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光纤光缆的结构及其传输原理一光纤分类1.按波长分类，综合布线所用光纤有三个波长区：a.0.85μm波长区(0.8μm～0.9μm)﹔b.1.3μm波长区(1.25μm～1.35μm)﹔c.1.5μm波长区(1.53μm～1.58μm)。不同的波长范围光纤损耗也不相同，其中0.85μm波长区为多模光纤通信方式，1.5μm波长区为单模光纤通信方式，1.3μm波长区有多模和单模两种。建筑物综合布线采用0.85μm和1.3μm两个波长。2.按纤芯直径划分，光纤有二类：a.62.5μm渐变增强型(gradedindex,enhanced)多模光纤﹔b.8.3μm突变型(stepindex)单模光纤。光纤的包层直径均为125μm。62.5/125μm增强型多模光纤结构.其中，62.5/125μm光纤被推荐应用于所有的建筑物综合布线。这是因为它的物理特性和传输特性与建筑物布线环境中应用系统设备的光/电转换器件相兼容。62.5/125μm的大纤芯直径和传输特性有以下优点：a.光耦合效率高﹔b.光纤对准要求不太严格，需要较少的管理点和接头盒﹔l)对微弯曲损耗不太灵敏﹔2)符合FDDI标准。8.3/125μm突变型单模光纤如图B所示。单模光纤常用于传输距离大于2km的建筑群。由于这种光纤纤芯直径小，在建筑物中，采用LED驱动的数据链路器件耦合时，会发生物理不兼容的问题，而且价格较贵，所以，在建筑物内或传输距离小于2km时很少使用。3.按应用环境划分，光缆有两类a.室内光缆采用增强型缓冲带，主要用于建筑物内干线子系统和水平子系统。b.室外光缆常采用束状，在保护层内填满相应的复合物，护套采用高密度的聚乙烯，加上增强的钢丝或玻璃纤维，可提供额外的保护，以防止环境造成的损坏。这种光缆主要用于建筑群子系统。二光缆的结构光缆的结构大体上分为缆芯(Cablecore)和护层(Sheath)两大部分。1.光缆的缆芯综合布线常用的室外光缆缆芯主要有两类：中心束管式和集合带式。(1)中心束管式缆芯由装在塑料套管中的1~8束(最多)光纤单元束组成，简称“中心束管式”。每束光纤单元是由松绞在一起的4，6，8，10或12(最多)根一次涂覆光纤构成，并在单元束外面松绕有一条纱线。为了区分方便，每根光纤的涂层及每条纱线都着有颜色，中心束管式缆芯的光纤数最少为4根，最多为96根﹔塑料套管内皆填充专用油膏.由于这种填充专用油膏在小拉力时，如同一个有弹性的固体，但是当拉力增加时，该专用油膏如同液体，允许光纤束在其中移动，因而大大减少了微弯曲损耗。在头两个束(蓝色束、橙色束)中各有一条备用线，颜色编码是自然色加上绿色的阴影。图D中给出中心束管式光缆中一束光纤的颜色编码模式。图E中给出了中心束管式光缆中的标准光纤数。图E束管式光缆中的标准光纤数和色标光缆中保证的光纤数目束数分配给光纤束的光纤蓝束橙束绿束棕束蓝灰束白束红束黑束41461681812112162882021282421212363121212484121212126051212121212726121212121212847121212121212129681212121212121212注：对于包含于48根光纤的光缆来说，可在蓝和橙光纤束中包含一根备用光纤，颜色是绿－自然色(G－N)。(2)集合带式缆芯由装在塑料管中的1条或最多到18条集中单元带组成。每条集合单元带由12根一次涂覆光纤排列成一个平面带构成。塑料套管中有的填充专用油膏，物理结构截面如图C之(b)所示。这种扁平带的接续方法，是采用12根光纤同时一次接续，快速简便。2.光缆的保护层光缆的保护层大体上可分为交叠型和快速接入型两类。交叠型是由两层相互反向绞合的外周加强构件再加上聚乙烯护套构成。当加强构件为两层钢丝时，就称为金属交叠型保护层。当加强构件由两层钢丝时，就称为非金属交叠型护层。当加强构件由两层纤维构成时，则称为非金属交叠型。这类交叠型护层外面还可加外护层。例如：为了防鼠咬或防雷，可在交叠型保护层外先纵向包一层铜带后再纵向包一层不锈钢带，最外面挤压一层聚氯乙烯护套。再如，为了穿过河流，可在交叠保护层外面绞合1~3层不锈钢丝，使抗拉强度大大增加。快速接入型(LightguideeXpressEntry,缩写LXE)这种保护层外周加强构件只有两根钢丝(或两组玻璃纤维)，彼此位于护套直径相对两侧。由于护套内只有两根(组)加强构件，所以可在加强构件保持不断的情况下，在塑料外护套的其它部位剥开护套即可迅速将缆芯塑料管中的光纤取出进行接续操作。这种“接入”也可在架空光缆的杆档中间进行。LXE护层又可细分成：(1)金属快速接入型保护层光缆(铠装层型光缆)金属快速接入型(LXE-ME)光缆的最外层是高密度聚氯乙烯(HDPE)护套，沿其轴向埋入两根对称的钢加强构件(钢筋)，下层是电镀铬的钢(ECCS)波纹管，电镀铬的钢层的里层和外层各有一层防潮带，可防止渗水作用，电镀铬的钢层下方还有一根拉绳，便于拉动铠装层型的光缆进出管道。(2)非金属快速接入型护套层(介质LXE)光缆非金属快速接入型(LXE-DE)光缆没有铠装，其最外层是高密度聚氯乙烯(HDPE)保护套，其中埋入两组玻璃纤维加强构件，加强构件沿光缆轴向排列，其下方是第一层防潮带。每一级加强构件配有一根拉绳，以便拉动快速接入型光缆进出管道，下一层防潮带的下方是聚氯乙烯套管，里面的填充芯中装有光纤。(3)金属快速接入型保护层光缆(LXE-RL)也是一种金属铠装层型，结构同LXE-ME，只是它的铠装采用铜带与不锈钢带粘合在一起的双金属带来代替镀络钢带，用于防鼠咬(R)及防雷(L)地区。(4)快速接入型－LW是一种轻型(LXE-LW)光缆，它的光纤数量最多不超过24根，保护层中除具有两根金属钢丝作为加强构件外，不再纵包金属带，重量轻。这种光缆适用于新发展的有线电视网。它可以架空，穿管道，也可以直埋。(5)快速接入型(LXE-SS)是不锈钢(SS)带取代(LXE-RL)中的双金属带，进一步提高了防鼠咬的性能。从光缆结构发展来看，缆芯向着松结构，束管化发展，加强构件趋向在保护层中“外周加强构件”发展。三建筑物光缆(LGBC)建筑物光缆是由2，4，6，12，24或36根缓冲层的多模光纤构成的。这些光缆的外层具有UL防火标志的PVC外护套(OFNR)。这种光缆可直接放在干线信道中，如管道、天花板、墙壁或地板上(非强制通风环境)。另一种建筑物光缆具有UL标志的含氟聚合物套管(OFNP)，它们可放置于回风巷道(强制通风环境)。在光纤数目不足12根时，每根光纤围绕光缆的中心加强筋排列，并填入纱线层，最外面是PVC套管。纱线是作为线缆的补充加强材料。这些光缆均叫做建筑物光缆。在布线蓝图上可使用LGBC-000A-LRX或LGBC-000A-LPX命名法来标注这种电缆。l)L为62.5/125μm多模光纤2)R为聚乙烯套管3)P为含氟聚合物套管(P代表充满物质的/实芯的)4)X为尚未规定这种多模光纤的传输特性：a.1300nm光波，衰减1.0dB/km,带宽500MHZ．kmb.850nm光波，衰减3.75dB/km,最小带宽160MHZ．km1.多束的LGBC光缆多束的LGBC光缆是62.5μm多模光纤，光纤数有24根和36根的。图F光纤中6根围绕在一条中心加强塑料构件(FRP)周围以建立一个光纤束，其外面用纱线覆盖起来，每束上加有颜色编码的标识带(色标)，并用透明带缠绕起来，一共有6束这样用透明带缠绕起来的光纤束。这些束围绕在一条中心加固构件周围，该中心加固构件是由PVC的FRP形成的，以建立一条36根光纤的光缆。24根光纤的是由4条光纤束和两条填充束组成。光纤中的这些束都用透明带子缠绕起来并在PVC护套内有两根拉绳。2.充满物质的LGBC光缆充满物质的LGBC光缆，常用的有LGBC-4A，LGBC-12A两种型号。图G中示出了LGBC-4A光缆。这种光缆可用于干线子系统，也可以用于水平子系统。3.互连光缆(光纤软线)光纤接插软线采用单光纤结构及双光纤结构两种。它们都放在一根阻燃的PVC护套内，如图3-1所示。这些接插软线用于把距离小于30m的光纤链路与应用系统的设备互连起来。它们不穿信道或管道，直接在光纤配线箱(柜)内进行。光纤软线采用62.5/125μm光纤，芯纤的椭圆度和偏心率要严格加以控制。混合光纤软线，其中一端接ST连接器插头，另一端接双锥形连接器插头。互连光缆上面可标注FL1P-A(单根光纤)或FL2P-A(双根光纤)，以表示单光纤结构还是双光纤结构。此外还有已接有数据链路连接器的软线，用于对非ST兼容式设备进行互连。互连(软线)光纤的规格如表H所示。识别光纤的基本颜色如表I所示4.建筑物光缆的物理特性四光缆护套层选项(CableSheathOptions)为了满足室外，室内及海底布线需要，光缆可配以各种不同的护套层及外护套供选择，每种护套及外护套对特定的应用提供了最经济的解决方法.对于室外光缆来说，所设计的所有护套层选项都是用来保护芯管中的光纤用的，在芯管(缆芯套管)外，依赖于光缆的类型可能有的层为：a.防潮带(防水带)﹔b.金属或非金属的加强构件﹔c.挤压的护套材料﹔d.外护套(铠装)。所有室外光缆均采用高密度聚乙烯(HDPE)来制作所有的冲压聚乙烯组件。如缆芯套管，中间护套及外护套。为了适应多种应用条件，有许多护套层选项。综合布线常用快速接入型(LXE)光缆。判断光缆质量的优劣，除了需要检验其构造、几何尺寸、光缆长度、单位重量、色谱标志以及有关材料的性能等项外，还需要重点检查光缆的传输性能、物理性能及环境性能。光缆的传输性能是由光缆中光纤的质量来决定的，而光缆的物理性能和光缆的环境性能则是由护套层来决定的。光缆的设计寿命一般为40年，在这样长的时间内要保持光缆的传输性能，必须对光缆的物理性能和环境性能提出严格的技朮要求，并进行有效的保护。1.光缆的物理性能光缆的物理性能应能保证光缆为光纤提供足够的保护，使光纤在运输、施工及运行维护期内不会遭受损坏，并能保持光纤的优良传输性能。光缆的保护层应采用耐磨性能优越的高密度聚乙烯护套。这种护套可获得三大好处：a.抗磨损能力强，从而施工简便省时﹔b.磨擦系数小，在管道中能拉放较长的距离，从而减少了光缆的接头(接续)﹔c.抗化学腐蚀能力强，对于酸性士壤和石油污染都有很强的抵抗能力，从而延长了寿命。2.光缆的环境性能敷设在室外的光缆，其性能与周围环境的变化有关。(1)首先是与温度的变化密切相关。光缆在各种环境下可承受的温度范围如下：储存/运输时－50℃～+70℃施工敷设时－30℃～+70℃维护运行时－40℃～+70℃最后一条的温度范围十分重要。因为光缆除了用于直埋及管道外，还适用于架空，一年四季甚至一天早晚的温度变化都较大，没有较宽的使用温度范围就不能适应。(2)光缆对核辐射的防护性能也是衡量其环境性能的一项技朮指针。当光缆受到核辐射时，将使光纤玻璃结构发生缺陷性改变，从而使光纤损耗变大。(3)光缆环境性能的另一个重要内容是防雷。雷击对光缆的破坏作用主要有两个方面：一是雷电击中具有金属保护层的光缆时，强大的雷电峰值电流通过金属保护层转换为热能，产生的高温足以使金属熔融或穿孔，从而影响光纤传输性能。二是雷电峰值电流在附近大地中流过时，土壤中产生巨大的热能使周围的水分迅速变成蒸气而产生类似气锤的冲击力。这种冲击力会使光缆变形，破坏光纤。为了提高防雷击性能，光缆护套层中应不含金属加强构件。五混合电缆混合电缆是由两个及两个以上不同型号或不同类别的电缆、光缆单元构成的组件，外面包覆一个总护套，护套内还可以有一个总屏蔽。其中，只由电缆单元构成的称为综合电缆﹔只由光缆单元构成的称为综合光缆﹔由电缆单元和光缆单元构成的称为混合电缆。综合布线常用的混合电缆由两条4芯双绞电缆和两条缓冲层的2.5/125μm多模光纤组成，如图J所示。两条4芯双绞电缆中，一条为3类双绞电缆，另一条为5类双绞电缆。单根光纤直径为3.0mm，在光缆护套内并缠绕在光纤外围的纱线用来增加拉力强度及压绉阻抗。为了提供标识，