《光纤光缆制造》PPT课件

纤芯 ：折射率较高，用来传送光； 包层 ：折射率较低，形成波导效应，与纤芯形成全反射； 涂覆层/保护套 ：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。
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纤芯 --高透明材料 包层 --高透明材料
涂敷层 --保护层
包层折射率略小于纤芯
材料： 高纯度 SiO2 掺杂 纤芯： GeO2•SiO2, P2O5•SiO2 包层： B2O3•SiO2
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光纤衰减：
光纤衰减
78 微米
纤芯 芯
包层
125 微米
衰减系数：单位长度光纤引起的光功率衰减。
α=-10log(P出/P入)
n α是和波长有关的系数 n α对光纤质量的评定和光纤通信系统的中继
距离的确定起着十分重要的作用。
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光纤 衰减
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衰减的来源
吸收衰减
紫外吸收 材料固有吸收
光纤的分类
实际上,按照光纤截面折射率分布详细分：
阶跃型光纤 渐变光纤 梯度型光纤(多模光纤) 双包层（W型） 三角分布—
色散位移光纤(DSF G.653), 非零色散位移光纤(NZ-DSF G.655)
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光纤的分类
按光纤中的传导模式数量分类
单模光纤 传输单一模式：基模
2.应用：TrueWave真波光纤(正色散区 的SPM效应有利于传输)；LEAF-大有效 面积光纤（克服非线性效应）
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光纤种类
多模光纤：工作波长为850nm的LAN用的多模光纤。
G652光纤：最佳工作波长为1310nm的单模光纤： G652A 、G652B:标准光纤。 G652C、 G652D：低水峰（全波 ）光纤。
2）应用形式：线性无源器件，理论上可以光纤线路如何位置；但是实际 上 主要用在接收机侧。在10Gbit/s以上的DWDM系统广泛应用。

光纤光缆
讲义
武汉大学 电子信息学院 何对燕
光纤通信基础
武汉大学 电子信息学院
一、引言
电子和光子的特点：电子具有电荷和质量，而光 子却没有；电子遵循费米—狄拉克统计学规律， 而光子则遵循波色—爱因斯坦统计学规律；电子 仅可通过串行方式处理，而光子则可以通过并行 方式处理；运动的电子产生电磁场和波，而光子 却不能；电子可以承受电磁干扰，而光子却不能。 电子在自由空间不能自由传输且需要导线传输， 而光子却可以在波导器件和自由空间传播
NA n0 sin 0,max n12 n22 n1 2
NA表征光纤采集或接收光的能力，其 典型值为0.1～0.2，对应的接收角为 5.7º～11.5º，
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光纤通信基础
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§.4 模式理论
对称平板波导中几种低阶导模的电场分布：
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光纤通信基础
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§.4 模式理论（ 续）
用柱坐标系分析光纤中电磁波的传播：
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光纤通信基础
§.4 模式理论（ 续）
低阶LP模的组成：
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光纤通信基础
§.2 光纤的类型
光纤的结构
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光纤通信基础
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§.2 光纤的类型（ 续）
阶跃折射率(SI)光纤：纤芯折射率恒定, 芯-包层界面的折射率有阶梯性跃变；
渐变折射率(GI)光纤：纤芯折射率连续 变化；
多模(MM)光纤：多种模式传输，包层直 径125μm，芯径50～100μm ；

03 光纤光缆的分类 和应用
光纤的分类和应用
按材质分类
玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤等。
按传输模式分类
单模光纤、多模光纤。
应用场景
电信、移动通信、计算机网络、智能家居、工业 控制等。
光缆的分类和应用
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按结构分类
层绞式光缆、中心束管式 光缆、带状光纤光缆等。
按护套类型分类
阻燃型、防鼠型、防蚁型 等。
对拉制后的光纤进行光学性能 检测，包括折射率、衰减等指
标。
在光纤的表面涂覆涂层以保护 其不受环境影响，并进行包装。
光缆的制造工艺和流程
缆芯制备
将多根光纤进行排列并固定在一个中心加强 芯上，形成缆芯。
质量检测
对光缆进行质量检测，包括光学性能、机械 性能等指标。
护套制备
在缆芯外层加装护套以保护光纤不受机械损 伤和环境影响。
随着5G、物联网等新技术的应用，需要更 灵活、更高效的光纤光缆部署方案。
光纤光缆制造的挑战与对策
高精度制造
光纤光缆的制造需要高精度的设备和工艺能和稳定性，需要不断研发 新的材料。
严格的质量控制
光纤光缆的制造过程中需要进行严格的质量 控制，以确保产品的质量和稳定性。
光纤光缆的关键参数和指标
光纤的关键参数和指标
包括折射率、衰减系数、色散系数、带宽等。这些参数和指标直接影响光信号的 传输质量和距离。
光缆的关键参数和指标
包括机械强度（如拉伸强度、弯曲半径等）、环境适应性（如耐温、耐湿等）、 传输性能（如传输距离、传输速率等）等。这些参数和指标直接影响光缆的使用 寿命和传输性能。
通信光纤光缆知识课件
目录
• 光纤通信概述 • 光纤光缆的基本结构与材料 • 光纤光缆的分类和应用 • 光纤光缆的制造工艺和流程 • 光纤光缆的发展趋势和挑战 • 典型案例分析

2.5Gb/s
928km
4528km
6400km
10Gb/s
58km
283km
光波在光纤中是以全反射的形式传播的。光波在光纤中实现全反
射的条件是：
光纤纤芯的折射率一定(yīdìng)要大于光纤包层的折射率。 进入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时，入射角应大于临界角。
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2.光纤分类(fēn 标 lèi)
准
GB15972
IEC793
A1a
A1a
A1b
A1b
B1.1
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多模光纤
定义：具有大的芯径(50或62.5μm) ，能够采用不同的传输路径（多个模式）来
传输的光纤。
优点：容易与光源以及其他光纤进行耦合，光源（发射机）成本低， 并且具有简单的连接与熔接特性。
缺点：具有相对(xiāngduì)较高的衰减、低带宽，使得光在多模光纤内的传输 被限制于短距离。
色散(sèsàn)（Dispersion）
反映脉冲展宽的特性 限制了传输容量的大小和传输距离(jùlí)的距离(jùlí) 原因： 不同的波长具有不同的速度
发射端
光纤
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接收端
受色散限制的无中继距离( jùlí)大致理论值
速 率 1550nm（G.652） 1550nm（G.655）1310nm（G.652）
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衰减系数
衰减系数 ＝10log(P0/PL)/L（dB/km）
这里； P0 输入光功率 PL 经过L长度的光纤后的输出光功率 L 传输距离
L
P0
PL
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单模光纤的典型(diǎnxíng)谱衰耗

一次被覆层作用： ①保护光纤的机械 强度；②隔绝能够 引起微变损耗的外 应力。

定义——传输光能的介质波导，由纤芯和包层组成。
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光纤的种类
单模光纤种类： 1 、 B1.1(G.652) 非 色 散 位 移 光 纤 ， 在 1550nm窗口衰减小，但色散较大，不利于高 速系统的长距离传输； 2 、 B2(G.653) 零色散位移光纤，在 1550nm 窗口色散为零，但在波分复用时会出现四波混 频效应； 3、B1.2(G.654)截止波长位移光纤； 4 、 B4(G.655) 非 零 色 散 位 移 光 纤 ， 在 1550nm窗口衰减低，色散小，大大减小四波 混频效应。故其可用于远距离、波分复用、高 速系统； 5、色散平坦光纤； 6、色散补偿光纤。
模场直径——单模光纤所特有的一个重要参数，通俗 地讲就是单模光纤中光斑的大小。模场就是光纤中基 模场的电场强度在空间的分布。因此，单模光纤中的 场并不是完全集中在纤芯中，而是相当部分能量在包 层中，所以不宜用纤芯的几何尺寸作为单模光纤的特 征参数，而是用模场直径作为描述单模光纤中光能集 中的范围。是单模光纤所特有的参数，给出了保证单 模传输的光波长的范围。
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二次余长
定义：当光缆被拉伸或收缩时，光纤从松套管
中心位置向内侧或外侧移动所能发生的变化。
作用：增强光缆的机械性能抗拉强度，提高温
度稳定性。
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护套
分类：内护套、中护套、外护层
内护套：PE护套，侧重于防潮。
外护套：各种铠装挤制高、中密度
聚乙烯或阻燃料、防蚁层等外护层，
的原因，改变了光纤的折射率分布，从而引起基 模LP01的两个垂直方向的模已不同的速度传输， 从而使其到达的时间不同，其差称为偏振模色散。

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拉丝操作步骤二（拉丝炉升温）
2.预制棒进给
⑤ 降低预制棒，新棒以起始端为零点，拉过 丝的旧棒以其与拉丝炉顶相切处的外径大 约为10mm作为零点，按住[复位]键清零， 开始记数 ⑥ 在上述条件下将预制棒插入拉丝炉 263mm。降低预制棒的同时应检查预制 棒不能碰到拉丝炉。 ⑦ 目测预制棒与拉丝炉的间隙。当发现其偏 离中心位置时，用手动控制盒上的〔XY位 置调整〕按钮进行调整
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拉丝操作步骤四（涂覆和加速）
1.涂覆开始和加速
5. 当二涂层直径测量仪显示光纤直径在220um以上时，用 手牵引光纤，将光纤挂线到舞蹈轮后到达收线机传动轮， 保持吸尘器在收线机A盘一侧继续吸引光纤 6. 按下控制柜上的[加速]按钮使速度提高到25m/min，同 时保持光纤的直径大约125±5µm，并继续升高炉温 2175ºC。 7. 启动第一次涂覆。确定气控柜上第一次涂覆CO2流量，确 定一次涂覆初始压力，确定气控柜上一次涂覆UV固化灯 氮气喷入和喷出流量. 8. 在电脑主操作面上的〔自动启动运行设定〕中选择〔一次 涂覆压力〕和〔二次涂覆压力〕为[自动]
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生产工艺
PCVD
MCVD
OVD
VAD
优点 缺点 1.沉积层薄 2.工艺控制性强 1. 原料要求纯度高 POF, YOFC 3.折射率剖面精确 2. 沉积速率低 4.原材料利用率高 1.投资少 1. 原料利用率低 Lucent 2.操作运行较容易 2. 折射率剖面不够精确 3.工艺控制性好 1.沉积速率高 2.预制棒体积大 1.折射率剖面粗糙 Corning 3.原料纯度要求较低 2.原料利用率低 4.生产率高 1.沉积速率高 1.折射率剖面粗糙 Japan 2.预制棒体积大 NTT 3.原料纯度要求较低 2.原料利用率低 4.生产率高 PPT课件

02
光纤预制棒制备
原材料选择与质量控制
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石英砂
选用高纯度石英砂，纯度 应达到99.9%以上，以保 证制备出的预制棒具有优 良的透明度和折射率。
掺杂剂
选择适当的掺杂剂，如氧 化硼、氧化磷等，以调节 预制棒的折射率和机械性 能。
原材料质量控制
对进厂的原材料进行质量 检验，确保原材料的质量 符合生产要求。
拉丝工艺参数控制
温度控制
温度是光纤拉制过程中的关键参数之一。加热炉的温度需要精确控制，以保证熔融状态下 的玻璃或石英的粘度和流动性。温度过高可能导致熔融物烧毁或产生气泡，温度过低则可 能导致拉丝过程中断或光纤断裂。
拉丝速度控制
拉丝速度决定了光纤的直径和生产效率。在保证光纤质量的前提下，适当提高拉丝速度可 以增加生产效率。但拉丝速度过快可能导致光纤断裂或直径不均，因此需要根据实际情况 进行调节。
加强元件
加强元件是光缆中的骨架结构 ，起到承受光缆拉力的作用， 常用材料有钢丝、玻璃纤维等 。
外护套
外护套起到保护光缆的作用， 防止光缆受到机械损伤和环境 侵蚀，常用材料有聚氯乙烯、
聚乙烯等。
光缆制造艺流程
光纤预制棒制备
通过化学气相沉积等方法制备光 纤预制棒。
拉丝工艺
将光纤预制棒加热软化后拉制成 细如发丝的光纤。
详细描述
光纤光缆是一种由多根光纤和保护套组成的线缆，用于传输光信号。根据不同的分类标准，光纤光缆可分为多种 类型，如按结构可分为紧套光纤光缆和松套光纤光缆；按应用可分为室内光纤光缆和室外光纤光缆；按材料可分 为塑料光纤光缆和玻璃光纤光缆等。
制造工艺流程简介
总结词
光纤光缆的制造工艺流程包括拉丝、涂覆、成缆、护 套等环节，每个环节都有其特定的工艺要求和技术参 数。

2.3.2
光纤的光学特性
2．最大理论数值孔径（NAmax）
最大理论数值孔径的定义为：
Nm Aax(n12n2 2)1/2
其中，n1为阶跃光纤均匀纤芯的折射率（梯度光纤为纤芯中心 的最大折射率），n2为均匀包层的折射率。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.1.2
光纤的分类
4．单模光纤的分类
（4）G.654光纤
G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是降低1 550nm的衰减，其零色散点仍然在1 310nm附近，因而1 550nm窗口
光纤的分类
4．单模光纤的分类
（1） G.651光纤 ：多模渐变型光纤，中小容量、中短距离。 （2）G.652光纤
G.652光纤，也称标准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色 散为零的波长）在1 310nm附近的光纤。
（3）G.653光纤 G.653光纤也称色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1
550nm附近的光纤，它相对于G.652光纤，色散零点发生了移动，所 以叫色散位移光纤。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.1.2
光纤的分类
1．按传输模数分类
传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何 尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播 模式进行传播。

●光缆的特性和材料
• 一、光缆特性 • 光缆的主要特性包括：光缆中光纤的传输特性、光缆的机械传输特性、
光缆的环境特性和光缆的电气特性。 – 光缆的机械特性包括：光缆的拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、
卷绕、曲绕、弯折等。 – 光缆的环境特性包括：光缆的温度特性、滴流性能、渗水性、阻燃
性、防蚁性能、低温下弯曲性能和低温下耐冲击性能等。 – 当光缆中含有作为导电或传输信号的电导体时，要检测光缆中电导
验证设计和工艺控制的正确性，达到理论与实际相统一确保光缆预期使 用寿命。 • 光缆寿命计算： • 在静态负载应力δs下,经筛选试验的光纤在运行时间t s内的累计断裂概率F 为：
F1exp NPL1[ 1c(1 p sn nttp s)nm -21]}
• 式中：
• ts • tp • Np •L
预期寿命 筛选试验时间 筛选试验中每公里光纤的断裂次数
●光纤的导光基本原理
• 光线经过两种不同介质的交界面时，就会发生偏折现象，一般称之为 光的折射。当光线由光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角时， 就会发生全反射现象。光纤就是利用光的这种全反射特性来导光的。 如下图所示：
媒质2 折射率为 n2
θ2
θ1
θ0
媒质1 折射率为 n1
n1 ＞n2
当θ2＞θ0 时，实现全反射， θ0为 临界角.
• 评定的主要指针有：厚度、宽度、5min膨胀高度、拉断力、伸长率、 含水量等。
• （9）架设在高压电力输电线路上的全介质自承式光缆（ADSS光缆）， 其重量不是靠悬挂钢索支承，而是靠光缆自身配置的抗拉组件玻璃钢 圆棒和芳纶纱来支承和抗拉强度悬挂在杆塔上。芳纶纱的优点是重量 轻、抗拉强度大。一般，用芳纶纱作为标准组件的ADSS光缆的跨度范 围为75~1000m。