第七章 光纤分类与光缆传感.ppt

第 七 章,光纤分类与光缆传感,第 一 节 光 纤 的 分 类,主要从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳。,（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、 近红外光纤、红外光（0.85m、 1.3m、1.55m） （2）折射率分布：阶跃（SI）型、近 阶跃型、渐变（GI）型、其它 （如三角型、W型、凹陷型等）。 （3）传输模式：单模光纤（含偏振保 持光纤、非偏振保持光纤）、多 模光纤。,（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑 料、复合材料（如塑料包层、液体纤 芯等）、红外材料等； 按被覆材料:还可分为无机材料（碳 等）、金属材料（铜、镍等）和塑料 等。 （5）制造方法：有汽相轴向沉积（VAD）、 化学汽相沉积（CVD）和双坩锅法等。,二、石 英 光 纤,是以二氧化硅为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。 石英系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。 掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。,何谓掺氟光纤,通常，作为1.3m波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化锗。 但掺氟光纤的纤芯，大多使用二氧化硅，而在包层中却是掺入氟的。 由于瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。,何谓 掺氟光纤,氟的作用主要是可以降低二氧化硅的折射率。因而，常用于包层的掺杂。因此掺氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。 由于它的瑞利散射很小，而且损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。 石英光纤(Silica Fiber)与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。,三， 红 外 光 纤,作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2m。为能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。 红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。,四， 复 合 光 纤,复合光纤（Compound Fiber）是指在二氧化硅原料中，再适当混合诸如氧化钠、氧化硼、氧化钾等氧化物的多成分玻璃作成的光纤， 特点是多成分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。,五， 氟化物光纤,氟化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。 这种光纤原料包括氟化铝、氟化钡、氟化镧、氟化钠等氟化物玻璃原料。简称为Z B L A N 。 主要工作在 2 10m 波长的光传输业务。,五， 氟化物光纤,由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3m波长时可达 dBkm，而石英光纤在1.55m时却在0.150.16 dB/Km之间。 目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.42.7m的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。 最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3m的掺锗光纤放大器（PDFA）。,六， 塑 包 光 纤,塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。 它与石英光纤相比较，具有纤芯粗、数值孔径（N.A.）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。,七， 塑 料 光 纤,这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。 早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光路的光通信中。 原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。 损耗一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。,七， 塑 料 光 纤,由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000m，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。 近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，在汽车内部局域网中应用较快，未来在家庭局域网中也可能得到应用。,八， 单 模 光 纤,这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤 （SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。 由于光纤的纤芯很细（约10m）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参数2.4时，理论上，只能形成单模传输。,八， 单 模 光 纤,另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带 较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。 SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。 凹陷型包层光纤（DePr-essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外侧包层的折射率还低。,九， 多 模 光 纤,将传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤。纤芯直径为50m，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。 自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与局域网等光源结合容易，更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。,九， 多 模 光 纤,MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。 从几何光学角度来看，渐变型在纤芯中前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传输容量较SI型大。 SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。,十， 色 散 位 移 光 纤,单模光纤的工作波长在1.3m时，模场直径约9m，其传输损耗约0.3dBkm。此时，零色散波长恰好在1.3m处。 石英光纤中，从原材料上看1.55m段的传输损耗最小（约0.2dBkm）。由于 现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在1.55m波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于1.55m波段的长距离传输。,十， 色 散 位 移 光 纤,于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，就可使原在1.3m段的零色散，移位到1.55m段也构成零色散。因此，被命名为色散位移光纤 （DSF：DispersionShifted Fiber）。,色 散 位 移 光 纤,在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化容易和工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。,11. 色 散 平 坦 光 纤,色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55m波段的光纤。而色散平坦光纤却是将从1.3m到1.55m的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。,色 散 平 坦 光 纤,由于DFF要作到1.3m1.55m范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。 不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。,12. 色 散 补 偿 光 纤,对于采用单模光纤的干线系统，多数是利用1.3m波段色散为零的光纤构成的。可是，如果能在1.3m零色散的光纤上也能令1.55m波长工作，将是非常有益的。 因为，在1.3m零色散的光纤中1.55m波段的色散约有16pskmnm 之多。,12. 色 散 补 偿 光 纤,如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber）。 DCF与标准的1.3m零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。 DCF也是WDM光线路的重要组成部分。,13. 偏 振 保 持 光 纤,在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不干涉。 实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。,13. 偏 振 保 持 光 纤,但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：相干通信中采用外差检波，要求光波偏振更 稳定时； 光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振 器等时； 制作利用光干涉的光纤敏感器等， 凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有称此为固定偏振光纤的。,14. 双 折 射 光 纤,双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法中。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤。 它是在纤芯的横向两则，设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。,5. 抗 恶 环 境 光 纤,通信用光纤通常的工作环境温度可在-4060之间，设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤。 一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300环境。也有在石英玻璃表面涂覆镍和铝等金属的。这种光纤则称为耐热光纤,15. 抗 恶 环 境 光 纤,另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在0.40.7m波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resista- nt Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。,16. 密 封 涂 层 光 纤,为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅 （SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水的扩散所制造的光纤（HCF：HermeticallyCoated Fiber）。 目前，通用的是在化学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。,17. 碳 涂 层 光 纤,在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon Coated Fiber）。 其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。 CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。,碳 涂 层 光 纤,这种碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入延缓机械强度的疲劳进程，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。所以，HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。,18. 金 属 涂 层 光 纤,金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布 mNi、Cu、A1等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。 早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。,19. 掺 稀 土 光 纤,在光纤的纤芯中，掺杂稀土族元素的光纤。 1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大的现象。于是，从此揭开了掺饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55mEDFA就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47m的激光进行激励，得到1.55m光信号放大的。,20. 喇 曼 光 纤,喇曼效应是指往某物质中射人频率 f 的单色光时，在散射光中会出现频率 f 之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。 当物质吸收能量时，光的振动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，可显示物质中固有的数值。,20. 喇 曼 光 纤,利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。 为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。 当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。,21. 偏 心 光 纤,标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。 偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。,21. 偏 心 光 纤,因此，当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的损耗。 利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。 偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。,22. 发 光 光 纤,采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。 发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤（Scintillation Fiber）。 发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。,23. 多 芯 光 纤,通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度，可有两种功能。 其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。 其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。,24. 空 心 光 纤,将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤。空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。 空心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能。 二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。例如可以作到波长10.6m损耗达几dBm的。,第二节 光 缆 的 种 类,1.按敷设方式分有：自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。 2.按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。 3.按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。,1. 中心管式带状光缆,带状光缆特点 带状光缆具有外径小、芯数大、便于集中熔接等优点，可用于宽带、高速、大容量多媒体的多网络信息传输。 中心管式带状光缆适用于管道直埋与架空敷设,带 状 光 缆 特 点,带纤矩阵叠合，光纤排列紧密有序、光缆结构紧凑、体积小容量大。 管内填充专用油膏，防水防潮，弯曲时光纤受力小。 光纤整带熔接，接续简便效率高。,光 缆 的 结 构,聚乙烯外护套,钢丝增强件,聚烯烃细绳,聚乙烯内护套,纸,1212阵列（每12根光纤熔在一条塑料带内）,光缆的制造过程 光纤筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。 光纤配置：中心管式带状光缆结构为大芯数光缆提供了最经济有效的配置，以4、6、8、12光纤带为基带，可生产48216芯各种芯数不同规格的带状光缆。 光纤染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。 光纤色谱为蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、海蓝，光纤带号由118数字字母喷印在光纤带上予以识别。,光缆的制造过程,叠合为矩阵：光纤带按序叠合为矩阵，以一定的扭绞节距均匀置于松套管内，用以减少光缆弯曲时纤芯所受的张力。 管内填充特种油膏，起阻水及保护光纤带作用。松套管外依次是阻水带、纵包轧纹钢塑复合带，黑色高密度聚乙烯外套中两边平行放置单根高强度加强钢丝。,中心管式带状光缆,中 心 管 式 带 状 光 缆 结 构,层 绞 式 带 状 光 缆,结构： 此光缆系中心金属加强件, PBT松套管（或PE填充绳）SZ层绞、缆芯充油、尼龙纱捆扎、阻水带包扎、铝塑复合带纵包、PE内护层、钢带皱纹铠装、聚乙烯外护套。,层绞式带状光缆结构图,层绞式带状光缆性能指标,GYXTW型束管式轻型光缆,GYXTS型束管式光缆,几 种 光 缆 的 相 关 指 标,四、其 它 光 缆,1、无金属防鼠光缆 日本古河公司对几种防鼠非金属光缆结构进行了研究。结果表明，只有用FRP铠装的光缆和用较多玻璃纤维（至少1.5mm厚）铠装的光缆才能达到防鼠要求。而用双层玻璃丝带和采用半芳香族聚酰胺护层的光缆不能达到防鼠要求。日本住友公司将一种合成辣椒素微囊混于护套中，然后在表面挤上一层普通聚乙烯，既能防鼠，又大大提高了操作安全性及敷设方便性。,2、半 松 套 光 缆,阿尔卡特公司推出一种半松套结构光缆。将松套管尺寸尽可能缩小，但仍保持光纤处于可以自由运动的状态，就构成半松套单元，称作FlextubeTM。因为普通松套管材料太硬，半松套单元采用非常软的热塑料做套管。再将半松套单元与干式阻水材料一起放入中心管中，即可构成144芯半松套光缆，其外径仅为13mm。经测试，该光缆各方面性能良好，而接入时间比松套层绞光缆节约33。该光缆可用于需要高芯数而空间有限的管道中。若将护套料改为阻燃材料，可做成竖井级室内缆。而加上钢带铠装可作直埋缆使用。,3、防 弹 光 缆,DoW Chemical 对架空光缆的枪击实验进行了研究。提出用双层钢塑护层加上双层芳纶防弹带可以防弹。在架空光缆中使用钢带还可以防止护套回缩和防潮。而防雷击性能与全介质光缆没有区别，因为吊索几乎承载了所有的雷击感应电流。,4、光纤铜线 混 合 缆,西康推出了一种称作Dualcom的光纤和对绞线的混合缆，其设计特点是去掉了加强芯，以铜线和钢带作为抗拉元件。该光缆主要用于FTTC系统，其中光纤用来传输信号，对绞线用来供电。若护套改为阻燃材料，则可以用作室内缆。,第三节 光 缆 的 施 工,（一） 光缆的户外施工： 较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。 光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。,1. 户外架空光缆施工,A. 吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。 B. 吊线缠绕式架空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。 C. 自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。 D. 架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。 E. 要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要 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情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。 B. 计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。 C. 一次布放长度不要太长(一般2KM)，布线时应从中间开始向两边牵引。 D. 布缆牵引力一般不大于120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。 E. 光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。 D. 管道光缆也要注意可靠接地。,3. 直接地埋光缆的敷设,A. 直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘. B. 不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。 C. 沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。 D. 敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。 E. 敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。,4. 建筑物内光缆的敷设：,A. 垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。 B. 光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。 C. 在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。,四. 光 缆 的 选 用,光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择 光缆的外护套。 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强筋的黑色塑料外护套的光缆。 2. 建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型(Plenum)，暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟 的类型(Riser)。,光 缆 的 选 用,3. 楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆(Distribution Cables)；水平布线时，可选用可分支光缆(Breakout Cables)。 4. 传输距离在2km以内的，可选择多模光缆，超过2km可用中继或选用单模光缆。,第四节 连 接 和 检 测,一. 光缆的连接： 方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。 1. 永久性光纤连接(又叫热熔)： 这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低，典型值为0.010.03dB/点。但连接时，需要专用设备(熔接机)和专业人员进行操作，而且 连接点也需要专用容器保护起来。,2. 应急连接(冷熔),应急连接主要是用机械和化学的方法,将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠,连接典型衰减为0.10.3dB/点。但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，所以只能短时间内应急用。,3. 活 动 连 接：,活动连接是利用各种光纤连接器件(插头和插座)，将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中。其典型衰减为1dB/接头。,二. 光 纤 检 测：,光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。 1. 人工简易测量： 这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。,2. 精 密 仪 器 测 量：,使用光功率计或光时域反射图示仪(OTDR)对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。,二. 光 纤 网 络 系 统 设 计,光纤系统的设计一般遵循以下步骤： 1. 首先弄清所要设计的是什么样的网络，其现状如何，为什么要用光纤。 2. 根据实际情况选择合适是光纤网络设备、光缆、跳线及连接用的其它物品。选用时应以可用为基础，然后再依据性能、价格、服务、产地和品牌来确定。 3. 按客户的要求和网络类型确定线路的路由，并绘制布线图。,光 纤 网 络 系 统 设 计,4. 路线较长时则需要核算系统的衰减余量，核算可按下面公式进行： 衰减余量=发射光功率-接受灵敏度-线路衰减-连接衰减 (dB)其中线路衰减=光缆长度×单位衰减；单位衰减与光纤质量有很大关系，一般单模为0.40.5dB/km；多模为24dB/km。 连接衰减包括熔接衰减接头衰减，熔接衰减与熔接手段和人员的素质有关，一般热熔为0.010.3dB/点；冷熔0.10.3dB/点；接头衰减与接头的质量有很大关系，一般为1dB/点。系统衰减余量一般不少于4dB。,三. 设 计 实 例：,1. 北航部分校园网的改造： 根据其情况,在已有细缆网的一边使用一台LANart的三口中继器(双绞线-光纤-细缆)，另一边使用一台LANart的带光纤主干的双绞线HUB。中间用架空或地埋匀可的束管式4芯室外多模光缆再经过熔接为带ST头的室内跳线(因设备的光纤接口为ST型)。,设 计 实 例,衰减核算：(一般多模设备在2km范围内不用核算，这里只做个例子) 发射功率： -16dBm 接收灵敏度： -29.5dBm 线路衰减： 1.5km×3.5dB/km=5.25dB 连接衰减： 接头2个衰减为：2点×1dB/点=2 dB 熔接两个点为：2点×0.07dB/点=0.14dB 衰减余量 = -16 dBm-(-29.5dBm)-5.25 dB-0.14dB-2 dB =6.11(dB) 经过上面的计算,可以看出系统容量大于4dB,以上选择可以满足要求。,2. 福 建 校 园 网,它是14座楼要用光纤连接起来，每座楼内均要有各自的子网(10Mbps以太网)，相临每座楼之间的间距都小于2km。考虑用FDDI双环做主干，在每座楼中放一台FR2100 FDDI/以太网双环网桥，再用6芯室外管道光缆将它们连起来。,福 建 校 园 网,每座楼内均采用熔接的方法，将6芯室外光缆转接成带三条FDDI标准的MIC头跳线，以便连接FDDI网桥。这样每座楼内要熔接6个点，同时需要一个一进八出的光纤终端盒，14座楼总共需要21条MIC跳线，14个终端盒，84个熔接点，14段6芯室外光缆和14台FDDI/以太网双环网桥。由于楼间距都较小(小于2km)，所以一般不用核算衰减余量。,第五节 光缆的其他用处,1、传光导光缆 单纤维 D4070（玻璃） D250400（塑料） 外径 1mm300根 9mm18200根（玻璃） （全部光纤断面面积，占光缆断面面积的7085）,应用：耳科照明器,2、传 象 导 光 缆,若传象则要求排列严格，点点对应 制作方法：理论上一根根排列即可，但技术上难以办到.通常先做成带用直径10的单纤维排成片，粘合用10单纤维做成端面面积为25平方毫米的正方形光缆，要600片，每片应有500根，工作量繁重，于是,几百根到几千根集合起来，再加热拉制成形，这样得到的复纤维丝纤维含有几百至几千根，相互溶合的单纤维，而彼此间能保持很好的光学绝缘性能。 一般成束后拉制后粗细比在1030之间。,先 拉 制 复 效 纤 维,薄膜,心脏探针,光纤,50,心 内 压 测 量 探 针,心 内 压 测 量 探 针,薄膜12厚，直径1mm，间隙50。 心压变动时，薄膜也会随之振动，则输出信号的变化光强的变化体现了心压的变化。 检测范围：-50 +300mmHg. 光纤可检测的人体部位: 消化系统;泌尿:输尿管、肾；循环：心脏；神经：脑室；呼吸：支气管、声带等,导 光 管,导光管是图象显示器的部件，可用作电子计算机输入装置。 用来捕捉电子束在示波管荧光屏上产生的荧光，并经显示控制器将信息送到计算机，可用于修改示波器的图形。 示波管荧光面涂敷几中能发石同荧光的荧光体发兰光者衰减较快，经色荧光体则慢。 照明用光纤以红光照射应修正部位；是光径受光光纤送到接收器反馈进计算机修正。,导 光 管,4、利用外形变换器的传感技术,将光纤束两端组合成不同形状，为圆直变换器： 它可将线图象转换成圆形图象，可用于传真，将电报、报纸、图片、单据等直接传送。 荧光燃照亮原稿，发射光波直线端面接收，变成圆形图象后输出；一曲柄式导光棒扫描（带有狭缝），由导光棒另一端送到光电倍增管，即可得到对应于原稿的时间系列的电信号。,圆 直 变 换 器,