光缆熔接流程培训 PDF

光缆熔接培训 PDF 光缆接续基础知识培训材料 二OO八年十二月 光纤和光缆基础知识 a 光纤 光纤为光导纤维的简称光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的以光波为载频光导纤维为传输介质的一种通信方式。概括地说光纤通信有以下优点传输频带宽通信容量大损耗低不受电磁干扰线径细重量轻资源丰富。 1. 光纤结构 光纤Optical Fiber是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高损耗比包层更低光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离并起一定的机械保护作用。图1示出光纤的外形。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2光能量在光纤中传输的必要条件是n1n2。 图1 光纤的外形 ? 光纤类型 光纤种类很多这里只讨论作为信息传输波导用的由高纯度石英SiO2制成的光纤。实用光纤主要有三种基本类型这些光纤的主要特征如下。 突变型多模光纤 Step-Index Fiber SIF 纤芯折射率为n1保持不变到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a5080μm光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播特点是信号畸变大。 渐变型多模光纤 Graded-Index Fiber GIF在纤芯中心折射率最大为n1沿径向r向外围逐渐变小 50μm光线以正弦形状沿纤芯中心轴线直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a为 方向传播特点是信号畸变小。 单模光纤 Single-Mode Fiber SMF 如图2c 折射率分布和突变型光纤相似纤芯直径只有810μm光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式两个偏振态简并所以称为单模光纤其信号畸变很小。 光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁场场形或者说是光场场形HE。各种场形都是光波导中经过多次的反射和干涉的结果。各种模式是不连续的离散的。由于驻波才能在光纤中稳定的存在它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的光场即各种光斑。若是一个光斑我们称这种光纤为单模光纤若为两个以上光斑我们称之为多模光纤。 相对于单模光纤而言突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大可以容纳数百个模式所以称为多模光纤。渐变型多模光纤和单模光纤包层外径2b都选用125μm。实际上根据应用的需要可以设计折射率介于SIF和GIF之间的各种准渐变型光纤。 3. 光纤种类和应用 2. 光纤种类 a 多模光纤 在一定的工作波长下850nm/1300nm有多个模式在光纤中传输这种光纤称之为多模光纤。由于色散或像差因此这种光纤的传输性能较差频带较窄传输容量也比较小距离比较短。 ? 结构 通常光纤的纤芯用来导光包层保证光全反射只发生在芯内涂覆层则为保护光纤不受外界作用和吸收诱发微变的剪切应力。 ? 种类 A. 梯度型多模光纤 梯度型多模光纤包括Ala、Alb、Alc和Ald类型。梯度型多模光纤的性能比阶跃型多模光纤性能要好得多。一般在直径包括缓冲护套相同的情况下梯度型多模光纤的芯径大大小于阶跃型多模光纤这就赋予梯度型多模光纤更好的抗弯曲性能。 B. 阶跃型多模光纤 阶跃型多模光纤A2、A3和A4三类九个品种。由于这些多模光纤具有大的纤芯和大的数值孔径所以它们可更为有效地与非相干光源例如发光二极管LED耦合。链路接续可通过价格低廉的注塑型连接器从而降低整个网络建设费用。因此阶跃型多模光纤特别是A4类塑料光纤将在短距离通信中扮演着重要的角色 b 单模光纤 单模光纤只传输主模也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式色散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用于大容量长距离的光纤通讯。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。 ? 结构 单模光纤具有小的芯径以确保其传输单模但是其包层直径要比芯径大十多倍以避免光损耗。单模光纤结构的各部分作用与多模光纤类似 4 B1.1类单模光纤的结构尺寸参数 光 纤 类 别 B1.1 1310模场直径 μm 包层直径 μm 1310nm芯同心度误差 μm 包层不圆度 涂覆层直径未着色 μm 涂覆层直径着色 μm 包层/涂覆层同心度误差μm 8.69.5?0.7 125?1 ?0.8 ?2 245?10 250?15 ?12.5 表5 B4类单模光纤的结构尺寸参数 光 纤 类 别 B4 1550nm模场直径 μm 包层直径 μm 1550nm芯同心度误差 μm 包层不圆度 涂覆层直径未着色 μm 涂覆层直径着色 μm 包层/涂覆层同心度误差μm 8.011.0?0.7 125?1 ?0.8 ?2 245?10 250?15 ?12.5 ? 分类 单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点人们研究出了光纤放大器、时分复用、波分复用和频分复用技术从而使单模光纤的传输距离、通信容量和传输速率进一步提高。 单模光纤的分类、名称、IEC和ITU-T命名对应关系如下 名称 ITU-T IEC 非色散位移单模光纤 G.652A、B、C B1.1和B1.3 单模光纤 色散位移单模光纤 G.653 B2 截止波长位移单模光纤 G.654 B1.2 非零色散位移单模光纤 G.655A、B B4 色散补偿单模光纤 a 非色散位移单模光纤G.652 按G.652光纤的衰减、色散、偏振模色散、工作波长范围及其在不同的传输速率的SDH系统的应用情况将G.652光纤进一步细分为G.652A、G.652B和 G.652B和低G.652C。究其实质而言G.652光纤可分为两种即常规单模光纤G.652A和水峰单模光纤G.652C。 a 常规单模光纤 常规单模光纤于1983年开始商用。常规单模光纤的性能特点是1在1310nm波长处的色散为零2在波长为1550nm附近衰减系数最小约为0.22dB/km但在1550nm附近其具有最大色散系数 3这种光纤工作波长即可选在1310nm波长区域又可选在1550 nm波长区域它的最佳工作波长在1310 nm区域。这种光纤常称为“常规”或“”单模光纤。利用常规单模光纤进行速率大于2.5Gbit/s的信号长途传输时必须采取色散补偿措施进行色散补偿并需引入更多的掺铒光纤放大器来补偿由引入色散补偿产生的损耗。 表6 常规单模光纤的性能及应用 性能 模场直径 μm 截止波长 λcc μm 零色散波长 nm 工作波长 nm 最大衰减系数 dB/km 最大色散系数 ps/nm?km 要求值 1310nm 8.69.5?0.7 λcc?1270 λc?1250 λcj?1250 1310 1310或1550 1310nm0.40 1550nm0.25 1310nm:0 1550nm:17 应用 场合 最广泛用于数据通信和模拟图像传输媒介其缺点是工作波长为1550nm时色散系数高达17ps/nm?km阻碍了高速率、远距离通信的发展。 b. 低水峰单模光纤 波分复用技术将不同速率和性质的业务分配到不同的波长在光路上进行业务量的选路和分插。 常规单模光纤G.652工作波长区窄的原因是1385nm附近高的水吸收峰。在1385nm附近常规G.652光纤中只要含有10-9量级个数的OH-离子就会产生几个分贝的衰减使其在13501450nm的频谱区因衰减太高而无法使用。从而研发出了工作波长区大大拓宽的低水峰光纤。 全波光纤与常规单模光纤G.652的折射率剖面一样。所不同的是全波光纤的生产中采用一种新的工艺几乎完全去掉了石英玻璃中的OH-离子从而消除了由OH-离子引起的附加水峰衰减。这样光纤即使暴露在氢气环境下也不会形成水峰衰减具有长期的衰减稳定性。 由于低水峰光纤的工作窗口开放出第五个低损耗传输窗口进而带来了诸多的优越性1波段宽。由于降低了水峰使光纤可在12801625nm全波段进行传输即全部可用波段比常规单模光纤G.652增加约一半同时可复用波长数也大大增多故IEC又将低水峰光纤命名B1.3光纤即波长段扩展的非色散位移单模光纤2色散小。在12801625nm全波长区光纤的色散仅为1550nm波长区的一半这样就易实现高速率、远距离传输。例如在140nm波长附近10Gbit/s速率的信号可以传输200km而无需色散补偿3改进网管。可以分配不同的业务给最适合这种业务的波长传输改进网络管理。例如在1310nm波长区传输模拟图像业务在13501450nm 波长区传输高速数据10Gbit/s业务在1450nm以上波长区传输其他业务4系统成本低。光纤可用波长区拓宽后允许使用波长间隔宽、波长精度和稳定度要求低的光源、合分波器和其他元件网络中使用有源、无源器件成本降低进而降低了系统的成本。全波光纤的性能及应用如表7所列。 表7 全波单模光纤 性能 模场直径 μm 截止波长 nm 零色散波长 λonm 工作波长 nm 最大衰减系数 dB/km 要求值 1310nm9.3?0.5 1550nm10.5?1.0 λcc?1270 λc?1250 λcj?1250 13001322 12801625 1310nm:0.35 1385nm:0.31 1550nm:0.210.25 应用 场合 这种光纤的优点是工作波长范围宽即12801625nm故其主要用于密集波分复用的城域网的传输系统它可提供120个或更多的可用信道。 b 色散位移单模光纤G.653 将最小零色散点从1310nm位移到1550nm实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致并且在掺铒光纤放大器15301565nm工作波长区域内。这种光纤非常适合于长距离单信道高速光放大系统如可在这种光纤上直接开通20Gbit/s系统不需要采取任何色散补偿措施。 c 截止波长位移单模光纤G.654 1550nm截止波长位移单模光纤是非色散位移光纤其零色散波长在1310nm附近截止波长移到了较长波长在1550nm波长区域衰减极小最佳工作波长范围为15001600nm。 因为这种光纤制造特别困难最低衰减光纤十分昂贵且很少使用。它们主要应用在传输距离很长且不能插入有源器件的无中继海底光纤通信系统。 D.非零色散位移单模光纤G.655 非零色散位移单模光纤 ITU-T G.655光纤。这种光纤是在色散位移单模光纤的基础上通过改变折射剖面结构的方法来使得光纤在1550nm波长色散不为零故其被称为“非零色散位移”单模光纤。 E.色散补偿单模光纤 色散补偿单模光纤是一种在1550nm波长处有很大的负色散的单模光纤 4. 光纤选型 以10Gbit/s速率为基础的WDM系统。在这一速率前提下采用G.655光纤的系统 的系统成本大约低50因而新敷光纤转向G.655光纤是有成本将比采用传统G.652光纤 远见卓识的决策。以2.5Gbit/s速率为基础的WDM系统将足以满足相当长时间的干线业务量需求。在这一速率前提下采用G.655光纤的必要性和急迫性没有那么强。除非G.655光纤的价格有较大幅度的降低新敷光纤继续采用G.652光纤是符合中国国情的合理的选择。 从城域网角度看为了适应未来多业务多速率的环境需求扩大可用光谱的范围新敷光纤逐渐转向价格基本相同可选用工作波长范围扩大的低水峰光纤波长扩展的非包散位移单模光纤。 二、 光缆 对光缆的基本要求是保护光纤的机械强度和传输特性防止施工过程和使用期间光纤断裂保持传输特性稳定。 2. 光缆基本要求 保护光纤固有机械强度的方法通常是采用塑料被覆和应力筛选。光纤从高温拉制出来后要立即用软塑料例如紫外固化的丙烯酸树脂进行一次被覆和应力筛选除去断裂光纤并对成品光纤用硬塑料例如高强度聚酰胺塑料进行二次被覆。 即使进行应力筛选软塑料一次被覆光纤的机械强度对于成缆的要求还是不够的。因此要用硬塑料进行二次被覆。二次被覆光纤有紧套、松套、大套管和带状线光纤四种 把一次被覆光纤装入硬塑料套管内使光纤与外力隔离是保护光纤的有效方法。在工程应用中光缆不可避免要遭受一定的拉力而伸长或者遭遇低温而收缩。松套管内的光纤要留有一定的余长使光纤受拉力或压力的作用。 3. 光缆结构和类型 光缆一般由缆芯和护套两部分组成有时在护套外面加有铠装。 1 缆芯 缆芯通常包括被覆光纤或称芯线和加强件两部分。被覆光纤是光缆的核心决定着光缆的传输特性。加强件起着承受光缆拉力的作用根据缆芯结构的特点光缆可分为四种基本型式。 层绞式 把松套光纤绕在中心加强件周围绞合而构成。这种结构的缆芯制造设备简单工艺相当成熟得 到广泛应用。采用松套光纤的缆芯可以增强抗拉强度改善温度特性。 骨架式 把紧套光缆或一次被覆光纤放入中心加强件周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。这种结构的缆芯抗侧压力性能好有利于对光纤的保护。 中心束管式 把一次被覆光纤或光纤束放入大套管中加强件配置在套管周围而构成。这种结构的加强件同时起着护套的部分作用有利于减轻光缆的重量。 带状式 把带状光纤单元放入大套管内形成中心束管式结构也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内形成骨架式或层绞式结构。带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆这种光缆已广泛应用于接入网。 2 护套 护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力。护套通常由聚乙烯或聚氯乙烯PE或PVC和铝带或钢带构成。 根据使用条件光缆又可以分为许多类型。 一般光缆有室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等。 4. 光缆特性 光缆的传输特性取决于被覆光纤。对光缆机械特性和环境特性的要求由使用条件确定。成品光缆一般要求的定性说明。 1 拉力特性 光缆能承受的最大拉力取决于加强件的材料和横截面积一般要求大于1km光缆的重量多数光缆在100400kg范围。 2 压力特性 光缆能承受的最大侧压力取决于护套的材料和结构多数光缆能承受的最大侧压力在100400kg/10cm。 3弯曲特性 实用光纤最小弯曲半径一般为2050mm光缆最小弯曲半径一般为200500mm等于或大于光纤最小弯曲半径。在以上条件下光辐射引起的光纤附加损耗可以忽略若小于最小弯曲半径附加损耗则急剧增加。 4温度特性 光纤本身具有良 ?40?在高温地好的温度特性。在我国对光缆使用温度的要求一般在低温地区为-40区为-5?60?。 5. 光缆型号和应用 1 型号的组成 ? 型号组成的内容 型号由型式和规格两大部分组成。 ? 型号组成的格式 光缆型号组成的格式如图15所示。 图15 型号组成的格式 图16 光缆型式的构成 2 型号的组成内容、代号及意义 型式由5个部分构成各部分均用代号表示如图16所示。其中结构特征指缆芯结构和光缆派生结构。 一、分类的代号 GY—通信用室野外光缆 GM—通信用移动式光缆 GJ—通信用室局内光缆 GS—通信用设备内光缆 GH—通信用海底光缆 GT—通信用特殊光缆 二、加强件的代号 加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。 无符号—金属加强构件 F—非金属加强构件 三、缆芯和光缆的派生结构特征的代号 光缆结构特征应表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要注明时可用组合代号表示其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。 D—光纤带结构 无符号—光纤松套被覆结构 J—光纤紧套被覆结构 无符号—层绞结构 G—骨架槽结构 X—缆中心管被覆结构 T—油膏填充式结构 无符号—干式阻水结构 R—充气式结构 C—自承式结构 B—扁平形状 E—椭圆形状 Z—阻燃 四、护套的代号 Y—聚乙烯护套 V—聚氯乙烯护套 U—聚氨酯护套 A—铝-聚乙烯粘结护套简称A护套 S—钢-聚乙烯粘结护套简称S护套 W—夹带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护套简称W护套 L—铝护套 G—钢护套 Q—铅护套 五、外护层的代号 当有外护层时它可包括垫层、铠装层和外被层的某些部分和全部其代号用两组数字表示垫层不需表示第一组表示铠装层它可以是一位或两位数字见表13第二组表示外被层或外套它应是一位数字见表14。 表13 铠装层 代号 铠 装 层 0 无铠装层 2 绕包双钢带 3 单细圆钢丝 33 双细圆钢丝 4 单粗圆钢丝 44 双粗圆钢丝 5 皱纹钢带 表14 外被层或外套 代号 外被层或外套 1 纤维外被 2 聚氯乙烯套 3 聚乙烯套 4 聚乙烯套加覆尼龙套 5 聚乙烯保护管 3 规格 光缆的规格是 由光纤和导电芯线的有关规格组成。 ? 规格组成的格式见图17。 光纤的规格与导电芯线的规格之间用“”号隔开。 图17 光缆规格的构成 ? 光纤规格的构成 光纤的规格由光纤数和光纤类别组成。如果同一根光缆中含有两种或两种以上规格光纤数和类别的光纤时中间应用“”号联接。 a. 光纤数的代号 光纤数的代号用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示。 2. 光纤类别的代号 光纤类别应采用光纤产品的分类代号表示按IEC60793-21998《光纤第2部分产品》等标准规定用大写A表示多模光纤大写B表示单模光纤再以数字和小写字母表示不同种类型光纤。A—多模光纤见表15B—单模光纤见表16。 表15 多模光纤 分类代号 特 性 纤芯直径 μm 包层直径 μm 材 料 Ala 渐变折射率 50 125 二氧化硅 Alb 渐变折射率 62.5 125 二氧化硅 Alc 渐变折射率 85 125 二氧化硅 Ald 渐变折射率 100 140 二氧化硅 A2a 突变折射率 100 140 二氧化硅 表16 单模光纤 分类代号 名 称 材 料 B1.1 非色散位移型 二氧化硅 B1.2 截止波长位移型 B2 色散位移型 B4 非零色散位移型 注“B1.1”可简化为“B1”。 ? 导电芯线的规格 导电芯线规格的构成应符合有关 2×1×0.9表示2根线径为0.9mm的铜导通信行业标准中铜芯线规格构成的规定。 例如 线单线。 例如3×2×0.5表示3根线径为0.5mm的铜导线线对。 例如4×2.6/9.5表示4根内导体直径为2.6mm、外导体内径为9.5mm的同轴对。 4 实例 例1金属加强构件、松套层绞、填充式、铝-聚乙烯粘结护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯护层的通信用室外光缆包含12根50/125μm二氧化硅系列渐变型多模光纤和5根用于远供电及监测的铜 4线组光缆的型号应表示为GYTA53 12Ala4×0.9。 例2金属加强构线径为0.9mm的 件、光纤带、松套层绞、填充式、铝-聚乙烯粘护套通信用室外光缆包含24根“非零色散位移型”类单模光纤光缆的型号应表示为GYDTA24B4。 例3非金属加强构件、光纤带、扁平型、无卤阻燃聚乙烯烃护层通信用室内光缆包含12根常规或“非色散位移型”类单模光纤光缆的型号应表示为GJDBZY12B1。 5 光缆主要型式 表17 一些常用光缆主要型式及用途 习惯叫法 主要型式 全 称 敷设方式及用途 中 心 管 式 光 缆 GYXTY 室外通信用、金属加强构件、中心管、全填充、夹带加强件聚乙烯护套光缆 架空、农话 GYXTS 室外通信用、金属加强构件、中心管、全填充、钢-聚乙烯粘结护套光缆 架空、农话 GYXTW ?彝馔ㄐ庞谩?鹗艏忧抗辜 ?行墓堋? 畛洹?写 叫懈炙康母?聚乙烯粘结护套光缆 架空、管道、农话 层 绞 式 光 缆 GYTA 室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、铝-聚乙烯粘结护套光缆 架空、管道 GYTS 室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、钢-聚乙烯粘结护套光缆 架空、管道、 也可直埋 GYTA53 室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、铝-聚乙烯粘结护套、皱纹钢带铠装聚乙烯外护层光缆 直埋 GYTY53 室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、聚乙烯护套、皱纹钢带铠装聚乙烯外护层光缆 直埋 GYTA33 室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、铝-聚乙烯粘结护套、单细钢丝铠装聚乙烯外护层光缆 爬坡直埋 层 绞 式 光 缆 GYTY5333 室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、聚乙烯护套、皱纹钢铠装聚乙烯套单细钢丝铠装聚乙烯外护层光缆 直埋、水底 GYTY53333 室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、聚乙烯护套、皱纹钢带铠装聚乙烯套双细钢丝铠装聚乙烯外护层光缆 直埋、水底 续表 习惯叫法 主要型式 全 称 敷设方式及用途 光 纤 带 光 缆 GYDXTW 室外通信用、金属加强构件、光纤带中心管、全填充、夹带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护层光缆 架空、管道、 接入网 GYDTY 室外通信用、金属加强构件、光纤带、松套层绞、全填充聚乙烯护层光缆 架空、管道、 接入网 GYDTY53 室外通信用、金属加强构件、光纤带松套层绞、全填充、聚乙烯护套、皱纹钢带铠装聚乙烯外护层光缆 直埋、接入网 GYDGTZY 室外通信用、非金属加强构件、光纤带、骨架、全填充、钢-阻燃聚烯烃粘结护层光缆 架空、管道、 接入网 非 金 属 光 缆.