冷接子和快速连接器论文44450.doc

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1、引言 人类社会的一切活动都离不开资讯的传递通信,它像人的神经系统一样重要。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。从广义上说，无论采用何种方法，使用何种媒质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。 通信又分为有线通信和无线通信。狭义上现代的有线通信是指有线电信，即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。光或电信号可以代表声音，文字，图象等。其中光纤通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纤通信能实际应用到人类传输信息中并不是一帆风顺的，其发展中经历了很多技术难关，比如光纤的连接，解决了这些技术难题，光纤通信才能进一步发展。而光纤的连接以前都是热熔，需要熔接机，特别不

2、方便，随着时间的推移，现在又发明了一种冷接子和快速连接器，他们不仅接续方便，而且速度快。为以后光纤入户提供了很多方便。第1章 概论1.1光纤的发展概况 1880年，贝尔发明了光化系统，但光通信的关键性困难光源和传光介质没有解决，所以长达80年左右的时间内，光通信没有多大的进展。 1960年美国科学家梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器，1960年贝尔实验室又发明了氦-氖激光器。 激光器的发展使光通信的研究有了进展。 对于传光介质，在20世纪60年代初出现了研究大气激光通信的热潮。这种通信方式的优点是无需敷设线路，经济方便；缺点是受自然条件的影响太大，难于实现。 在大气激光通信的研究受阻之后，又有

3、人进行地下光波通信的实验。但这种通信方式系统复杂、造价高、测试困难，也无法实现。 早在1954年，出现传光用的纤维，但衰减达1000dB/km,无法实用。1964年，高坤博士根据介质波导理论，提出光纤通信的概念。他指出：只要设法消除玻璃中的杂质，做出衰减低于20dB/km的光纤是完全可能的，光纤损耗极限还远低于这个数值。这一重大研究成果使光纤通信的研究出现了生机。所以英籍华人高坤博士被誉为“光纤通信之父”。 1970年是光纤通信史上闪光的一年。这一年美国康宁玻璃公司拉制出了20dB/km的低损耗光纤。同一年，贝尔实验室又研究成功了在室温下可连续工作的激光器。后来，光纤的损耗不断下降，1972年

4、降至4dB/km,1973年降至1dB/km,1976年降至0.5dB/km,同年美国首先在亚特兰大成功地进行了速率为44.763Mb/s、距离为10km的光纤通信系统的现场试验，使光纤通信向实用化迈进了第一步。 1980年，多模光纤通信系统投入了商用，单模光纤通信系统也进入现场试验。 1983年，美、日、德、法、英、荷、意等国都先后宣布以后不再使用电缆，而改用光缆。 随着光纤通信技术的日益发展，光缆不仅敷向海底。美、日、英联合建立的太平洋海底光缆，全长8300km，使用840Mb/s系统，连接美、日、新西兰等国。由美英法联合建设的横跨大西洋的海底光缆，全长6000km，使用560Mb/s系统

5、，1991年开通使用。 在光纤通信领域，我国用了不到15的时间，从研制至推广应用，其发展之快、应用范围之广、规模之大、所涉及学科之广是前所未有的。在世界技术革命的浪潮中，光纤数字通信技术异军突起，迅猛发展，它的发展速度超出人们的想象，光纤通信被誉为通信工具中的王牌。 光纤通信已经经历了三代。第一代使用PDH技术，那时的网络比较简单，适合于小容量传输，传输速率为2.048/8.448/34.368/139.264Mb/s;第二代使用SDH技术，是宽带传输，速率为155/622/2500Mb/s，适合于用户传输网络建设和市话传输网络建设；第三代使用SDH+DWDM技术，性能卓越，使用光中继传输，向

6、全光通信迈进了一大步，使用波分复用技术，通信容量已达10Gb/s、20Gb/s、40Gb/s、80Gb/s和320Gb/s。现在，光纤通信正在向高速率、大容量和智能化的方向发展。1.2光纤的发展现状 发展较快的几项光纤通信技术1.2.1 波分复用技术 光纤通信的多路复用技术，一开始是采用原来铜缆沿用的PCM脉冲编码调制方式，把模拟信号变换为数字信号，再应用时分多路（TDM， WTBX Time Division Multiplexing）技术组成一次群即基群2Mbit/s）、二次群（8Mbit/s）、三次群（34Mbit/s）和四次群（140Mbit/s)等，这种系列被称为准同步数字系列（PD

7、H，WTBX Plesiochronous Digital Hierarchy）。各国现有的PDH有三种系列，互不兼容，而且没有统一的标准接口规范，各个厂家生产的设备不能互通，另外还存在上下电路困难等问题。后来改用新的同步数字系列（SDH，WTBX Sychronous Digital Hierarchy）,即STM-1（155Mbit/s），STM-4（622Mbit/s）和STM-16（2.5Gbit/s）等。SDH所采用的复用技术，仍然属于TDM技术。 目前，SDH系列在国内外已大量使用，我国干线上主要使用STM-16，相当于可复用3万多个话路。高于2.5Gbit/s以至更高速率的研究工

8、作已在我国和其他许多国家展开，其间碰到的最大问题是光纤色散的限制，而要克服这些限制在技术上、成本上都十分困难。因此，当前实际应用的大都只限于2.5Gbit/s，不超过10Gbit/s的传输速率。 近年来，WDM技术的进展，为光纤通信的发展开辟了另一个十分广阔的前景。WDM是在一根光纤上同时利用多个波长进行传输的技术。比如，目前我国开发的在一根光纤上同时传送8个波长系统，每个波长的速率可达2.5Gbit/s，即所谓82.5Gbit/s系统。这样，一根光纤的总速率可达20Gbit/s。若每个波长的速率为10Gbit/s，则一根光纤的总速率就可达80Gbit/s。这将大量节省光纤的数量。最近我国正在

9、全国长途骨干光缆网上进行升级改造，也就是利用WDM 82.5Gbit/s光传输系统使一对光纤可同时传送24万路电话或2400套电视节目。据报道，国外已出现206个波长的WDM系统试验样机。可见WDM技术的发展前景很好。 WDM技术的发展，不但大量节省光纤数目和以后扩容的工程费用，而且在长途干线上还可以大量节省掺铒光纤放大器(EDFA，Er-Doped Fiber Amplifier）的数目。因为目前掺铒光纤放大的带宽达30nm，足以使多个波长一起得到放大增益，不必每个波长配置单独的掺铒光纤放大器。当波长更多时，掺铒光纤放大器必须有更宽的平坦带宽增益。有资料介绍，把掺铒光纤放大器的平坦增益特性的

10、波长宽度从原来的30nm加大到80nm的研究，其意义将更大。1.2.2 光纤接入网（OAN， WTHX Optical Access Network）技术 十多年来，由于各种通信业务的迅猛发展，对通信容量的需求急剧增加，光纤干线的建设应运而起，各国先后建成全国的光缆骨干网。随后出现的问题是用户接入网仍保留着旧的铜缆网，不能适应发展需要，必须加以改造。改造的方案很多，首先考虑到的是开发利用铜缆的潜力，进一步提高其带宽来满足一定时期的需要，然后再过渡到光缆。比如，当前不少国家都在采用的线对增容系统、高比特率数字用户环路（HDSL，HighBit-Rate Digital Subscriber Lo

11、op）、不对称数字用户环路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Loop）、混合光纤与同轴电缆系统（HFC， WTBX Hybrid Fiber and coaxial Cable）等等都属于一些过渡性措施，应用广泛。 近年来，Internet的崛起大大超出人们原来的估计，目前它的年增长率已达300，形成爆炸性的增长，并促使电信、计算机、有线电视等技术的融合，走向三网合一。三网合一意味着数据、话音、视像等各种业务都综合起来进行传送。这种综合必将大大促进在接入网中大量使用光纤，促进光纤用户接入网的发展，加速光纤到户(FTTH，Fiber to the Home）

12、的实现。 在实现光纤到户前，首先采用交换式数字图像(SDV， WTBX Switched Digital Video）系统是一种较好的方案。数字图像系统由一个以光源光网络(PON， WTBX Passive Optical Network）为基础的数字光纤到路边(FTTC， WTBX Fiber to the Curb ）系统与一个单向的混合光纤与同轴电缆有线电视系统叠加而成。数字图像系统主干传输部分采用共缆分纤的空分复用(SDM，WTBX Space Division Multiplexing) 方式分别传送双向数字信号和单向模拟视像信号。上述两种信号由设置于路边的光网络单元(ONU， WT

13、BX Optical Network Unit）分别恢复成各自的基带信号，其中语音信号经双绞线送往用户，数字和模拟视像信号经同轴电缆送往用户。光网络单元由同轴电缆负责供电。数字图像技术的优点是数字视像和模拟视像可以兼容，较好地解决光纤到路边的供电问题，能较可靠地传送电信业务，对已有的混合光纤与同轴电缆网不必加以改造。因此，采用数字图像技术作为实现光纤到户前的过渡方案是可行的。1.2.3 全光网技术 光纤通信技术是以光纤代替电缆，以光波代替原来频率较低的电磁波发展起来的。因此，至今在光纤通信系统上仍需用大量的电信设备，甚至本来的光信号源也要变换成电信号源，然后进入光纤通信系统。在传输过程中的放大

14、、交换及接入设备终端等基本上全是电设备。这是由于电系统比较成熟、应用比较方便所造成的。但这些电设备会带来许多限制和干扰因素，而这些因素在光的系统中原本是可以避免的。 建立全光网的设想很早就提出来了，但困难很多，最关键的技术问题是解决光信号在传输过程中的损耗和光的交换问题。80年代出现了光纤放大器以后，研究工作的进展就比较快了。目前，光的交换技术研究也有了很大的进展，其中进展较快、较实际的是基于WDM技术的全光网。 迄今比较成熟的光放大器是掺铒光纤放大器，它的带宽通常在1 5301 560nm之间，在单模光纤上开通4，8，16个波长是比较方便的。 光路交换可以有：针对光纤在不同空间位置的空分交换

15、方式；控制不同时延进行的时分交换方式；转换不同波长/频率的波分/频分交换方式；或综合其中两种及两种以上的综合交换方式。 近年来，美国、欧洲、日本等一些国家已先后建立全光网的现场试验。比如美国组成的多波长全光通信试验网（MONET），泛欧光纤传输迭加网（PHOTON）等，其中还用到一些光器件，如光的交叉连接器(OXC，Optical Cross Connector）；波长路由器（Wavelength Router）、波长转换器（Wavelength Convertor）、插分复接/分接复用器(ADM，Add-Drop Multiplexer-Demultiplexer）等。当波分复用系统的光纤进

16、入本局的插分复接/分接复用器后，可以让部分波长从中分出，其它波长则直通；分出的部分波长负载上的信号进入本局，而由本局引出的信号荷载于同样波长进入插分复接/分接复用器。其工作原理与电的ADM原理相仿。随着各种光器件和光交换技术的不断完善，全光网技术也将日趋成熟。1.3光纤的发展趋势 光纤通信是电信史上的一次重要革命，在电信网中获得了大规模应用。光纤通信的廉价、优良的带宽特性使其成为电信网的主要传输手段。本文对光纤通信领域的个不同方面进行综合评述和分析，旨在对光纤通信领域的现状和最新发展趋势作一全面总结。1.3.1 传输体制的全面转向 传统的光纤通信是以准同步传输体制（）为基础的，随着网络日趋复杂

17、和庞大，以及用户要求的日益提高，这种传输体制正暴露出一系列不可避免的内在缺点。于是，一种有机地结合高速大容量光纤传输技术和智能网元技术的新传输体制光同步传送网应运而生，将之称为同步数字体系（）。 这种传输体制有一整套完整严密的技术规范，它有全世界统一的网络节点接口，从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程；它有一套标准化的信息结构等级，安排有丰富的开销比特用于网络的管理和维护；它有统一的标准光接口，允许不同厂家设备在光路上互通；它大量采用软件进行网络配置和控制，使得新功能和新特性的增加比较方便。采用技术还可以构成具有高度可靠性的自愈环结构，这对金融、政府机构和国防安全方面的

18、某些应用十分重要。1.3.2 向超高速系统发展 由于高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，因而传统的光纤通信发展始终在按照电的时分复用（）方式扩容，目前商用系统的速率已达，其速率在年时间里增加了 倍。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体业务提供了实现的可能。目前系统已开始批量装备网络，全世界安装的终端已超过 个，主要在北美，欧洲、日本和澳大利亚也有少量试验和商用系统。 在理论上，上述基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高，例如在实验室传输速率已能达。然而，电的系统在性能价格比上以及在实用中是否能成功还是个未知因素，因而唯一现实的出路是

19、转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用（）方式已进入大规模商用阶段，其他方式尚处于试验研究阶段。1.3.3 向超大容量波分复用 系统的演进 如前所述，采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的巨大可用带宽资源仅仅利用了不到，的资源尚待发掘。采用波分复用系统的主要好处是：.可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；.在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低传输成本；.与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；.利用实现网络交换和复用可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。 鉴于应用上的巨大好处以及近几年来技术上的重大突

20、破和市场驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际敷设的系统已超过 个，而实用化系统的最大容量已达（）。美国朗讯公司宣布年底将推出个不同波长的系统，其总容量可达（）或（）。实验室的最高水平则已达到（）。可以认为，近两年来超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信发展史上的又一次划时代的里程碑。1.3.4 实现全光联网战略大方向 上述技术尽管具有巨大的传输容量，但基本是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将是一次新的飞跃。根据这一基本思路，光的分插复用器（）和光的交叉连接设备（）均已在实验室研制成功，已开始商用。

21、实现光联网的基本目的是：.实现超大容量光网络（一对光纤达）；.实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；.实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；.实现网络的透明性，允许互联不同系统和不同制式的信号；.实现快速网络恢复，恢复时间可达。 鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局资助了一系列光联网项目，诸如以为主开发的光网技术合作计划（），以朗讯公司为主开发的全光通信网预研计划，多波长光网络（）和国家透明光网络（）等等。在欧洲和日本，也分别有类似的光联网项目在进行。列出了世界上几个比较典型的全光联网项目的概况。 综上所述，全

22、光联网已经成为继电联网以后的又一次新的光通信发展高潮，其标准化工作将于年基本完成，其设备的商用化时间也大约在年左右。第2章 光纤的基础知识2.1 光纤的概念 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反 射原理而达成的光传导工具，它是一种新的导光材料。现在实用的光纤是一根比人的头发稍粗的玻璃丝。光纤的外径一般为125-140um，芯径一般为3-100um。光纤在光通信系统中的作用是在不受外界干扰的条件下，低损耗、小失真地将光信号从一端传送到另一端。2.2 光纤的结构 纤芯位于光纤中心，直径2a为575m，作用是传输光波。 包层位于纤芯外层，直径2b为100150m，作用是将

23、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n1n2。 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 30150m。 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。如图所示1.1光纤的结构示意图1.12.3 光纤的分类 光纤的种类很多，分类方法也是各种各样的。2.3.1 按照制造光纤所用的材料 按照制造光纤所用的材料分：石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层

24、石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤。 塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）制成的。它的特点是制造成本低廉，相对来说芯径较大，与光源的耦合效率高，耦合进光纤的光功率大，使用方便。但由于损耗较大，带宽较小，这种光纤只适用于短距离低速率通信，如短距离计算机网链路、船舶内通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纤。 2.3.2 按光在光纤中的传输模式按光在光纤中的传输模式分：单模光纤和多模光纤。 多模光纤的纤芯直径为5062.5m，包层外直径125m，单模光纤的纤芯直径为8.3m，包层外直径125m。光纤的工作波长有短波长0.85m、长波长1.31m和1.55m。光纤损耗一般是随

25、波长加长而减小，0.85m的损耗为2.5dB/km,1.31m的损耗为0.35dB/km，1.55m的损耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长1.65m以上的损耗趋向加大。由于OH的吸收作用，0.901.30m和1.341.52m范围内都有损耗高峰，这两个范围未能充分利用。80年代起，倾向于多用单模光纤，而且先用长波长1.31m。 多模光纤 多模光纤(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，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，

26、多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。 单模光纤 单模光纤(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，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，但还存在着材料色散和波导色散，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。后来又发现在1.31m波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31m波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31m处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1.31m波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波

27、段。1.31m常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITUT在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。2.3.3 按最佳传输频率窗口 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：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300m。 色散位移型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300m和1550m。 我们知道单模光纤没有模式色散所以具有很高的带宽，那么如果让单模光纤工作在1.55m波长区，不就可以实现高带宽、低损耗传输了吗？但是实际上并不是这么简单。常规单模光纤在1.31m处的色散比在1.55m处色散小得多。这种光纤如工作在

28、1.55m波长区，虽然损耗较低，但由于色散较大，仍会给高速光通信系统造成严重影响。因此，这种光纤仍然不是理想的传输媒介。 为了使光纤较好地工作在1.55m处，人们设计出一种新的光纤，叫做色散位移光纤（DSF）。这种光纤可以对色散进行补偿，使光纤的零色散点从1.31m处移到1.55m附近。这种光纤又称为1.55m零色散单模光纤，代号为G653。 G653光纤是单信道、超高速传输的极好的传输媒介。现在这种光纤已用于通信干线网，特别是用于海缆通信类的超高速率、长中继距离的光纤通信系统中。 色散位移光纤虽然用于单信道、超高速传输是很理想的传输媒介，但当它用于波分复用多信道传输时，又会由于光纤的非线性效

29、应而对传输的信号产生干扰。特别是在色散为零的波长附近，干扰尤为严重。为此，人们又研制了一种非零色散位移光纤即G655光纤，将光纤的零色散点移到1.55m 工作区以外的1.60m以后或在1.53m以前，但在1.55m波长区内仍保持很低的色散。这种非零色散位移光纤不仅可用于现在的单信道、超高速传输，而且还可适应于将来用波分复用来扩容，是一种既满足当前需要，又兼顾将来发展的理想传输媒介。 还有一种单模光纤是色散平坦型单模光纤。这种光纤在1.31m到1.55m整个波段上的色散都很平坦，接近于零。但是这种光纤的损耗难以降低，体现不出色散降低带来的优点，所以目前尚未进入实用化阶段。2.3.4 按折射率分布

30、 按折射率分布情况分：阶跃型和渐变型光纤。 阶跃型：光纤的纤芯折射率高于包层折射率，使得输入的光能在纤芯一包层交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤纤芯的折射率是均匀的，包层的折射率稍低一些。光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的，只有一个台阶，所以称为阶跃型折射率多模光纤，简称阶跃光纤，也称突变光纤。这种光纤的传输模式很多，各种模式的传输路径不一样，经传输后到达终点的时间也不相同，因而产生时延差，使光脉冲受到展宽。所以这种光纤的模间色散高，传输频带不宽，传输速率不能太高，用于通信不够理想，只适用于短途低速通讯，比如：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。这是研究开发较早的

31、一种光纤，现在已逐渐被淘汰了。 渐变型光纤：为了解决阶跃光纤存在的弊端，人们又研制、开发了渐变折射率多模光纤，简称渐变光纤。光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高次模的光按正弦形式传播，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。渐变光纤的包层折射率分布与阶跃光纤一样，为均匀的。渐变光纤的纤芯折射率中心最大，沿纤芯半径方向逐渐减小。由于高次模和低次模的光线分别在不同的折射率层界面上按折射定律产生折射，进入低折射率层中去，因此，光的行进方向与光纤轴方向所形成的角度将逐渐变小。同样的过程不断发生，直至光在某一折射率层产生全反射，使光改变方向，朝中

32、心较高的折射率层行进。这时，光的行进方向与光纤轴方向所构成的角度，在各折射率层中每折射一次，其值就增大一次，最后达到中心折射率最大的地方。在这以后。和上述完全相同的过程不断重复进行，由此实现了光波的传输。可以看出，光在渐变光纤中会自觉地进行调整，从而最终到达目的地，这叫做自聚焦。2.3.5 按光纤的工作波长 按光纤的工作波长分：短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。 短波长光纤是指0.80.9m的光纤；长波长光纤是指1.01.7m的光纤；而超长波长光纤则是指2m以上的光纤。2.4光纤传输原理分析 光独立传播定律认为，从不同光源发出的光线，以不同的方向通过介质某点时，各光线彼此互不影响，好象其他

33、光线不存在似的。光的直线传播和折射、反射定律认为，光在各向同性的均匀介质（折射率n不变）中，光线按直线传播。光在传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，光发生反射和折射现象。光在均匀介质中的传播速度为：V=c/n。(式中c是光在真空中的传播速度,n是介质的折射率) 反射定律为反射线位于入射线和法线所决定的平面内，反射线和入射线处于法线的两侧，反射角等于入射角。 折射定律为折射线位于入射线和法线所决定的平面内，折射线和入射线位于法线的两侧。 光在传播过程中，若从一种介质传播到另一种介质的交界面时，因两种介质的折射率不等，将会在交界面上发生反射和折射现象。一般将折射率较大的介质称为光密媒质，折射率小的

34、称为光疏媒质。 为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为:一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率n2;光入光纤的光线向纤芯一包层界面入射时，入射角应大于临界角。2.5光纤的传输特性2.5.1损耗特性 由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号不管是模拟信号还是脉冲信号，其幅度都要减小。衰减是光纤的一个重要的传输参数。它表明了光纤对光能的传愉损耗、光纤每单位长度的损耗，直接关系到光纤通信系统传翰距离的长短，对光纤质量的评定和对光纤通信系统的中继距离的确定都起着十分重要的作用。 形成光纤损耗的原因

35、很多，既有来自光纤本身的损耗，也有光纤与光源的藕合损耗以及光纤之间的连接损耗。 光纤本身损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗两类。 吸收损耗是光波通过光纤的材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。造成吸收损耗的原因很多，主要有本征吸收和杂质吸收。 本征吸收是指光纤基本材料固有的吸收。本征吸收是不可避免的，所以本征吸收基本上确定了任何特定材料的吸收下限。对于石英光纤，本征吸收有两个吸收带;一个是紫外吸收带，一个是红外吸收带。 光纤中的杂质吸收有铁、铬、铜等过渡金属离子和氢氧根离子吸收。目前过渡金属离子含量可以降低到0.4ppb以下，1ppb表示质量的十亿分之一，吸收峰损耗也可降低到1d

36、B/km以下。 由氢氧根离子产生吸收峰出现在950mm、1240mm和1390mm波和附近。其中以1390mm的吸收峰影响最为严重。一般氢氧根离子的含量可降低到l0.5dB/km以下。目前采用特殊的生产工艺几乎可以完全消除光纤内部的氢氧根离子，从而可以制成一个无水峰光纤，也称全波光纤。 散射损耗是由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射而产生的损耗。2.5.2 色散特性 光纤色散是光纤通信的最重要的传输特性之一。在光纤中由于不同成分的光信号有不同的传输速度。因而有不同的时间延时而产生的一种物理效应。 在光纤中，不同速率的信号传过同样的距离需要不同的时间，从而产

37、生时延差.时延差越大，色散越严重，因此可用时延差表示色散的程度。由干光纤中色散的存在，将直接导致光信号在光纤传愉过程中的畸变，会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰.增加误码率，从而限制了通信容量和传愉距离。因此制造优质的、色散小的光纤，对于通信系统容量和加大传输距离是非常重要的。 从光纤色散产生的机理来看，它包括模式色散、材料色散和波导色散3种。模式色散：在多模光纤中由于各传输模式的传输路径不同，各模式到达出射端的时间不同，从而引起光脉冲展宽，由此产生的色散称为模式色散。 材料色散：光纤材料石英玻璃的折射率对不同的传输光波长有不同的值，包含有许多波长的太阳光通过棱镜以后可分成7种不同颜色

38、就是一个证明。由于上述原因，材料折射率随光波长而变化从而引起脉冲展宽的现象称为材料色散。 波导色散：由于光纤的纤芯与包层的折射率差别很小，因而在界面产生全反射现象时，有一部分光进入到包层之内。由于出现在包层内的这部分光，大小与光波长有关，这就相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。具有一定波谱线宽的光源所发出的光脉冲射入到光纤后，由于不同波长的光其传输路程不完全相同，所以到达光纤出射端的时间也不相同，从而使脉冲展宽。具体说入射光的波长越长，进入到包层的光强比例就越大，传输路径距离越长。由上述原因所形成的脉冲展宽现象叫做波导色散。 材料色散和波导色散都与光波长有关，所以又统称为波长色散。模式色

39、散仅在多模光纤中存在，在单模光纤中不产生模式色散，而只有材料色散和波导色散。通常各种色散的大小顺序是模式色散材料色散波导色散，因此多模光纤的传输带宽几乎仅由模式色散所制约。在单模光纤中由于没有模式色散，所以它具有非常宽的带宽。色散的单位是指单位光源光谱宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽。第3章 冷接子的介绍3.1 冷接子的概述 在光纤接续领域，机械式光纤接续和熔接接续是实现光纤固定连接的两种不同方式。机械式光纤接续俗称为光纤冷接，是指不需要熔接机，只通过简单的接续工具、利用机械连接技术实现单芯或多芯光纤永久连接的方式。机械式光纤接续技术在光纤到户（FTTH）中有其特有的应用优势，机械式光纤

40、接续所采用的机械式光纤接续子，又称为光纤冷接子。不同厂家由于设计结构和所采用的核心技术不同，性能和操作方式有很大的区别。在选择机械式光纤接续子时，所要评估的方面应主要包括：工具的投资及其维护需求、工具的简单及轻便性、安装的便利性、光纤对准器件的可靠性和加持力（直接影响接续衰减的大小）、对环境的适应性、是否有耗材、及长期使用稳定性等等方面。 机械式光纤接续技术本身并不是一个新兴的技术，早在20年以前就已经有产品诞生，是一个成熟的光纤接续技术，在美国和日本的数据和图像传输中有较多应用。光纤机械接续技术在国内1990年以后一直被应用在线路抢修、特殊场合的小规模应用等等工程实践当中。近年来随着光纤到户

41、（FTTH）在全球范围内特别是日本和美国的大规模部署，使人们更加认识到机械式光纤接续作为一种重要的光纤接续手段在光纤到户（FTTH）最后100米部署中的意义。 光纤到户（FTTH）部署在用户驻地和户内所针对的光纤接续点具有用户数量大而地点分散的特点。由于不同用户报装时间不同，同一小区或建筑需多次派工安装，类似ADSL服务开通。当用户规模到一定程度后，现有的施工人员和熔接机不可能满足用户开通服务的时间要求。机械式光纤接续方式由于操作简单，人员培训周期短，工作投资小等特点，为光纤大规模部署提供了成本效益最高的光纤接续解决方案。在诸如楼道高处、狭小空间内，照明不足、现场取电不方便等场合，机械式光纤接

42、续为设计、施工和维护人员提供了一个方便、实用、快捷、高性能的光纤接续手段。理论上说，在光纤到户工程中，从分光器分光后到用户，数量巨大、零散分布如毛细血管的入户光缆的连接都应该考虑采用机械式光纤接续方式。3.2 冷接子的结构3.2.1 冷接子的整体结构 示意图3.1图3.1 这是一种光纤冷接子，它由将 光纤插入到位并固定外皮的固定装置和两光纤端面贴合后被压紧在v型槽中的压紧装置组成。包括尾柄、推管、套筒、金属套和位于套筒内的压块以及压盖，套筒中设压紧装置容纳腔，压块与压盖安装在压紧装置容纳腔内，金属套设置在套筒的外侧并作用在压块突起于套筒表面的凸起上，套筒两端有连接腔，柄尾被压入连接腔中，推管附

43、着在尾柄外端。本实用新型光纤冷接子采用台阶锥孔定位光纤插入深度、活动凸块压紧光纤外皮，接续操作简单，无需专用工具；金属套抱紧式压缩方式固定两对接光纤，对接牢固可靠寿命高。剖面图 3.2图3.21.套筒 2.压块3.压盖4.金属套5.尾柄6.推管3.2.2 压块结构 示意图3.3图3.32.压块 3.压盖 2-1.凸起 2-2光纤通孔 2-3 v型槽 2-4压块光纤导 向锥孔3.2.3 套筒结构 示意图3.4图3.4a为套筒3D结构示意图 b为侧视图1-1.压紧装置容纳腔 1-2.连接腔 1-3.光纤通孔 1-4.长槽 1-5定位边3.2.4 尾柄结构 示意图3.5图3.5a为尾柄3D结构示意图

44、 b为剖视图5-1.尾柄本体 5-2.光纤线孔 5-3.台阶锥孔 5-4.活动凸起 5-5导向锥孔 5-6.活动槽3.2.5 推管结构 示意图3.6图3.66-1.推管本体 6-2.导向锥面3.2.6接续方法 接续方法是：接续时，直接把定长定规格剥制的光纤从一端插入到头，推上插入端推管6，压紧光纤外皮；再从另一端插入定长定规格剥制的光纤，直到两光纤端面贴紧，推上插入端推管6，压紧光纤外皮；最后推紧金属套4，通过抱紧v型槽3而压紧两光纤端头，完成接续。 光纤冷接子的安装包含以下步骤： 1.取出光纤冷接子； 2.用专用切割刀按一定长度切割已按一定规格剥好的其中一根光纤； 3.光纤直接插入光纤冷接子

45、任意一端的光纤线孔中，推上插入端推管6，压紧 光纤外皮； 4.用专用切割刀按一定长度切割已按一定规格剥好的其中另一根光纤； 5.光纤插入光纤冷接子另一端的光纤线孔中； 6.当两光纤端面贴合时，推上插入端推管6，压紧光纤外皮； 7.向前推动金属套4，使金属套4作用于压块2突出于套筒1表面的凸起2-1， 使压块2压紧穿在压块2和压盖3之间光纤通孔2-2的两对接光纤端头； 8.套入外壳，固定光纤外皮。3.3 冷接子的性能3.3.1 冷接子的性能 影响光纤接续插入损耗的主要因素是端面的切割质量和纤芯的对准误差。熔接接续和机械接续在纤芯对准方面有很大差别，熔接设备通过纤芯成像实现高精度对准，机械接续则主

46、要取决于光纤外径的不圆度偏差以及纤芯/包层的同心度误差。早期，由于熔接方式的插入损耗指标（0.05dB）明显优于机械接续方式 (0.2dB)，非常适合当时大量建设的长途光缆对衰减的更高要求，从而成为光纤接续的主流手段。随着光纤生产技术的不断进步，目前光纤外径的标准差（平均值125m0.3 m）和纤芯/包层同心度误差（平均值为0.1 m）均远远优于ITU-T 建议书中的最大值规定（分别为2 m和1 m）。此外，本公司拥有亚微米级V形槽切割技术，并作为机械接续子的核心组件，可以保证两光纤对准的精度。光纤机械接续子的插入损耗平均值仅为0.1 dB，达到了与熔接基本相当的水平，其反射损耗也满足光纤网络传输各类信号的要求。 在选择光纤机械接续产品时主要考虑以下几个方面：光纤对准核心器件的可靠性（直