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1、第九章 光纤通信技术实训,9.1 光缆的色谱分析9.2 光纤光缆的接续9.3 光缆测试9.4 光发送机参数测试9.5 光接收机参数测试,9.1 光缆的色谱分析,1.实训目的熟悉光缆的构造；掌握光缆的端别识别方法；掌握光缆的线序色谱规律。2.实训设备实训设备主要包括：光缆、开缆工具（开缆刀、光纤剥线钳、剪刀、钢丝钳）等。3.实训内容光缆结构分析；光缆开剥；光缆端别分析；光缆色谱分析。,下一页,返回,9.1 光缆的色谱分析,4.实训原理(1)光缆及其结构光缆的基本结构一般由缆芯、加强件、填充物和护层等几部分构成，另外，根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构成。(2)光缆型号光缆型号是识别光缆
2、规格程式和用途的代号。光缆的型号由分类、加强构件、派生、护套、外护套五个部分组成。有关内容，请参看第2章的有关内容。（3）光缆的端别 端别的识别。光缆中光纤单元、单元内光纤、导电线组（对）及组（对）内的绝缘线芯。采用全色谱或领色谱来识别光缆的端别及光纤序号。对于工程测量和接续工作，必须首先注意光缆的端别和了解光纤纤序的排列。,上一页,下一页,返回,9.1 光缆的色谱分析,为了便于识别，光纤和松套管必须有色谱标志，供货方应提供具体的色谱排列。用于识别的色标应鲜明，在安装或运行中可能遇到的温度下，不褪色、不迁染到相邻的其它光缆元件上，并应透明。每盘光缆两端应分别有端别识别标志，一般识别方法是面对光
3、缆端面，由领色光纤（或导电线或填充线）以红-绿（或蓝-黄等）顺时针为A端，逆时针为B端。或在顺时针方向上松套管序号增大时为A端，反之为B端；A端标志为红色，B端标志为绿色；由领示色光纤按顺时针排列时为A端，反之为B端。为了便于连接、维护，要求按光缆的端别顺序配置，除个别特殊情况下，一般端别不得倒置；A端应朝向网络枢纽方向，B端应朝向用户一侧；A端朝向东、北方向，B端朝向西、南方向；以汇接局为A端，分局为B端。两个汇接局间的以局号小的局为A端，局号大的局为B端。没有汇接局的城市，以容量较大的中心局为A端，对方局为B端；分支光缆线路端别服从主干光缆线路端。,上一页,下一页,返回,9.1 光缆的色谱
4、分析,光缆线序排列。电缆分A，B线，A为白红黑黄紫，B为蓝桔绿棕灰，可以循环为25对线，然后看大扎带，是塑料线，上面也有色谱，也是一样的规律。光缆也一样，光缆如果束管颜色都不一样，可自定义，里面光纤一般按兰、桔、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、青（无），也可约定。光缆如果束管颜色大多为白，可按红头绿尾转。光纤纤序排列主要有下列几种方式（以A端面为例）：以红、绿领示电导线或填充线中间的光纤为1#纤，顺时针为2#，3#.；以红、绿领示色紧套、松套（单芯）、骨架（单芯），其红色为1#纤，绿色为2#纤，顺时针为3#，4#.；以红、绿（或蓝-黄等）领示色松套（双芯），其红（或蓝）为1管，绿色（或黄
5、等）为6管，红（或蓝）-绿（或黄等）顺时针计数，纤序为如表9-1。,上一页,下一页,返回,9.1 光缆的色谱分析,以蓝、黄领示单元松套（6芯)，蓝色为一单元组，黄色为二单元组，单元管内6芯光纤全色谱。纤序如表9-2所示。多芯光缆把不同颜色的光纤放在同一束管中成为一组，这样一根多芯光缆里就可能有好几个束管。正对光缆横截面，把红束管看作光缆的第一束管，顺时针依次为白一、白二、白三.最后一根是绿束管。5.实训步骤（1）识别光缆型号依据光缆厂家说明书、光缆盘标记或光缆外护层上的白色印记，进行识别。（2）开剥光缆正确使用开缆刀开剥光缆，注意开口长度（一定要谨慎，注意不要伤及芯线）。,上一页,下一页,返回
6、,9.1 光缆的色谱分析,（3）剪断填充线、加强件剪断填充线、加强件后，用光纤剥线钳剥去套管，观察套管内光纤。（4）识别正确识别套管顺序、芯线色谱及线序，达到熟练程度。（5）做好记录6实训思考题（1）如何快速准确的依据填充线分辨套管顺序？（2）如何根据套管中的芯线色谱识别光缆芯线线序？（3）工程实践中如何正确判别光缆传输端别？（4）如何正确使用开缆刀、剥线钳等工具？,上一页,下一页,返回,9.1 光缆的色谱分析,7.实训报告(1)报告形式提交实训报告电子文档及其打印稿（或手写稿）各一份(2)报告内容实训目的实训设备实训内容实训原理实训步骤实训结果实训讨论(主要讨论思考题的内容)实训小结,上一页
7、,返回,9.2 光纤光缆的接续,1.实训目的掌握光缆的正确开剥及在接头盒内光纤的固定方法；熟练掌握光纤端面制作；掌握光纤熔接机的使用及维护；熟练运用热缩管对光纤接头的保护；掌握接头盒中的盘纤操作。2.实训设备实训设备主要包括：光纤熔接机、工具箱（开剥刀、束管钳、卡钳、扳手、螺丝刀、涂覆层剥离钳、光纤端面切割刀）、光缆、热缩管、酒精及清洁棉球、封闭胶等。,下一页,返回,9.2 光纤光缆的接续,3.实训内容熔接机的使用；光缆开剥及端面制作；光纤熔接。4.实训原理在制备光纤基础上，利用熔接机接续光纤，最后再盘纤并整理接头盒。熔接时，熔接机自动完成光纤对芯、推进，用电弧放电的加热方式熔接光纤和进行损耗
8、计算。5.实训步骤（1）实训准备实验实训管理员（或班长）在上课前准备好实训所需的实训设备及耗材。技术准备。在熔接前，必须熟悉所用热缩管的性能、操作方法和要求；掌握熔接机的结构、原理及操作方法。,上一页,下一页,返回,9.2 光纤光缆的接续,器具准备。接续光缆所用的连接护套的配套部件，不同结构的护套、构件有差别。熔接前必须对器材进行核对。熟悉熔接工艺流程。熔接的工艺流程如图9-1所示。（2）光缆开剥 开剥光缆外护层。剥除光缆的外护层、铠装层100cm左右（光缆开剥长度根据不同的接头盒确定）。接头盒进缆孔处，光缆绕包一层密封胶带（如接头盒有密封圈则无须另绕密封胶带），并旋紧压缆卡，以固定光缆。打开
9、光缆缆芯，将加强芯固定在接头盒的加强芯固定座上，预留2-4cm剪断加强芯。松套光纤去除套塑层，调整切割钳的进刀深度，将松套管放入刀口，夹紧束管钳将松套管切断并拉出。一次去除松套管不宜过长，一般不超过30cm。当需要去除长度较长时，可分段去除。力度要合适，防止切伤光纤。,上一页,下一页,返回,9.2 光纤光缆的接续,紧套光纤还要求去除4-6cm的尼龙层，要把尼龙残留物去除完。使用扎带按松套管序号固定在集纤盘上。为了保护光纤，每根光纤松套管可穿入塑料保护套管并编号。为了盘留余纤方便，可将去除了松套管的光纤在盘中预先盘留，然后折断多余光纤。（3）熔接光纤 连接好电源后，将熔接机侧面的电源开关置“”位
10、置，熔接机即被启动，可以进行正常的熔接操作。检查电极。将热缩套管套在一根待熔接光纤上，以备熔接后保护接点（如图9-2(a)）；制作光纤端面。光纤端面处理包括去除套塑层、除涂敷层、切割、制备端面和清洗。,上一页,下一页,返回,9.2 光纤光缆的接续,去除涂敷层要干静，不残留余物，否则放置于为调整架的V形槽后，影响光纤的准直性。用光纤剥线钳剥去光纤被覆层长度约40100mm，用干净酒精棉球擦去裸光纤上的污物（如图9-2(b)），用高精度光纤切割刀将裸光纤切去一段，保留裸纤16mm（如图9-2(c)），光纤端面的质量对接续损耗有很大影响，所以应尽量使该端面为一平面，且该平面与光纤横截面的倾角小于。端
11、面要求边缘整齐、无缺损、毛刺。光纤接点保护。光纤拉丝过程中，在高温下被均匀的涂上一层硅树脂或丙烯醋酯的紫外光固化层，即涂敷层，使光纤具有足够的强度和柔性，以满足复绕、陶塑、成缆、工程牵引以及长期使用中张力疲劳等强度要求。光纤在完成熔接连接后，其2-4cm长度裸纤的一次涂层被去除，熔接时熔接部位经过高温的处理变得更脆。光纤在熔接后必须立刻进行增强保护措施。目前工程常用热缩管补强法。,上一页,下一页,返回,9.2 光纤光缆的接续,热缩管主要由易熔管、加强棒和热可缩管组成。易熔管是一种低熔点胶管，加热收缩后，易熔管与裸纤融为一体成为新的涂敷层。加强棒为不锈钢针、玻璃钢等，起到抗张力和抗弯曲的作用。热
12、缩管热缩后与裸纤成为一体，起到保护作用。移放光纤。掀起防风罩及光纤压板，安装光纤。接点检查。启动熔接。盖下防风罩，按“AUTO”键，熔接机进入全自动工作过程。如出现“左/右端面不良”或者“重装光纤”信息，熔接机停止工作，等待处理。熔接质量评估。,上一页,下一页,返回,9.2 光纤光缆的接续,（4）盘纤将熔接好的光纤在接头盒（或分配盒）中盘好，用胶带将光纤固定好，使光纤按顺序排列好。光纤弯曲半径要满足要求（弯曲半径大于15倍光纤直径）。6实训思考题（1）简述光缆接续原理及操作步骤。（2）分析实训中遇到的问题、处理措施及结果。（3）简述熔接光纤的其他方法。,上一页,下一页,返回,9.2 光纤光缆的
13、接续,7.实训报告（1）报告形式。提交实训报告电子文档及其打印稿（或手写稿）各一份（2）报告内容实训目的实训设备实训内容实训原理实训步骤实训结果实训讨论(主要讨论思考题的内容)实训小结,上一页,返回,9.3 光缆测试,1.实训目的掌握OTDR工作原理；掌握OTDR损耗、衰减、长度测量；掌握OTDR故障的处理。2.实训设备实训设备主要包括：光时域反射仪OTDR、光缆、光纤跳线、酒精、棉球等。3.实训内容光缆长度的测量；光缆损耗、衰减的测量；光缆故障分析；,下一页,返回,9.3 光缆测试,4.实训原理OTDR可以对光纤进行准确测试，对出现的光路故障进行快速准确的判断定位，它在光路维护中起着非常重要
14、的作用。(1)OTDR的工作原理OTDR的英文全称为Optical Time Domain Reflectmeter。OTDR用到的光学理论主要有瑞利散射（Rayleigh backscattering）和菲涅尔反射（Fresnel reflection）。光纤在加热制造过程中，热骚动使原子产生压缩性的不均匀，造成材料密度不均匀，进一步造成折射率的不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来，引起光的散射，称为瑞利散射。瑞利散射的能量大小与波长的四次方的倒数成正比。所以波长越短散射越强，波长越长散射越弱。,上一页,下一页,返回,9.3 光缆测试,需要注意的是能够产生后向瑞利散射的点遍布整段光纤，是
15、连续的，而菲涅尔反射是离散的反射，它由光纤的个别点产生，能够产生反射的点大体包括光纤连接器（玻璃与空气的间隙）、阻断光纤的平滑镜截面、光纤的终点等。OTDR测试是通过发送光脉冲到光纤内，然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。(2)测试距离根据从发送信号到返回信号所用的时间和光在玻璃物质中的传播速度，就可以计算出距离。计算方法如下,上一页,下一页,返回,（9-1）,9.3
16、 光缆测试,式中，c是光在真空中的速度，而t是信号发送到接收到信号（双程）的总时间（两数值相乘除以2后就是单程的距离）。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明折射率n（n是由光纤生产商来标明）。(3)OTDR轨迹图分析图9-3为OTDR的轨迹图，Front Connector以前是盲区，一般为消除盲区需接入1km左右的光纤；Connector Pair处曲线突然升高，可判断此点的反射或散射强烈，可能是连接器或光损伤造成的损耗值；Fusion Splice、Bend处曲线下降，可能是熔接点或弯曲，光纤的熔接点缺陷容易造成轨迹图中散射曲线的突然跌落。,上一
17、页,下一页,返回,9.3 光缆测试,弯曲直径过小，光就会不再遵循全反射，而是有部分光从纤芯射出，造成轨迹图中散射曲线的突然跌落；Crack处曲线突然升高又跌落，是裂缝造成的曲线变化；Fiber End处曲线变化是光纤的末端，由末端断面菲涅耳反射产生。在读图时要结合线路施工设计资料来判断。(4)光纤链路预算 光纤链路预算是网络和应用中允许的最大信号损失量，这个值是根据网络实际情况和国际标准规定的损失量计算出来的。一条完整的光纤链路包括光纤、连接器和熔接点，所以在计算光纤链路最大损失极限时，要把这些因素全部考虑在内。光纤通信链路中光能损耗的起因是由光纤本身的损耗、连接器产生的损耗和熔接点产生的损耗
18、三部分组成的,如图9-4所示。,上一页,下一页,返回,9.3 光缆测试,由于光纤的长度、接头和熔接点数目的不定，造成光纤链路的测试标准不象双绞线那样是固定的，因此对每一条光纤链路测试的标准都必须通过计算才能得出。光纤在各工作波长下的衰减率，每个耦合器和熔接点的衰减，这样用以下公式就可以计算出光纤链路的衰减极限值，即光纤链路衰减=光纤衰减连接器衰减熔接点衰减 光纤衰减=光纤衰减系数（dB/km）光纤长度（km）连接器衰减=连接器衰减/个连接器个数熔接点衰减=熔接点衰减/个熔接点个数 衰减极限=光纤衰减率光纤长度（km）+耦合器衰减耦合器数+熔接点衰减溶接点数,上一页,下一页,返回,（9-2),(
19、9-3),(9-4),(9-5),(9-6),9.3 光缆测试,5实训步骤(1)剥开光缆；(2)熔接光缆光纤和跳纤；(3)将跳纤的活动接头插入OTDR的测试接头中；(4)用OTDR测试长度、损耗、衰减；(5)用OTDR测量光缆故障并分析原理。6实训思考题(1)光缆测试包括哪些内容？(2)如何使用ODTR？,上一页,下一页,返回,9.3 光缆测试,7.实训报告(1)报告形式。提交实训报告电子文档及其打印稿（或手写稿）各一份(2)报告内容实训目的实训设备实训内容实训原理实训步骤实训结果实训讨论(主要讨论思考题的内容)实训小结,上一页,返回,9.4 光发送机参数测试,在光纤数字通信系统中，光端机、P
20、CM电端机和光纤的连接如图9-5所示。光端机共有4个接口，包括2个光接口（或称光端机的线路侧）和2个电接口（或称光端机的设备侧）。2个光接口中，1个为S，向光纤发送光信号功率；1个为R，从光纤接收光信号功率。2个电接口中，1个为A，接收从数字夏用设备送来的PCM数字信号；1个为B，向数字复用设备输出PCM数字信号。由此，光纤数字通信系统或光设备的测试指标也分成两大类：一类是光接口指标，另一类是电接口指标。,下一页,返回,9.4 光发送机参数测试,光接口指标主要有4个，分别是平均发送光功率、消光比、光接收机灵敏度和光接收机动态范围。这4个指标在具体数值上ITU-T无明确建议，应根据各种不同的光纤
21、数字通信系统实际设计的要求来确定。光接口指标测试的依据也就是设计要求。测试结果应该优于设计指标。1.实训目的掌握光纤信系统组成及工作原理；掌握光发送机的参数定义；掌握光发送机的参数测试方法。2.实训设备实训设备主要包括：误码仪、光功率计、光纤连接器、光纤跳线等。,上一页,下一页,返回,9.4 光发送机参数测试,3.实训内容测试光发送机的平均发送光功率；测试光发送机的消光比。4.实训原理光性能参数分为光发送性能参数和光接收性能参数两部分，其中，光发送性能参数包括平均发送光功率和消光比；光接收性能参数包括接收灵敏度和动态范围。(1)平均发送光功率平均发送光功率是指在光端机正常工作条件下输出的平均光
22、功率，即光源尾纤输出的平均光功率，单位为。它与光源器件的输出功率，器件同尾纤的耦合效率及数字编码信号有关。为了表示的方便，通常都用平均值（即平均发送光功率）来表示该功率的大小。考虑到一般情况下“0”、“1”出现的概率相等，因此，光端机相应的平均发送光功率也就为器件峰值功率的一半，即平均发送功率比器件峰值功率小3dB。,上一页,下一页,返回,9.4 光发送机参数测试,(2)消光比发光二极管因其不需加偏置电流，在全“0”信号时不发光，因而无消光比；而对于LD，由于加了一定的偏置电流，使得即使是在全“0”信号的情况下，也会有一定的光输出(发荧光)，这种光功率对通信表现为噪声，为此引入消光比指标EXT
23、来衡量其影响。理想情况下，EXT为，实际上EXT不可能为，但希望其越大越好，一般EXT应大于等于10dB。(3)测试框图平均发送光功率及消光比等参数测试框图，如图9-6所示。,上一页,下一页,返回,9.4 光发送机参数测试,4.实训步骤(1)连接设备按照图9-6测试框图连接设备，将码型发生器、光端机、光功率计连接好，光端机(或中继器)光发送端的活动连接器断开，接上光功率计。(2)光功率计的选择长波长的光纤通信系统选择长波长的光功率计，短波长的光纤通信系统选择短波长的光功率计。(3)确定伪随机码结构根据光端机的传输速率采用不同的伪随机码结构（ITU-T建议：基群，二次群，应选用 的伪随机码；三次
24、群，四次群，应选用 的伪随机码）。,上一页,下一页,返回,9.4 光发送机参数测试,(4)使用码型发生器码型发生器发送出 或 伪随机码，测出此时平均光功率（平均发送光功率的数据与所选择的码型有关，如50占空比的RZ码功率比NRZ码功率要小3dB）。(5)去掉线路编码盘去掉光发送机中的线路编码盘，获取全“0”状态，测出此时的全“0”码光功率。(4)记录数据，并计算消光比。6实训思考题(1)码型发生器能否用误码仪代替？说明原因。(1)平均发送光功率和消光比越大越好吗？说明原因。,上一页,下一页,返回,9.4 光发送机参数测试,7.实训报告(1)报告形式。提交实训报告电子文档及其打印稿（或手写稿）各
25、一份(2)报告内容实训目的实训设备实训内容实训原理实训步骤实训结果实训讨论(主要讨论思考题的内容)实训小结,上一页,返回,9.5 光接收机参数测试,1.实训目的进一步掌握光纤通信系统组成及工作原理；掌握光接收机的参数定义；掌握光接收机的参数测试框图。2.实训设备实训设备主要包括：误码分析仪、光功率计、光纤连接器、光纤跳线、光可变衰减器等。3.实训内容光接收机的灵敏度测试；光接收机的动态范围测试。,下一页,返回,9.5 光接收机参数测试,4.实训原理(1)光接收灵敏度光接收灵敏度是指在一定的误码率指标下光端机(光中继器)可接收的最小光功率，通常用Pr表示，该参数与系统误码率有关，还与系统的码速率
26、、发送部分的消光比、接收检测器件的类型以及接收机的前置放大电路等因素有关。在光接收机的生产制造、安装调试、系统验收和日常维护中，光接收机的灵敏度测试都是至关重要和必不可少的。(2)动态范围所谓动念范围是在一定的误码率指标下，光端机(中继器)所能接收的最大光功率与最小光功率之比的对数。,上一页,下一页,返回,9.5 光接收机参数测试,该参数用以衡量光端机(光中继器)接收部分对所接收到的光信号随功率变化的适应程度。由于该参数定义式中的最小光功率即为灵敏度，因此，对于该参数的测试，只需在测得灵敏度的基础上，再测得最大可接收功率即可。5实训步骤(1)按照图9-7接收机灵敏度测试框图连接仪器，将误码分析
27、仪、光衰减器与被测光端机连接好。(2)误码分析仪中的码型发生器送出相应的伪随机码。(3)先加大光可变衰减器的衰减值(以减小接收光功率)，使系统处于误码状态，而后慢慢减小衰减(增大接收光功率)，相应的误码率也渐渐减小，直至误码仪上显示的误码率为指定界限位为止(如BER为10-10)，此时，对应的接收光功率即为最小可接收光功率Pmin（mw)。测试时间要把握好，时间越长，精确度越高。,上一页,下一页,返回,9.5 光接收机参数测试,(4)计算接收机灵敏度（Pr=10lgPmin(dB)）(5)减小衰减器的衰减量，使系统处于误码状态，然后逐步调节光衰减器，增大衰减值，使系统误码率达到指定的要求为止，
28、此时，测出相应的接收光功率即为最大光功率（Pmax）。(6)然后根据定义，即可计算出接收动态范围。6实训思考题(1)光接收灵敏度中衰减器有无损耗，对测试有何影响？说明原因。(2)光衰减器替代光缆，测试精确吗?请分析原因。,上一页,下一页,返回,9.5 光接收机参数测试,7.实训报告(1)报告形式。提交实训报告电子文档及其打印稿（或手写稿）各一份(2)报告内容实训目的实训设备实训内容实训原理实训步骤实训结果实训讨论(主要讨论思考题的内容)实训小结,上一页,返回,表9-1 纤序,返回,表9-2 纤序,返回,图9-1 熔接工艺流程,返回,图9-2 熔接光纤,返回,图9-3 OTDR轨迹图,返回,图9-4 光纤链路损失的原因,返回,图9-5 光端机连接,返回,图9-6 测试框图,返回,图9-7 接收机灵敏度测试框图,返回,
