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光缆知识大全

发布时间:2016-07-25 点击数:874
光缆(optical fiber cable)主要是由光导纤维(细如头发的玻璃丝)和塑料保护套管及塑料外皮构成,光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的,光缆内没有金、银、铜铝等金属,一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心,外包有护套,有的还包覆外护层,光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成,另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件,用以实现光信号传输的一种通信线路。
光缆发展历史
1976年,美国贝尔研究所在亚特兰大建成第一条光纤通信实验系统,采用了西方电气公司制造的含有144根光纤的光缆。1980年,由多模光纤制成的商用光缆开始在市内局间中继线和少数长途线路上采用。单模光纤制成的商用光缆于1983年开始在长途线路上采用。1988年,连接美国与英法之间的第一条横跨大西洋海底光缆敷设成功,不久又建成了第一条横跨太平洋的海底光缆。中国于1978年自行研制出通信光缆,采用的是多模光纤,缆心结构为层绞式。曾先后在上海、北京、武汉等地开展了现场试验。后不久便在市内电话网内作为局间中继线试用,1984年以后,逐渐用于长途线路,并开始采用单模光纤。 通信光缆比铜线电缆具有更大的传输容量,中继段距离长、体积小,重量轻,无电磁干扰,自1976年以后已发展成长途干线、市内中继、近海及跨洋海底通信、以及局域网、专用网等的有线传输线路骨干,并开始向市内用户环路配线网的领域发展,为光纤到户、宽带综合业务数字网提供传输线路。

光缆技术参数
一、光及其特性:
1.光是一种电磁波
可见光部分波长范围是:390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850,1300,1550三种。
2.光的折射,反射和全反射。
因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
二、光纤结构及种类:
1.光纤结构:
光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm),中 间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外是加强用的树脂涂层。
2.数值孔径:
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&T CORNING)。
3.光纤的种类:
A.按光在光纤中的传输模式可分为:单模光纤和多模光纤。
多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。
B.按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。
常规型:光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上,如1300nm。
色散位移型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上,如:1300nm和1550nm。
C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。
突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低,模间色散高。适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤由于模间色散很小,所以单模光纤都采用突变型。
渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高模光按正弦形式传播,这能减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。
4.常用光纤规格:
单模:8/125μm,9/125μm,10/125μm
多模:50/125μm,欧洲标准
62.5/125μm,美国标准
工业,医疗和低速网络:100/140μm,200/230μm
塑料:98/1000μm,用于汽车控制
三、光纤制造与衰减:
1.光纤制造:
现在光纤制造方法主要有:管内CVD(化学汽相沉积)法,棒内CVD法,PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法。
2.光纤的衰减:
造成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,挤压,杂质,不均匀和对接等。
本征:是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。
弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉,造成的损耗。
挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
杂质:光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光,造成的损失。
不均匀:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
对接:光纤对接时产生的损耗,如:不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm),端面与轴心不垂直,端面不平,对接心径不匹配和熔接质量差等。
四、光纤的优点:
1.光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。
2.无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。
3.不受电磁场和电磁辐射的影响。
4.重量轻,体积小。例如:通2万1千话路的900对双绞线,其直径为3英寸,重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆,直径为0.5英寸,重量450P/KM。
5.光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴场所。
6.使用环境温度范围宽。
7.化学腐蚀,使用寿命长。
光缆的基本知识
一、光缆的制造:
光缆的制造过程一般分以下几个过程:
1.光纤的筛选:选择传输特性优良和张力合格的光纤。
2.光纤的染色:应用标准的全色谱来标识,要求高温不退色不迁移。
3.二次挤塑:选用高弹性模量,低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子,将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶,最后存放几天(不少于两天)。
4.光缆绞合:将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。
5.挤光缆外护套:在绞合的光缆外加一层护套。
二、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。
三、光缆的施工:
多年来,做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。
(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。详见下表:
自然弯曲增加
长度(m/km) 人孔内拐弯
增加长度(m/孔) 接头重叠长度
(m/侧) 局内预留
长度(m) 注
5 0.5~1 8~10 15~20 其它余留安
设计预留
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,标准见下表:
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)。
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。
直埋光缆埋深标准
敷设地段或土质 埋深(m) 备注
普通土(硬土) ≥1.2
半石质(沙砾土、风化石) ≥1.0
全石质 ≥0.8 从沟底加垫10cm细土或沙土
流沙 ≥0.8
市郊、村镇 ≥1.2
市内人行道 ≥1.0
穿越铁路、公路 ≥1.2 距道渣底或距路面
沟、渠、塘 ≥1.2
农田排水沟 ≥0.8
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0.01~0.03dB/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(又叫)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0.1~0.3dB/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。
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。
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0.4~0.5dB/km;多模为2~4dB/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0.01~0.3dB/点;冷熔0.1~0.3dB/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。
5.核算不合格时,应视情况修改设计,然后再核算。这种情况有时可能会反复几次。

光缆使用注意事项
一.用户收到光缆后,检查光缆合格证及随盘光资料,核对光缆盘号、型号、芯数及长度等,并检查外包装有无破损失。
二.光缆布放时,须用一段牵引绳与光缆加强件,相连接,并用网套或者胶带与护套相固定。若是管道光缆,牵引绳与光缆加强件之间必须加专用旋转牵引头,不允许直接拉光缆外护套牵引。
三、对于2KM以上段长的光缆的布防,不允许一次性从头至尾放完,须要把光缆盘在地段的中间,倒8字形向两头放。
四.从汽车上卸载光缆时最好用叉车或吊车葫芦把光缆从车上轻轻地放置地上
五.野外施工场合,从汽车上卸载光缆时宜用平直板放置在汽车平台与地面之间,形成一个于45度的斜坡用一绳子穿过光缆中间孔,人在车上拉住绳子两端,是光缆顺着木板斜坡速下滑。卸载光缆是时,严谨堆放,平放,严禁直接将光缆从高处垂直落下来,放置强烈冲击光缆造成损坏。
六.需要滚动光缆时应按缆盘标明的旋转箭头方向滚动,但不得做长距离滚动。
七.施工前需要对光缆进行单盘检测,如外护套质量,衰减指标。
八.管道或架空光缆敷设时最大拉力不超过1500N,直埋光缆敷设时最大拉力不超过3000N。
九.光缆施工和布放定位是时,不得弯折或形成90度直角弯;动态弯曲(如施工时),对管道、架空光缆,弯曲半径应大于20倍光缆外径;对直埋光缆,弯曲半径应大于25倍光缆外径;布放定位时,对管道、架空光缆,弯曲半径应大于10倍光缆半径;对直埋光缆,弯曲半径应大于12.5倍光缆外径。切忌光缆严重弯曲导致打“死扣”。
十.光缆施工时受到拉力不得超过它所能承受的允许短暂力的规定(管道、架空光缆:1500N;直埋光缆:3000N;ADSS光缆:20%RTS),运行使用时应不超过允许长期力的规定(管道、架空光缆600N;直埋光缆1000N;ADSS光缆:MAT)。光缆施工应在相应资格的技术人员指导下进行。
光缆按正确的方法布线非常重要,施工不当容易造成其衰减加大、使用寿命缩短、断纤、破皮、铠甲断裂等。光缆特别是馈电光缆这种直径较大、质量较重,放线的时候一定要用支架把光缆盘架起来,一边滚动光缆盘一边拉线,如果是没有配备光缆盘的散线,一定要理顺以后再布线,拉线人员和防线人员要配备对讲机,保持联系,遇到拉不动的时候不要用蛮力拉扯,一定要慢慢理顺后再继续,这样才能保证我们“脆弱”的光缆被安全的布放。

光缆发展现状
2014年全球电信光纤制作商的光纤出货量到达3.17亿芯公里。在曩昔五年,中国光纤光缆制作商在光纤制作方面出资显著,使得该国的光纤产量占比从2008年的不到三分之一快速上升至近两年的接近一半。中国的三大运营商,中国移动、中国电信和中国联通,都是全球最大的光缆客户,这三家在2014年的光缆装置量占全球的40%。 而国内的光纤光缆厂商,例如烽烟、长飞、利市等都在拓展出产,国内光缆需要到达1.41亿芯公里,占全球光缆总需要的50%,并且国内产能现已到达了2.4亿芯公里,产能过剩严峻,规划不断拓展,产能过剩,同质化竞赛严峻,致使国内价格战剧烈。