倍外徑無(wú)負(fù)載10—15倍外徑抗側(cè)壓1000N/10cm800N/10cm溫度范圍-30℃—+60℃

層絞式帶狀光纜性能指標(biāo)76層絞式帶狀光纜性能指標(biāo)76光纜型號(hào)GYSTAGYSTY53GYSTA53GYSTA33光纖芯數(shù)4-1728光纜外徑8-6010-6810-6810-70光纜重量300-2000365-2500340-2500787-3000允許最大拉力50006000600020000允許最大壓力1000200020003000

幾種光纜的相關(guān)指標(biāo)77光纜型號(hào)GYSTAGYSTY53GYSTA53GYSTA33

其它光纜

日本古河公司對(duì)幾種防鼠非金屬光纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，只有用FRP鎧裝的光纜和用較多玻璃纖維（至少1.5mm厚）鎧裝的光纜才能達(dá)到防鼠要求。而用雙層玻璃絲帶和采用半芳香族聚酰胺護(hù)層的光纜不能達(dá)到防鼠要求。日本住友公司將一種合成辣椒素微囊混于護(hù)套中，然后在表面擠上一層普通聚乙烯，既能防鼠，又大大提高了操作安全性及敷設(shè)方便性。1、無(wú)金屬防鼠光纜78

其它光纜

日本古河公司對(duì)幾種防

2、半松套光纜

—阿爾卡特公司推出一種半松套結(jié)構(gòu)光纜。將松套管尺寸盡可能縮小，但仍保持光纖處于可以自由運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，就構(gòu)成半松套單元。因?yàn)槠胀ㄋ商坠懿牧咸玻胨商讍卧捎梅浅＼浀臒崴芰献鎏坠?。再將半松套單元與干式阻水材料一起放入中心管中，即可構(gòu)成144芯半松套光纜，其外徑僅為13mm。經(jīng)測(cè)試，該光纜各方面性能良好，而接入時(shí)間比松套層絞光纜節(jié)約33％。該光纜可用于需要高芯數(shù)而空間有限的管道中。若將護(hù)套料改為阻燃材料，可做成豎井級(jí)室內(nèi)纜。而加上鋼帶鎧裝可作直埋纜使用。79

2、半松套光纜

—阿爾卡特公司推出一種半松套結(jié)構(gòu)光纜。將松3、防彈光纜光纜采用雙層鋼塑護(hù)層加上雙層芳綸防彈帶可以實(shí)現(xiàn)防彈。在架空光纜中使用鋼帶還可以防止護(hù)套回縮和防潮。803、防彈光纜光纜采用雙層鋼塑護(hù)層加上雙層芳綸防彈帶可以實(shí)現(xiàn)防

4、光纖／銅線混合纜

—西康推出了一種稱作Dualcom的光纖和對(duì)絞線的混合纜，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是去掉了加強(qiáng)芯，以銅線和鋼帶作為抗拉元件。該光纜主要用于FTTC系統(tǒng)，其中光纖用來(lái)傳輸信號(hào)，對(duì)絞線用來(lái)供電。若護(hù)套改為阻燃材料，則可以用作室內(nèi)纜。81

4、光纖／銅線混合纜

—西康推出了一種稱作Dualcom的

光纜的施工

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。82

光纜的施工

光纜的戶外施工：

較長(zhǎng)距離的光纜敷設(shè)最1.戶外架空光纜施工A.吊線托掛架空方式，這種方式簡(jiǎn)單便宜，應(yīng)用廣泛，但掛鉤加掛、整理較費(fèi)時(shí)。B.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)。C.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。D.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)線干上要余留一段用于伸縮的光纜。E.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)一般要每公里有3個(gè)接地點(diǎn)，甚至選用非金屬光纜。831.戶外架空光纜施工A.吊線托掛架空方式，這種方式簡(jiǎn)單便

2.戶外管道光纜施工

A.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。B.計(jì)算好布放長(zhǎng)度，一定要有足夠的預(yù)留長(zhǎng)度。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(kāi)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。F.管道光纜也要注意可靠接地。

84

2.戶外管道光纜施工

A.施工前應(yīng)核對(duì)管道占用情況，3.直接地埋光纜的敷設(shè)A.直埋光纜溝深度要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行挖掘.B.不能挖溝的地方可以架空或鉆孔預(yù)埋管道敷設(shè)。C.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。D.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。E.敷設(shè)完成后，應(yīng)盡快回土覆蓋并夯實(shí)。

853.直接地埋光纜的敷設(shè)A.直埋光纜溝深度要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行挖

4.建筑物內(nèi)光纜的敷設(shè)：

A.垂直敷設(shè)時(shí)，應(yīng)特別注意光纜的承重問(wèn)題，一般每?jī)蓪右獙⒐饫|固定一次。

B.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。

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4.建筑物內(nèi)光纜的敷設(shè)：

A.垂直敷設(shè)時(shí)，應(yīng)特

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(lái)選擇光纜的外護(hù)套。

1.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。

2.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(wú)毒和無(wú)煙的類型(Riser)。

87

光纜的選用

光纜的選用除了根據(jù)光纖芯數(shù)和光纖種3.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(guò)2km可用中繼或選用單模光纜。883.樓內(nèi)垂直布纜時(shí)，可選用層絞式光纜(Distribu

實(shí)際使用的光纜分類

分類方法

光纜種類按所使用的光纖分類單模光纜、多模光纜、（階躍型、漸變型）按纜芯結(jié)構(gòu)劃分層絞式、骨架式、大束管式、帶式、單元式按外護(hù)套結(jié)構(gòu)分類無(wú)鎧裝、鋼帶鎧裝、鋼絲鎧裝按光纜中有無(wú)金屬分類有金屬光纜、無(wú)金屬光纜按維護(hù)方式分類充油光纜、充氣光纜按敷設(shè)方式分類直埋光纜、管道光纜、架空光纜、水底光纜按適用范圍分類中繼光纜、海底光纜、用戶光纜、局內(nèi)光纜、長(zhǎng)途光纜89實(shí)際使用的光纜分類分類方法光纖光纜的結(jié)構(gòu)與分類90光纖光纜的結(jié)構(gòu)與分類1

一、光纖的結(jié)構(gòu)二、光纖的分類三、光纜的結(jié)構(gòu)四、光纜的分類91一、光纖的結(jié)構(gòu)2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(duì)材料進(jìn)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(hù)裸纖而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮樹(shù)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(guò)二次涂敷的裸光纖稱為光纖芯線。

92光纖的結(jié)構(gòu)纖芯位于光纖中心，直徑2a為5～75μm,作用是

一次涂覆層

纖芯

包層

套層一次涂覆層包層纖芯套層光纖的結(jié)構(gòu)示意圖93

二、光纖分類根據(jù)光纖的折射率、光纖材料、傳輸模式、光纖用途和制造工藝，有如下幾種分類方法：

1．階躍型和梯度型光纖(根據(jù)光纖的折射率分布函數(shù))階躍光纖的纖芯與包層間的折射率階躍變化的，即纖芯內(nèi)的折射率分布大體上是均勻的，包層內(nèi)的折射率分布也大體均勻，均可視為常數(shù)，但是纖芯和包層的折射率不同，在界面上發(fā)生突變。梯度光纖纖芯內(nèi)的折射率不是常量，而是從中心軸線開(kāi)始沿徑向大致按拋物線形狀遞減，中心軸折射率最大。94二、光纖分類5

2．按材料分類

(1)高純度石英(SiO2)玻璃纖維。這種材料的光損耗比較小，在波長(zhǎng)λ＝1.2μm時(shí)、最低損耗約為0.47dB/km。

(2)多組分玻璃光纖用常規(guī)玻璃制成，損耗也很低。如硼硅酸鈉玻璃光纖，在波長(zhǎng)λ＝0.84μm時(shí)，最低損耗為3.4dB/km。

(3)塑料光纖。用人工合成導(dǎo)光塑料制成，其損耗較大。當(dāng)λ＝0.63μm時(shí)，損耗高達(dá)100～200dB/km；但重量輕，成本低，柔軟性好，適用于短距離導(dǎo)光。

952．按材料分類63．按傳輸模數(shù)分類

(1)單模光纖

單模光纖纖芯直徑僅有幾微米，接近光的波長(zhǎng)。單模光纖通常是指躍變光纖中，內(nèi)芯尺寸很小，光纖傳輸模數(shù)很少，原則上只能傳送一種模數(shù)的光纖，常用于光纖傳感器。這類光纖傳輸性能好、頻帶很寬，具有較好的線性度；但因內(nèi)芯尺寸小，難以制造和耦合。

(2)多模光纖。

多模光纖纖芯直徑約為50μm，纖芯直徑遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)。通常是指躍變光纖中，內(nèi)芯尺寸較大，傳輸模數(shù)很多的光纖。這類光纖性能較差，帶寬較窄；但由于芯子的截面積大，容易制造、連接耦合比較方便，也得到了廣泛應(yīng)用。

963．按傳輸模數(shù)分類

(1)單模光纖

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）

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）

按光纖傳輸模式數(shù)劃分芯徑

多模光纖（MMF）97光纖的分類光纖的纖芯折射率剖面分布2b2b2b2c2a2a2a

nnnn1n1n1n2n2n2n3

0abr0abr0acbr（a）階躍光纖（b）漸變光纖（c）W型光纖

98光纖的纖芯折射率剖面分布階躍型光纖（SIF）：纖芯折射率呈均勻分布，纖芯和包層相對(duì)折射率差Δ為1%～2%。漸變型光纖（GIF）：纖芯折射率呈非均勻分布，在軸心處最大，而在光纖橫截面內(nèi)沿半徑方向逐漸減小，在纖芯與包層的界面上降至包層折射率n2。

W型光纖（雙包層光纖）：在纖芯與包層之間設(shè)有一折射率低于包層的緩沖層，使包層折射率介于纖芯和緩沖層之間?？梢詫?shí)現(xiàn)在1.3～1.6μm之間色散變化很小的色散平坦光纖或把零色散波長(zhǎng)移到1.55μm的色散位移光纖。

99階躍型光纖（SIF）：纖芯折射率呈均勻分布，纖芯和包層相對(duì)折

單模光纖

指在工作波長(zhǎng)中，只能傳輸一個(gè)傳播模式的光纖，通常簡(jiǎn)稱為單模光纖

（SMF：SingleModeFiber）。目前，在有線電視和光通信中，是應(yīng)用最廣泛的光纖。

由于光纖的纖芯很細(xì)（約10μm）而且折射率呈階躍狀分布，當(dāng)歸一化頻率V參數(shù)＜2.4時(shí)，理論上，只能形成單模傳輸。100

單模光纖

指在工作波長(zhǎng)中，只能傳

單模光纖

SMF沒(méi)有多模色散，不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬，再加上SMF的材料色散和結(jié)構(gòu)色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使傳輸頻帶更加拓寬。

SMF中，因摻雜物不同與制造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖（DePr-essedCladFiber），其包層形成兩重結(jié)構(gòu)，鄰近纖芯的包層，較外側(cè)包層的折射率還低。

101

單模光纖

SMF沒(méi)有多模色散，不僅傳輸頻帶較

多模光纖

將傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖稱作多模光纖。纖芯直徑為50μm，由于傳輸模式可達(dá)幾百個(gè)，與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。曾用于有線電視和通信系統(tǒng)的短距離傳輸。自從出現(xiàn)SMF光纖后，似乎形成歷史產(chǎn)品。但實(shí)際上，由于MMF較SMF的芯徑大且與局域網(wǎng)等光源結(jié)合容易，更有優(yōu)勢(shì)。所以，在短距離通信領(lǐng)域中MMF仍在重新受到重視。

102

多模光纖

將傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖

多模光纖

MMF按折射率分布進(jìn)行分類時(shí)，有：漸變（GI）型和階躍（SI）型兩種。從幾何光學(xué)角度來(lái)看，漸變型在纖芯中前進(jìn)的光束呈現(xiàn)以蛇行狀傳播。由于，光的各個(gè)路徑所需時(shí)間大致相同。所以，傳輸容量較SI型大。SI型MMF光纖的折射率分布，纖芯折射率的分布是相同的，但與包層的界面呈階梯狀。由于SI型光波在光纖中的反射前進(jìn)過(guò)程中，產(chǎn)生各個(gè)光路徑的時(shí)差，致使射出光波失真，其結(jié)果是傳輸帶寬變窄，目前SI型MMF應(yīng)用較少。

103

多模光纖

MMF按折射率分布進(jìn)行分類時(shí)，有：漸變（單模光纖相比，多模光纖芯徑大，便于接續(xù)；但其衰減系數(shù)大，帶寬小，故目前多模光纖在通信方面只適用于短距離、小容量的數(shù)據(jù)和模擬光信息傳輸。多模光纖用于檢測(cè)系統(tǒng)。104單模光纖相比，多模光纖芯徑大，便于接續(xù)；但其衰減系數(shù)大，帶寬特殊光纖：

紅外光纖

作為光通信領(lǐng)域所開(kāi)發(fā)的石英系列光纖的工作波長(zhǎng)，盡管用在較短的傳輸距離，也只能用于2μm以下。為能在更長(zhǎng)的紅外波長(zhǎng)領(lǐng)域工作，所開(kāi)發(fā)的光纖稱為紅外光纖。

紅外光纖（InfraredOpticalFiber）主要用于光能傳送。例如有：溫度計(jì)量、熱圖像傳輸、激光手術(shù)刀醫(yī)療、熱能加工等等，普及率尚低。105特殊光纖：紅外光纖

作為光通信領(lǐng)域所

復(fù)合光纖

復(fù)合光纖（CompoundFiber）是指在二氧化硅原料中，再適當(dāng)混合諸如氧化鈉、氧化硼、氧化鉀等氧化物的多成分玻璃作成的光纖。特點(diǎn)是多成分玻璃比石英的軟化點(diǎn)低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫(yī)療業(yè)務(wù)的光纖內(nèi)窺鏡。

106

復(fù)合光纖

復(fù)合光纖（CompoundFiber氟化物光纖氟化物光纖（FluorideFiber）是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料包括氟化鋁、氟化鋇、氟化鑭、氟化鈉等氟化物玻璃原料。簡(jiǎn)稱為ZBLAN。主要工作在2～10μm波長(zhǎng)的光傳輸業(yè)務(wù)。

107氟化物光纖氟化物光纖（FluorideFiber）是由氟氟化物光纖由于ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性，正在進(jìn)行著用于長(zhǎng)距離通信光纖的可行性開(kāi)發(fā)，例如：其理論上的最低損耗，在3μm波長(zhǎng)時(shí)可達(dá)dB／km，而石英光纖在1.55μm時(shí)卻在0.15～0.16dB/Km之間。

目前，ZBLAN光纖由于難于降低散射損耗，只能用在2.4～2.7μm的溫敏器和熱圖像傳輸，尚未廣泛實(shí)用。

為了利用ZBLAN進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，正在研制1.3μm的摻鍺光纖放大器（PDFA）。108氟化物光纖由于ZBLAN具有超低損耗光纖的

塑包光纖

塑包光纖（PlasticCladFiber）是將高純度的石英玻璃作成纖芯，而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較，具有纖芯粗、數(shù)值孔徑（N.A.）高的特點(diǎn)。因此，易與發(fā)光二極管LED光源結(jié)合，損耗也較小。所以，非常適用于局域網(wǎng)（LAN）和近距離通信。

109

塑包光纖

塑包光纖（PlasticClad

塑料光纖

將纖芯和包層都用塑料（聚合物）作成的光纖。早期產(chǎn)品主要用于裝飾和導(dǎo)光照明及近距離光路的光通信中。

原料主要是有機(jī)玻璃（PMMA）、聚苯乙?。≒S）和聚碳酸酯（PC）。損耗一般每km可達(dá)幾十dB。為了降低損耗正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用氟索系列塑料。110

塑料光纖

將纖芯和包層都用塑料（聚合物）作成的光塑料光纖由于塑料光纖（PlasticOpticalfiber）的纖芯直徑為1000μm，比單模石英光纖大100倍，接續(xù)簡(jiǎn)單，而且易于彎曲施工容易。近年來(lái)，加上寬帶化的進(jìn)度，作為漸變型（GI）折射率的多模塑料光纖的發(fā)展受到了社會(huì)的重視。在汽車內(nèi)部局域網(wǎng)中應(yīng)用較快，未來(lái)在家庭局域網(wǎng)中也可能得到應(yīng)用。

111塑料光纖由于塑料光纖（PlasticOptical

色散位移光纖單模光纖的工作波長(zhǎng)在1.3μm時(shí)，模場(chǎng)直徑約9μm，其傳輸損耗約0.3dB／km。此時(shí)，零色散波長(zhǎng)恰好在1.3μm處。

石英光纖中，從原材料上看1.55μm段的傳輸損耗最小（約0.2dB／km）。由于

現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的摻鉺光纖放大器（EDFA）是工作在1.55μm波段的，如果在此波段也能實(shí)現(xiàn)零色散，就更有利于1.55μm波段的長(zhǎng)距離傳輸。112色散位移光纖單模光纖的工作波長(zhǎng)在

色散位移光纖巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結(jié)構(gòu)色散的合成抵消特性，就可使原在1.3μm段的零色散，移位到1.55μm段也構(gòu)成零色散。因此，被命名為色散位移光纖（DSF：DispersionShifted

Fiber）。

113色散位移光纖巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與色散位移光纖在光通信的長(zhǎng)距離傳輸中，光纖色散為零是重要的，但不是唯一的。其它性能還有損耗小、接續(xù)容易、成纜化容易和工作中的特性變化?。ò◤澢⒗旌铜h(huán)境變化影響）。DSF就是在設(shè)計(jì)中，綜合考慮這些因素。

114色散位移光纖在光通信的長(zhǎng)距離傳輸中，光纖色散為零是

色散平坦光纖

色散移位光纖（DSF）是將單模光纖設(shè)計(jì)零色散位于1.55μm波段的光纖。而色散平坦光纖卻是將從1.3μm到1.55μm的較寬波段的色散，都能作到很低，幾乎達(dá)到零色散的光纖稱作DFF。115

色散平坦光纖

色散移位光纖（

色散平坦光纖

由于DFF要作到1.3μm～1.55μm范圍的色散都減少。就需要對(duì)光纖的折射率分布進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

不過(guò)這種光纖對(duì)于波分復(fù)用（WDM）的線路卻是很適宜的。由于DFF光纖的工藝比較復(fù)雜，費(fèi)用較貴。今后隨著產(chǎn)量的增加，價(jià)格也會(huì)降低。116

色散平坦光纖

由于DFF要作到1.3μm～1.5

色散補(bǔ)償光纖

對(duì)于采用單模光纖的干線系統(tǒng)，多數(shù)是利用1.3μm波段色散為零的光纖構(gòu)成的。可是，如果能在1.3μm零色散的光纖上也能令1.55μm波長(zhǎng)工作，將是非常有益的。在1.3μm零色散的光纖中1.55μm波段的色散約有16ps／km／nm之多。

117

色散補(bǔ)償光纖

對(duì)于采用單模光纖的干線色散補(bǔ)償光纖如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符號(hào)相反的光纖，就可使整個(gè)光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補(bǔ)償光纖（DCF：DisPersionCompe-nsationFiber）。

DCF與標(biāo)準(zhǔn)的1.3μm零色散光纖相比，纖芯直徑更細(xì)，而且折射率差也較大。

DCF也是WDM光線路的重要組成部分。118色散補(bǔ)償光纖如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符

抗惡環(huán)境光纖

通信用光纖通常的工作環(huán)境溫度可在-40～＋60℃之間，設(shè)計(jì)時(shí)也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下，對(duì)于更低溫或更高溫以及能遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環(huán)境下，也能工作的光纖則稱作抗惡環(huán)境光纖。

一般為了對(duì)光纖表面進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，多涂覆一層塑料?？墒请S著溫度升高，塑料保護(hù)功能有所下降，致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料，如聚四氟乙?。═eflon）等樹(shù)脂，即可工作在300℃環(huán)境。也有在石英玻璃表面涂覆鎳和鋁等金屬的，這種光纖則稱為耐熱光纖。119

抗惡環(huán)境光纖

通信用光纖通

抗惡環(huán)境光纖

當(dāng)光纖受到輻射線的照射時(shí)，光損耗會(huì)增加。這是因?yàn)槭⒉Ａв龅捷椛渚€照射時(shí)，玻璃中會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷（也稱作色心：ColourCenter），尤在0.4～0.7μm波長(zhǎng)時(shí)損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃，就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖（RadiationResista-ntFiber），多用于核發(fā)電站的監(jiān)測(cè)用光纖維鏡等。120

抗惡環(huán)境光纖

當(dāng)光纖受到輻射線的

密封涂層光纖

為了保持光纖的機(jī)械強(qiáng)度和損耗的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，而在玻璃表面涂裝碳化硅