第二讲光纤光缆的结构与分类
第二讲 光纤光缆的结构与分类
主要内容 光纤的结构 光纤的分类 三、光缆的结构 四、光缆的分类
主要内容 • 一、光纤的结构 • 二、光纤的分类 • 三、光缆的结构 • 四、光缆的分类
光纤的结构 纤芯位于光纤中心,直径2a为5~75um,作用是传输 光波。 包层位于纤芯外层,直径2b为100~150um,作用是将 光波限制在纤芯中 纤芯和包层即组成裸光纤,两者采用高纯度二氧化硅 (Si02)制成,但为了使光波在纤芯中传送,应对材 料进行不同掺杂,使包层材料折射率n2比纤芯材料折 射率n小,即光纤导光的条件是n1>n2 次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基 甲酸乙脂或硅酮树脂层,厚度一般为30~150μm 套层又称二次涂覆或被覆层,多采用聚乙烯塑料或聚 丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为 光纤芯线
光纤的结构 • 纤芯位于光纤中心，直径2a为5～75μm, 作用是传输 光波。 • 包层位于纤芯外层，直径2b为100～150μm,作用是将 光波限制在纤芯中。 • 纤芯和包层即组成裸光纤，两者采用高纯度二氧化硅 （SiO2）制成，但为了使光波在纤芯中传送，应对材 料进行不同掺杂，使包层材料折射率n2比纤芯材料折 射率n1小，即光纤导光的条件是n1＞n2。 • 一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基 甲酸乙脂或硅酮树脂层，厚度一般为 30～150μm。 • 套层又称二次涂覆或被覆层，多采用聚乙烯塑料或聚 丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为 光纤芯线
容层 一次涂藿层 纤包层 容层 一次途覆层包层纤芯 光纤的结构示意图
一次涂覆层 纤芯 包层 套层 一次涂覆层 包层 纤芯 套层 光纤的结构示意图
光纤的分类 石英系列光纤(以Si02为主要材料) 按光纤组成材料划分多组分光纤(材料由多组成分组成) 液芯光纤(纤芯呈液态) 塑料光纤(以塑料为材料) 阶跃型光纤(SIF) 光纤种类按光纤纤芯折射率分布划分渐变型光纤(GIF) W型光纤 单模光纤(SMF) 按光纤传输模式数划分 多模光纤(MM)
光纤的分类 石英系列光纤（以SiO2为主要材料） 按光纤组成材料划分 多组分光纤（材料由多组成分组成） 液芯光纤（纤芯呈液态） 塑料光纤（以塑料为材料） 阶跃型光纤（SIF） 光纤种类 按光纤纤芯折射率分布划分 渐变型光纤（GIF） W型光纤 单模光纤（SMF） 按光纤传输模式数划分 多模光纤（MMF ）
光纤的纤芯折射率剖面分布 2a 2 2 n 0 a 0 (a)阶跃光纤 (b)渐变光纤 (c)W型光纤
光纤的纤芯折射率剖面分布 2b 2b 2b 2c 2a 2a 2a n n n n1 n1 n1 n2 n2 n2 n3 0 a b r 0 a b r 0 a c b r （a）阶跃光纤 （b） 渐变光纤 （c）W型光纤
阶跃型光纤(SIF):纤芯折射率呈均匀分布,纤芯和 包层相对折射率差△为1%~2%。 渐变型光纤(GIF):纤芯折射率呈非均匀分布,在轴 心处最大,而在光纤横截面内沿半径方向逐渐减小,在纤 芯与包层的界面上降至包层折射率n2° W型光纤(双包层光纤):在纤芯与包层之间设有一折 射率低于包层的缓冲层,使包层折射率介于纤芯和缓冲层 之间。可以实现在1.3~1.6μm之间色散变化很小的色散 平坦光纤或把零色散波长移到1.55μm的色散位移光纤
阶跃型光纤（SIF）：纤芯折射率呈均匀分布，纤芯和 包层相对折射率差Δ为1%～2%。 渐变型光纤（GIF）：纤芯折射率呈非均匀分布，在轴 心处最大，而在光纤横截面内沿半径方向逐渐减小，在纤 芯与包层的界面上降至包层折射率n2。 W型光纤（双包层光纤）：在纤芯与包层之间设有一折 射率低于包层的缓冲层，使包层折射率介于纤芯和缓冲层 之间。可以实现在1.3～1.6μm之间色散变化很小的色散 平坦光纤或把零色散波长移到1.55μm的色散位移光纤
ITU-T建议的光纤分类 G.651光纤:渐变多模光纤,工作波长为1.31um和1.55um,在 1.31um处光纤有最小色散,而在1.55μm处光纤有最小损耗,主 要用于计算机局域网或接入网。 ·G.652光纤:常规单模光纤,也称为非色散位移光纤,其零色散波 长为1.31μm,在1.55μm处有最小损耗,是目前应用最广的光纤 G.653光纤:色散位移光纤,在1.55μm处实现最低损耗与零色散 波长一致,但由于在1.55μm处存在四波混频等非线性效应,阻碍 了其应用。 G.654光纤:性能最佳单模光纤,在1.55μm处具有极低损耗(大 约0.18dB/km)且弯曲性能好。。 G.655光纤:非零色散位移单模光纤,在1.55μm~1.65um处色散 值为0.1~6.0ps/(nm.km),用以平衡四波混频等非线性效应, 适用于高速(100b/s以上)、大容量、DWDM系统
ITU-T建议的光纤分类 • G.651光纤:渐变多模光纤，工作波长为1.31μm和1.55μm，在 1.31μm处光纤有最小色散，而在1.55μm处光纤有最小损耗，主 要用于计算机局域网或接入网。 • G.652光纤：常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，其零色散波 长为1.31μm，在1.55μm处有最小损耗，是目前应用最广的光纤。 • G.653光纤：色散位移光纤，在1.55μm处实现最低损耗与零色散 波长一致，但由于在1.55μm处存在四波混频等非线性效应，阻碍 了其应用。 • G.654光纤：性能最佳单模光纤，在1.55μm处具有极低损耗（大 约0.18dB/km）且弯曲性能好。。 • G.655光纤：非零色散位移单模光纤，在1.55μm～1.65μm处色散 值为0.1～6.0ps/（nm.km），用以平衡四波混频等非线性效应， 适用于高速（10Gb/s以上）、大容量、DWDM系统
光缆的基本结构 光缆一般由缆、加强元件和护层三部分组成 缆芯:由单根或多根光纤芯线组成,有紧套和松套两 种结构。紧套光纤有二层和三层结构。 ·加强元件:用于增强光缆敷设时可承受的负荷。一般 是金属丝或非金属纤维 护层:具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性,主要 是对已成缆的光纤芯线进行保护。根据敷设条 件可由铝带/聚乙烯综合纵包带粘界外护层( LAP),钢带〈或钢丝)铠装和聚乙烯护层等组 成
光缆的基本结构 光缆一般由缆芯、加强元件和护层三部分组成。 • 缆芯：由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两 种结构。紧套光纤有二层和三层结构。 • 加强元件：用于增强光缆敷设时可承受的负荷。一般 是金属丝或非金属纤维。 • 护层：具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性，主要 是对已成缆的光纤芯线进行保护。根据敷设条 件可由铝带/聚乙烯综合纵包带粘界外护层（ LAP），钢带（或钢丝）铠装和聚乙烯护层等组 成
实际使用的光缆分类 分类方法 光缆种类 按所使用的光线分类单模光缆、多模光缆、(阶跃型、渐变型) 按缆芯结构划分 层绞式、骨架式、大束管式、带式、单元式 按外护套结构分类 无铠装、钢带铠装、钢丝铠装 按光缆中有无金属分类有金属光缆、无金属光缆 按维护方式分类 充油光缆、充气光缆 按敷设方式分类 直埋光缆、管道光缆、架空光缆、水底光缆 按适用范围分类 中继光缆、海底光缆、用户光缆、局内光缆、长途 光缆
实际使用的光缆分类 分类方法 光缆种类 按所使用的光线分类 单模光缆、多模光缆、（阶跃型、渐变型） 按缆芯结构划分 层绞式、骨架式、大束管式、带式、单元式 按外护套结构分类 无铠装、钢带铠装、钢丝铠装 按光缆中有无金属分类 有金属光缆、无金属光缆 按维护方式分类 充油光缆、充气光缆 按敷设方式分类 直埋光缆、管道光缆、架空光缆、水底光缆 按适用范围分类 中继光缆、海底光缆、用户光缆、局内光缆、长途 光缆