光纜有哪些特點 光纜基本知識介紹【詳解】

光纜，光纜是什麼意思

光纜 （optical fiber cable）主要是由光導纖維（細如頭髮的玻璃絲）和塑膠保護套管及塑膠外皮構成，光纜內沒有金、銀、銅鋁等金屬，一般無回收價值。光纜是一定數量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現光訊號傳輸的一種通訊線路。

即：由光纖（光傳輸載體）經過一定的工藝而形成的線纜。

光纜歷史

1976年，美國貝爾研究所在亞特蘭大建成第一條光纖通訊實驗系統，採用了西方電氣公司製造的含有144根光纖的光纜。1980年，由多模光纖製成的商用光纜開始在市內局間中繼線和少數長途線路上採用。單模光纖製成的商用光纜於1983年開始在長途線路上採用。1988年，連線美國與英法之間的第一條橫跨大西洋海底光纜敷設成功，不久又建成了第一條橫跨太平洋的海底光纜。中國於1978年自行研製出通訊光纜，採用的是多模光纖，纜心結構為層絞式。曾先後在上海、北京、武漢等地開展了現場試驗。後不久便在市內電話網內作為局間中繼線試用，1984年以後，逐漸用於長途線路，並開始採用單模光纖。 通訊光纜比銅線電纜具有更大的傳輸容量，中繼段距離長、體積小，重量輕，無電磁干擾，自1976年以後已發展成長途幹線、市內中繼、近海及跨洋海底通訊、以及區域網、專用網等的有線傳輸線路骨幹，並開始向市內使用者環路配線網的領域發展，為光纖到戶、寬代綜合業務數字網提供傳輸線路。

光纜網是資訊高速路的基石

光纜是當今資訊社會各種資訊網的主要傳輸工具。如果把“網際網路”稱作“資訊高速公路”的話，那麼，光纜網就是資訊高速路的基石——-光纜網是網際網路的物理路由。一旦某條光纜遭受破壞而阻斷，該方向的“資訊高速公路”即告破壞。透過光纜傳輸的資訊，除了通常的電話、電報、傳真以外，現在大量傳輸的還有電視訊號，銀行匯款、股市行情等一刻也不能中斷的資訊。目前，長途通訊光纜的傳輸方式已由PDH向SDH發展，傳輸速率已由當初的140MB/S發展到2。5GB/S、4×2。5GB/S、16×2。5GB/S甚至更高，也就是說，一對纖芯可開通3萬條、12萬條、48萬條甚至向更多話路發展。如此大的傳輸容量，光纜一旦阻斷不但給電信部門造成巨大損失，而且由於通訊不暢，會給廣大群眾造成諸多不便，如計算機使用者不能上網、股票行情不能知曉、銀行匯兌無法進行、異地存取成為泡影、各種資訊無法傳輸。在邊遠山區，一旦光纜中斷，就會使全縣甚至光纜沿線幾個縣在通訊上與世隔絕，成為孤島。給黨政軍機關和人民群眾造成的損失是無法估量的。

第一部分光纖理論與光纖結構

一、光及其特性：

1。光是一種電磁波

可見光部分波長範圍是：390~760nm（毫微米）。大於760nm部分是紅外光，小於390nm部分是紫外光。目前光纖中應用較多的是：850，1310，1550三種。

2。光的折射，反射和全反射。

因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質射向另一種物質時，在兩種物質的交介面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。

二、光纖結構及種類：

1。光纖結構：

光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62。5μm），中 間為低折射率矽玻璃包層（直徑一般為125μm），最外是加強用的樹脂塗層。

2。數值孔徑：

入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度範圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同（AT&T CORNING）。

3。光纖的種類：

A。按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。

多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62。5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字訊號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用於遠端通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。

B。按最佳傳輸頻率視窗分：常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。

常規型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1310nm。

色散位移型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1310nm和1550nm。

C。按折射率分佈情況分：突變型和漸變型光纖。

突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用於短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由於模間色散很小，所以單模光纖都採用突變型。

漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖頻寬，增加傳輸距離，但成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。

4。常用光纖規格：

單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm，歐洲標準

62。5/125μm，美國標準

工業，醫療和低速網路：100/140μm，200/230μm

塑膠：98/1000μm，用於汽車控制

三、光纖製造與衰減：

1。光纖製造：

現在光纖製造方法主要有：管內CVD（化學汽相沉積）法，棒內CVD法，PCVD（等離子體化學汽相沉積）法和VAD（軸向汽相沉積）法。

2。光纖的衰減：

造成光纖衰減的主要因素有：本徵，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等。

本徵：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

彎曲：光纖彎曲時部分光纖內的光會因散射而損失掉，造成的損耗。

擠壓：光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。

雜質：光纖內雜質吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

對接：光纖對接時產生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小於0。8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質量差等。

四、光纖的優點：

1。光纖的通頻帶很寬。理論可達30億兆赫茲。

2。無中繼段長。幾十到100多公里，銅線只有幾百米。

3。不受電磁場和電磁輻射的影響。

4。重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對雙絞線，其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜，直徑為0。5英寸，重量450P/KM。

5。光纖通訊不帶電，使用安全可用於易燃，易暴場所。

6。使用環境溫度範圍寬。

7。化學腐蝕，使用壽命長。

光纜的知識

一、光纜的製造：

光纜的製造過程一般分以下幾個過程：

1。光纖的篩選：選擇傳輸特性優良和張力合格的光纖。

2。光纖的染色：應用標準的全色譜來標識，要求高溫不退色不遷移。

3。二次擠塑：選用高彈性模量，低線脹係數的塑膠擠塑成一定尺寸的管子，將光纖納入並填入防潮防水的凝膠，最後存放幾天（不少於兩天）。

4。光纜絞合：將數根擠塑好的光纖與加強單元絞合在一起。

5。擠光纜外護套：在絞合的光纜外加一層護套。

二、光纜的種類：

1。按敷設方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。

2。按光纜結構分有：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：長途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建築物內用光纜。

三、光纜的施工：

多年來，做光纜施工使得我們已有了一套成熟的方法和經驗。

（一）光纜的戶外施工：

較長距離的光纜敷設最重要的是選擇一條合適的路徑。這裡不一定最短的路徑就是最好的，還要注意土地的使用權，架設的或地埋的可能性等。

必須要有很完備的設計和施工圖紙，以便施工和今後檢查方便可靠。施工中要時時注意不要使光纜受到重壓或被堅硬的物體扎傷。

光纜轉彎時，其轉彎半徑要大於光纜自身直徑的20倍。

1。戶外架空光纜施工：

A。吊線託掛架空方式，這種方式簡單便宜，我國應用最廣泛，但掛鉤加掛、整理較費時。

B。吊線纏繞式架空方式，這種方式較穩固，維護工作少。但需要專門的纏扎機。

C。自承重式架空方式，對線幹要求高，施工、維護難度大，造價高，國內目前很少採用。

D。架空時，光纜引上線幹處須加導引裝置，並避免光纜拖地。光纜牽引時注意減小摩擦力。每個幹上要餘留一段用於伸縮的光纜。

E。要注意光纜中金屬物體的可靠接地。特別是在山區、高電壓電網區和多地區一般要 每公里有3個接地點，甚至選用非金屬光纜。

2。戶外管道光纜施工：

A。施工前應核對管道佔用情況，清洗、安放塑膠子管，同時放入牽引線。

B。計算好布放長度，一定要有足夠的預留長度。詳見下表：

自然彎曲增加

長度（m/km） 人孔內拐彎

增加長度（m/孔） 接頭重疊長度

（m/側） 局內預留

長度（m） 注

5 0。5~1 8~10 15~20 其它餘留安

設計預留

C。一次布放長度不要太長（一般2KM），佈線時應從中間開始向兩邊牽引。

D。布纜牽引力一般不大於120kg，而且應牽引光纜的加強心部分，並作好光纜頭部的防水加強處理。

E。光纜引入和引出處須加順引裝置，不可直接拖地。

D。管道光纜也要注意可靠接地。

3。直接地埋光纜的敷設：

A。直埋光纜溝深度要按標準進行挖掘，標準見下表：

B。不能挖溝的地方可以架空或鑽孔預埋管道敷設。

C。溝底應保正平緩堅固，需要時可預填一部分沙子、水泥或支撐物。

D。敷設時可用人工或機械牽引，但要注意導向和潤滑。

E。敷設完成後，應儘快回土覆蓋並夯實。

4。建築物內光纜的敷設：

A。垂直敷設時，應特別注意光纜的承重問題，一般每兩層要將光纜固定一次。

B。光纜穿牆或穿樓層時，要加帶護口的保護用塑膠管，並且要用阻燃的填充物將管子填滿。

C。在建築物內也可以預先敷設一定量的塑膠管道，待以後要敷射光纜時再用牽引或真空法布光纜。

四、光纜的選用：

光纜的選用除了根據光纖芯數和光纖種類以外，還要根據光纜的使用環境來選擇光纜的外護套。

1。戶外用光纜直埋時 ，宜選用鎧裝光纜。架空時，可選用帶兩根或多根加強筋的黑色塑膠外護套的光纜。

2。建築物內用的光纜在選用時應注意其阻燃、毒和煙的特性。一般在管道中或強制通風處可選用阻燃但有煙的型別（Plenum），暴露的環境中應選用阻燃、無毒和無煙 的型別（Riser）。

3。樓內垂直布纜時，可選用層絞式光纜（Distribution Cables）；水平佈線時，可選用可分支光纜（Breakout Cables）。

4。傳輸距離在2km以內的，可選擇多模光纜，超過2km可用中繼或選用單模光纜。

直埋光纜埋深標準

敷設地段或土質 埋深（m） 備註

普通土（硬土） ≥1。2

半石質（沙礫土、風化石） ≥1。0

全石質 ≥0。8 從溝底加墊10cm細土或沙土

流沙 ≥0。8

市郊、村鎮 ≥1。2

市內人行道 ≥1。0

穿越鐵路、公路 ≥1。2 距道渣底或距路面

溝、渠、塘 ≥1。2

農田排水溝 ≥0。8

連線和檢測

一、光纜的連線：

方法主要有永久性連線、應急連線、活動連線。

1。永久性光纖連線（又叫熱熔）：

這種連線是用放電的方法將連根光纖的連線點熔化並連線在一起。一般用在長途接續、永久或半永久固定連線。其主要特點是連線衰減在所有的連線方法中最低，典型值為0。01~0。03dB/點。但連線時，需要專用裝置（熔接機）和專業人員進行操作，而且 連線點也需要專用容器保護起來。

2。應急連線（又叫）冷熔：

應急連線主要是用機械和化學的方法，將兩根光纖固定並粘接在一起。這種方法的主要特點是連線迅速可靠，連線典型衰減為0。1~0。3dB/點。但連線點長期使用會不穩定，衰減也會大幅度增加，所以只能短時間內應急用。

3。活動連線：

活動連線是利用各種光纖聯結器件（插頭和插座），將站點與站點或站點與光纜連線 起來的一種方法。這種方法靈活、簡單、方便、可靠，多用在建築物內的計算機網路佈線中。其典型衰減為1dB/接頭。

二、光纖檢測：

光纖檢測的主要目的是保證系統連線的質量，減少故障因素以及故障時找出光纖的故障點。檢測方法很多，主要分為人工簡易測量和精密儀器測量。

1。人工簡易測量：

這種方法一般用於快速檢測光纖的通斷和施工時用來分辨所做的光纖。它是用一個簡易光源從光纖的一端打入可見光，從另一端觀察哪一根發光來實現。這種方法雖然簡便，但它不能定量測量光纖的衰減和光纖的斷點。

2。精密儀器測量：

使用光功率計或光時域反射圖示儀（OTDR）對光纖進行定量測量，可測出光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可測出光纖的斷點位置。這種測量可用來定量分析光纖網路出現故障的原因和對光纖網路產品進行評價。

光纖的應用及系統設計

一、光纖的應用：

人類社會現在已發展到了資訊社會，聲音、圖象和資料等資訊的交流量非常大。以前的通訊手段已經不能滿足現在的要求，而光纖通訊以其資訊容量大、保密性好、重量輕體積小、無中繼段距離長等優點得到廣泛應用。其應用領域遍及通訊、交通、工業、醫療、教育、航空航天和計算機等行業，並正在向更廣更深的層次發展。光及光纖的應用正給人類的生活帶來深刻的影響與變革。

二、光纖網路系統設計：

光纖系統的設計一般遵循以下步驟：

1。首先弄清所要設計的是什麼樣的網路，其現狀如何，為什麼要用光纖。

2。根據實際情況選擇合適是光纖網路裝置、光纜、跳線及連線用的其它物品。選用時應以可用為基礎，然後再依據效能、價格、服務、產地和品牌來確定。

3。按客戶的要求和網路型別確定線路的路由，並繪製佈線圖。

4。路線較長時則需要核算系統的衰減餘量，核算可按下面公式進行：

衰減餘量=發射光功率-接受靈敏度-線路衰減-連線衰減（dB）其中線路衰減=光纜長度×單位衰減；

單位衰減與光纖質量有很大關係，一般單模為0。4~0。5dB/km；多模為2~4dB/km。

連線衰減包括熔接衰減接頭衰減，熔接衰減與熔接手段和人員的素質有關，一般熱熔為0。01~0。3dB/點；冷熔0。1~0。3dB/點；接頭衰減與接頭的質量有很大關係，一般為1dB/點。系統衰減餘量一般不少於4dB。

5。核算不合格時，應視情況修改設計，然後再核算。這種情況有時可能會反覆幾次。

三、設計例項：

1。某校園網的改造：

根據其情況，在已有細纜網的一邊使用一臺三口中繼器（雙絞線-光纖-細纜），另一邊使用一臺帶光纖主幹的雙絞線HUB。中間用架空或地埋勻可的束管式4芯室外多模光纜再經過熔接為帶ST頭的室內跳線（因裝置的光纖介面為ST型）。

衰減核算：（一般多模裝置在2km範圍內不用核算，這裡只做個例子）

發射功率：-16dBm

接收靈敏度：-29。5dBm

線路衰減：1。5km×3。5dB/km=5。25dB

連線衰減：接頭2個衰減為：2點×1dB/點=2dB

熔接兩個點為：2點×0。07dB/點=0。14dB

衰減餘量=-16dBm-（-29。5dBm）-5。25dB-0。14dB-2dB=6。11（dB）

經過上面的計算，可以看出系統容量大於4dB，以上選擇可以滿足要求。

光纜型號的識別方法

例： 第一部分 ：分類的代號

GY通訊用室（野）外光纜GS通訊用裝置內光纜

GH通訊用海底光纜 GT 通訊用特殊光纜

GJ通訊用室（局）內光纜GW通訊用無金屬光纜

GR通訊用軟光纜GM通訊用移動式光纜

注 ：第一部分與第二部分之間：加強件（加強芯）的代號

加強構件指護套以內或嵌入護套中用於增強光纜抗拉力的構件：

無符號-金屬加強構件；G-金屬重型加強構件

F-非金屬加強構件；H-非金屬重型加強構件

（例如：GYTA：金屬加強芯；GYFTA：非金屬加強芯）

第二部分 ：纜芯和光纜內填充結構特徵的代號

光纜的結構特徵應表示出纜芯的主要型別和光纜的派生結構，當光纜型式有幾個結構特徵需要註明時，可用組合代號表示。

B扁平形狀C 自承式結構

D 光纖帶結構E 橢圓形狀

G骨架槽結構J光纖緊套塗覆結構

T油膏填充式結構R 充氣式結構

X纜束管式（塗覆）結構Z阻燃

第四部分 ：護套的代號

A鋁-聚乙烯粘結護套G鋼護套

L鋁護套Q鉛護套

S鋼-聚乙烯粘結護磁U聚氨脂護套

V聚氯乙烯護套Y聚乙烯護套

W夾帶平行鋼絲的鋼-聚乙烯粘結護套

注 ：第四部分與第五部分之間：

其代號用兩組數字表示，第一組表示鎧裝層，可以是一位或兩位數字；第二組表示塗覆層，是一位數字

鎧裝層代號

代號鎧裝層

5皺紋鋼帶

44雙粗圓鋼絲

4單粗圓鋼絲

33雙細圓鋼絲

3單細圓鋼絲

2繞包雙鋼帶

0無鎧裝層

塗覆層代號

代號塗覆層或外套代號

1纖維外被

2聚乙烯保護管

3聚乙烯套

4聚乙烯套加覆尼龍套

5聚氯乙烯套

第六部分：光纜規格型號

A 多模光纖

B 單模光纖

B1。1（B1）非色散位移型光纖G652

B1。2截止波長位移型光纖G654

B2色散位移型光纜G653

B4非零色散位移光纖G655

注 ：多模光纖因模間色散的原因不能進行長距離光傳輸，幾乎被淘汰。