第2章光纤与光缆.ppt

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1、第二章 光纤与光缆,2.1 光纤概述2.2 光纤传输原理2.3 光纤的传输特性2.4 几种常用于光纤通信系统的光纤,本章内容,光纤通信系统的基本要求是能将任何信息无失真地从发送端传送到用户端，这首先要求作为传输媒质的光纤应具有均匀、透明的理想传输特性，任何信号均能以相同速度无损无畸变地传输。但实际光纤通信系统中所用的光纤都存在损耗和色散，当信号强度较高时还存在非线性。？在实际系统中，光信号到底如何传输？其传输特性、传输能力究竟如何？本章讨论的要点。,要点,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。光导纤维由前香港中文大学校长高锟发明。,微细的光纤

2、封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。,通常光纤与光缆两个名词会被混淆.多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆.光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害,如水,火,电击等.光缆分为:光纤,缓冲层及披覆.光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15m50m，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8m10m。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封

3、套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。,光纤的构造,纤芯：高纯度SiO2+掺杂剂如GeO2等，2a：950m包层：高纯度SiO2+掺杂剂如B2O3，2b：125 m 涂覆层：环氧树脂、硅橡胶和尼龙纤芯和包层都用石英作为基本材料，折射率差通过在纤芯和包层进行不同的掺杂来实现。纤芯掺入Ge和P 折射率包层掺入B 折射率,2.1 光纤概述,1.根据芯区折射率径向分布的不同，可分为：,不同的折射率分布，传输特性完全不同,光纤的分类,三种主要类型光

4、纤的比较,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一种光纤，现在已逐渐被淘汰了。,为

5、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。,渐变型光纤：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，朝中心较高的折射率层行进。这时，光

6、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、从材料角度分:按照材料分，有石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。,目前通信中普遍使用的是石英系光纤。它的特点是传输波长范围宽，数值孔径大、芯径较大，机械强度大、弯曲性能好，容易与光源的耦合。因此在工业和医学领域的激光通信中得到广泛应用。,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。

7、它的特点是制造成本低廉，接续简单，易于弯曲，施工容易。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。,光纤的工作波长有短波长0.80.9m、长波长1.31.6m、超长波长光纤2m以上。光纤损耗一般是随波长加长而减小，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。由于氢氧根离子（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1.3

8、1m。,3、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。,常用光纤规格 单模：8/125m，9/125m，10/125m 多模：50/125m 欧洲标准 62.5/125m 美国标准 工业，医疗和低速网络：100/140m，200/230m 塑料光纤：98/1000m 用于汽车控制。,4、按传输模式分：单模光纤和多模光纤。,（1）多模光纤(Multi Mode Fiber),理论上讲，当光的传输媒体，即纤芯直径较大远大于光波波长时，光将从不同的位置，以各种不同的角度进入媒体，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播。每一个角度都定义了一条路径或一种模式，以这种方式传输光波的

9、光纤称为多模光纤。,多模光纤：中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，包层外直径125m，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，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。,（2）单模光纤(Single Mode Fiber),在多模光纤中，光波以有限的模式向前传播，模式的具体数目是由纤芯所用媒体的直径和光的波长决定的。减少纤芯的直径可以降低光线撞击边界面的角度数目，即模式数目减少了。如果纤芯直径减少到一定程度，光纤内将只有一种模式传播的光波，这就是单模光纤（Single

10、Mode Fiber），,单模光纤：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，包层外直径125m，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段。1.31m常规单模光纤的主要参数是由国际电

11、信联盟ITUT在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。,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

12、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。,G653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

13、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。,2.2 光纤的传输原理,光线传播理论（几何光学方法）把光看作射线，并引用几何光学中反射与折射原理解释光在光纤中传播的物理现象,光的反射与折射,光的全反射现象,光线传播理论,光在阶跃光纤中的传播轨迹,光线传播理论,单模光纤中光线传播路径,NA表示光纤接收和传输光的能力。NA（或a）越大，表示光纤接收光的能力越强，光源与光纤之

14、间的耦合效率越高。NA越大，纤芯对入射光能量的束缚越强，光纤抗弯曲特性越好。NA太大时，则进入光纤中的光线越多，将会产生更大的模色散，因而限制了信息传输容量，所以必须适当选择NA。单模光纤的NA在0.12附近，多模光纤的NA约为0.21。,数值孔径概念,数值孔径就是能够使光线在光纤中以全内反射的形式进行传播的的入射角a的正弦值。,光在渐变光纤中传播的定性解释,将径向r方向连续变化的折射率分为不连续变化的若干层表示:,光线传播理论,光在渐变光纤以不同角度入射的光线族皆以正弦曲线轨迹在光纤中传播，且近似成聚焦状,理论上，光在渐变光纤的传播轨迹：,2,n,1,n,光线传播理论,色散损耗光纤非线性效应

15、,2.3 光纤的传输特性,光信号经光纤传输后要产生损耗和畸变(失真)，因而输出信号和输入信号不同。对于脉冲信号，不仅幅度要减小，而且波形要展宽。产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散。损耗和色散是光纤最重要的传输特性。损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输带宽。本节讨论光纤的色散和损耗的机理和特性，为光纤通信系统的设计提供依据。,2.3 光纤的传输特性,色散的基本概念色散的种类及其产生原因,光纤的色散,光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。光纤的色散将引起光脉冲展宽和码间串扰，最终影响通信距离和容量。色散的大小常用时延差表

16、示，时延差是光脉冲中不同模式或不同波长成分传输同样距离而产生的时间差。单位：ps/nm.km,色散的基本概念,色散类型模式色散：不同模式对应有不同的模折射率，导致群速度不同和脉冲展宽（仅多模光纤有）波导色散：传播常数随频率变化材料色散：折射率随频率变化偏振模色散PMD,波长色散,色散的种类及其产生原因,模式色散是由于光纤不同模式在同一波长下传播速度不同，使传播时延不同而产生的色散。只有多模光纤才存在模式色散，它主要取决于光纤的折射率分布。,模式色散,波导色散DW由于光纤中某一导模在不同光波长下，相位常数（传播常数）不同，群速度不同而引起的色散。波导色散取决于波导的结构参数和波长。波导色散的影响

17、依赖于光纤设计参数，如纤芯半径和芯包层折射率差。根据光纤的这种特性，可改变光纤的色散情况，进行色散位移（非零色散位移光纤）。,波导色散,材料色散DM是由于光纤的折射率随波长而改变，实际光源不是纯单色光，模内不同波长成分的光，其时间延迟不同而产生的。这种色散取决于材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。合理设计成将零色散波长移到1550nm的色散移位光纤，使1300nm和1550nm处色散皆为零的色散平坦光纤，或1550nm处具有负色散值的色散补偿光纤,材料色散,单模光纤材料色散和波导色散随波长的变化关系,零色散波长,17ps/nm.km1550nm,D=DM+DW,在理想的单模光纤中，基模是由两

18、个相互垂直的简并偏振模组成。如果由于某种因素使这两个偏振模有不同的群速度，出纤后两偏振模的迭加使得信号脉冲展宽，从而形成偏振模色散(PMD)。PMD是一个统计量，它对传输有线电视(CATV)的模拟系统和长距离、高速率的数字系统，例如海底光缆系统的影响是不可忽视的。当数据传输速率小于10Gbit/s时，基本上不必考虑它的影响。,偏振模色散,在多模光纤中模式色散是主要的，材料色散相对较小，波导色散一般可以忽略。单模光纤波导色散的作用不能忽略，它与材料色散有同样的数量级。波导色散的影响依赖于光纤设计参数，如纤心半径a，芯包层折射率差。由此可改变光纤的色散系数。G.652G.653 G.655,色散的

19、种类及其产生原因,损耗定义:,光纤的损耗特性,光纤损耗是通信距离的固有限制，在很大程度上决定着传输系统的中继距离，损耗的降低依赖于工艺的提高和对石英材料的研究。,光波在光纤传输过程中，随着传输距离的增加，其强度（或光功率）逐渐下降，这就是光纤损耗，可见光纤对光波的传输有衰减作用。,例如：低损耗光纤在900nm波长处的损耗为3dB/km，这表示传输1km后信号光功率将损失50，2km后损失达75(损失了6dB)。之所以可以这样进行运算，是因为用分贝表示的损耗具有可加性。,示例,对于理想的光纤，不会有任何的损耗，对应的损耗系数为0dB/km，但在实际中这是不可能的。目前，1.31m光纤的损耗在0.

20、5dB/km以下，而1.55 m光纤的损耗在0.2dB/km以下,基本接近的光纤损耗的理论极限。,1300,1550,850,紫外吸收,红外吸收,瑞利散射,0.2,2.5,损 耗(dB/km),波 长(nm),OH离子吸收峰,光纤损耗谱特性,损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗,光纤的损耗机理(1),材料吸收物质的吸收作用将传输的光能变成热能，从而造成光功率的损失。吸收损耗有三个原因，一是本征吸收，二是杂质吸收，三是原子缺陷吸收。,吸收就是光纤材料中的杂质粒子因其固有频率而对某些波长的光产生强烈的吸收。,光纤材料的固有吸收叫做本征吸收，它与电子及分子的谐振有关。对于石英(SiO2)材料，

21、固有吸收区在红外区域和紫外区域。红外区的中心波长在 8m12m 范围内，对光纤通信波段影响不大。对于短波长不引起损耗，对于长波长光纤引起的损耗小于1dB/km。紫外区中心波长在0.16m附近，尾部拖到lm左右，已延伸到光纤通信波段(即0.8m1.7m的波段)。在短波长范围内，引起的光纤损耗小于1dBkm。在长波长范围内，引起的光纤损耗小0.1dBkm。,光纤的损耗机理(1),原子缺陷吸收是由于加热过程或者由于强烈的辐射造成，玻璃材料会受激而产生原子的缺陷，引起吸收光能，造成损耗。,光纤的损耗机理(1),光纤的损耗机理(1),杂质吸收由于一般光纤中含有铁、锚、镍、铜、锰、铬、钒、铂等过渡金属和水

22、的氢氧根离子，这些杂质造成的附加吸收损耗称为杂质吸收。金属离子含量越多，造成的损耗就越大。降低光纤材料中过渡金属的含量可以使其影响减小到最小的程度（目前，光纤中杂质吸收主要由于水的氢氧根离子的振动）。OH离子吸收：O-H键的基本谐振波长为2.73 m，与Si-O键的谐振波长相互影响，在光纤通信波段内产生一系列的吸收峰，影响较大的是在1.39、1.24、0.95 m，峰之间的低损耗区构成了光纤通信的三个窗口。减低OH离子浓度，减低这些吸收峰全波光纤（AllWave 康宁）,光纤的损耗机理(2),瑞利(Rayleigh)散射是一种基本损耗机理。由于光纤材料密度的微观变化以及各成分浓度不均匀，使得光

23、纤中出现折射率分布不均匀的局部区域，从而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部。大小与4成反比，RC/4（dB/km）因而主要作用在短波长区。瑞利散射损耗对光纤来说是其本身固有的，因而它确定了光纤损耗的最终极限。在1.55 m波段，瑞利散射引起的损耗仍达0.120.16 dB/km，是该段损耗的主要原因。物质在强大的电场作用下，会呈现非线性，即出现新的频率或输入的频率得到改变。这种由非线性激发的散射有两种即受激喇曼(Raman)和受激布里渊(Brillouin)散射。,光纤的损耗机理(3),辐射损耗又称弯曲损耗，包括两类：一是弯曲半径远大于光纤直径，二是光纤成缆时轴向产生的随机性微弯。定性

24、解释：导模的部分能量在光纤包层中（消失场拖尾）于纤芯中的场一起传输。当发生弯曲时，离中心较远的消失场尾部须以较大的速度行进，以便与纤芯中的场一同前进。这有可能要求离纤芯远的消失场尾部以大于光速的速度前进，由于这是不可能的，因此这部分场将辐射出去而损耗掉。,本节介绍光纤损耗、带宽(色散)和截止波长的测量原理和测量方法。这些特性参数的测量的共同的特点是用特定波长的光通过光纤，然后测出输出端相对于输入端的光功率或幅度、相位等物理量的变化，再经过相应的数据处理来实现。测量系统一般包括发射光源、注入装置和接收与数据处理设备。测量仪器要求稳定、可靠，并有足够的精确度。,1 损耗测量光纤损耗测量有两种基本方

25、法：一种是测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散射法。1.剪断法光纤损耗系数由下式确定，即,(1),式中，L为被测光纤长度(km)，P1和P2分别为输入光功率和输出光功率(mW或W)。由此可见，只要测量长度为L2的长光纤输出光功率P2，保持注入条件不变，在注入装置附近剪断光纤，保留长度为L1(一般为23 m)的短光纤，测量其输出光功率P1(即长度为L=L2L1这段光纤的输入光功率)，根据式(1)就可以计算出值。,问题是由于高阶模式的损耗比低阶模式的更大，在光纤中传输的(对数)光功率lgP与光纤长度L的关系不是线性关系。如图2.21所示，测得的值与

26、注入条件和光纤长度有关，但不能惟一代表光纤的本征特性。由图可见，只有在稳态模式分布(注入光束数值孔径NAb和被测光纤数值孔径NAf相匹配)的注入条件下，lgP与L才是线性关系。在满注入(NAbNAf)或欠注入(NAbNAf)的条件下，被测短光纤的长度要等于或大于光纤耦合长度(L1Lc)，才能获得稳态模式分布。只有在稳态模式分布的条件下，才能得到惟一代表光纤本征特性的值。,图 2.21光功率和光纤长度的关系,图2.22示出剪断法光纤损耗测量系统的框图。光源一般采用光谱宽度足够窄的激光器。在整个测量过程中，光源位置、强度和波长应保持稳定。注入装置的功能是保证多模光纤在短距离内达到稳态模式分布。对于

27、单模光纤，应保证全长为单模传输。接收一般包括光敏面积足够大的光检测器、放大器和电平测量或数据显示，通常用光功率计来实现。根据测得的P1和P2计算值。,图 2.22剪断法光纤损耗测量系统框图,对于损耗谱的测量要求采用光谱宽度很宽的光源(例如卤灯或发光管)和波长选择器(例如单色仪或滤光片)，测出不同波长的光功率P1()和P2()，然后计算()值。剪断法是根据损耗系数的定义，直接测量传输光功率而实现的，所用仪器简单，测量结果准确，因而被确定为基准方法。但这种方法是破坏性的，不利于多次重复测量。在实际应用中，可以采用插入法作为替代方法。插入法是在注入装置的输出和光检测器的输入之间直接连接，测出光功率P

28、1，然后在两者之间插入被测光纤，再测出光功率P2，据此计算值。这种方法可以根据工作环境，灵活运用，但应对连接损耗作合理的修正。,瑞利散射光功率与传输光功率成比例。利用与传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的方法，称为后向散射法。设在光纤中正向传输光功率为P，经过L1和L2点(L1P2)，从这两点返回输入端(L=0)。光检测器的后向散射光功率分别为Pd(L1)和Pd(L2)，经分析推导得到，正向和反向平均损耗系数,2.后向散射法,式中右边分母中因子2是光经过正向和反向两次传输产生的结果。,后向散射法不仅可以测量损耗系数，还可利用光在光纤中传输的时间来确定光纤的长度L。显然，,式中，c

29、为真空中的光速，n1为光纤的纤芯折射率，t为光脉冲的往返传播时间。,图 2.23后向散射法光纤损耗测量系统框图,图2.23示出后向散射法光纤损耗测量系统的框图。光源应采用特定波长稳定的大功率激光器，调制的脉冲宽度和重复频率应和所要求的长度分辨率相适应。耦合器件把光脉冲注入被测光纤，又把后向散射光注入光检测器。光检测器应有很高的灵敏度。,图 2.24后向散射功率曲线的示例,图 2.24是后向散射功率曲线的示例，图中(a)输入端反射区；(b)恒定斜率区，用以确定损耗系数；(c)连接器、接头或局部缺陷引起的损耗；(d)介质缺陷(例如气泡)引起的反射；(e)输出端反射区，用以确定光纤长度。,用后向散射

30、法的原理设计的测量仪器称为光时域反射仪(OTDR)。这种仪器采用单端输入和输出，不破坏光纤，使用非常方便。OTDR不仅可以测量光纤损耗系数和光纤长度，还可以测量连接器和接头的损耗，观察光纤沿线的均匀性和确定故障点的位置，确实是光纤通信系统工程现场测量不可缺少的工具。,光纤带宽测量有时域和频域两种基本方法。时域法是测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽，又称脉冲法；频域法是测量通过光纤的频率响应，又称扫频法。两种方法是等效的，这里只介绍扫频法。这种方法通常用于多模光纤的测量。设在测量系统中，接入一段短光纤时，测出的频率响应为H1(f)，接入被测长光纤时，测出的频率响应为H2(f)，则光纤频率响应H(

31、f)和3 dB光带宽f3 dB应满足下式：,2.5.2带宽测量,写成对数形式：T(f)=10 lg|H(f3 dB)|=10lg|H2(f)|lg|H1(f)|=3(2.64)注意：由于经光检测器后，光功率按比例转换为电流(或电压)，因此3 dB光带宽相应于6 dB电带宽。图2.25示出用对数电平显示的频率响应H1(f)、H2(f)和由两曲线相减得到的光纤频率响应H(f)和6 dB电带宽。,图 2.25光纤频率响应和6 dB电带宽,图 2.26示出扫频法光纤带宽测量系统的框图。扫频仪输出各种频率的正弦信号，对光源进行直接光强调制，输出光经光纤传输和光检测后，由选频表直接获得频率响应。光源应采用

32、线性良好、功率和频率稳定的激光器，其调制频率上限应大于光纤带宽。光检测器应采用高速光电二极管，其频率响应要与光源调制频率相适应。记录仪应具有良好的幅度频率特性。,图 2.26扫频法光纤带宽测量系统框图,对光缆的基本要求是保护光纤的机械强度和传输特性，防止施工过程和使用期间光纤断裂，保持传输特性稳定。为此，必须根据使用环境设计各种结构的光缆，以保证光纤不受应力的作用和有害物质的侵蚀。,光缆,2.4.1光缆基本要求保护光纤固有机械强度的方法，通常是采用塑料被覆和应力筛选。光纤从高温拉制出来后，要立即用软塑料(例如紫外固化的丙烯酸树脂)进行一次被覆和应力筛选，除去断裂光纤，并对成品光纤用硬塑料(例如

33、高强度聚酰胺塑料)进行二次被覆。,G.652 普通单模光纤(SMF),2.4 几种常用于光纤通信系统的光纤,最早实用化的光纤，零色散波长在1310nm，曾大量敷设，在光纤通信中扮演者重要的角色。缺点：工作波长为1550nm时色散系数高达17ps/(nmkm)阻碍了高速率、远距离通信的发展。,几种光纤的色散特性,波导色散影响依赖于光纤设计参数，如纤芯半径和芯包层折射率差。根据光纤的这种特性，可改变光纤的色散情况，进行色散位移。,DSF(G.653光纤)通过结构和尺寸的适当选择来加大波导色散，使零色散波长从1310nm移到1550nm。光纤在1550nm窗口损耗更低，可以低于0.2dB/km，几乎

34、接近光纤本征损耗的极限。如果零色散移到1550nm，则可以实现零色散和最低损耗传输的性能优点：在1550nm工作波长衰减系数和色散系数均很小。它最适用于单信道几千公里海底系统和长距离陆地通信干线。弱点：工作区内的零色散点导致非线性四波混频效应,G.653 色散位移单模光纤(DSF),2.4 几种常用于光纤通信系统的光纤,NZ-DSF在15301565nm(EDFA的工作波长)区具有小的但非零的色散，既适应高速系统的需要，又使FWM效率不高。使得其能用在EDFA和波分复用结合的传输速率在10Gbit/s以上的WDM和DWDM的高速传输系统中。优点：在1550nm处有一低的色散，保证抑制FWM等非

35、线性效应，使得其能用在EDFA和波分复用结合的传输速率在10Gbit/s以上的WDM和DWDM的高速传输系统中。缺点：模场直径小，容易加剧非线性效应的影响，为此人们又研究了大有效面积NZ-DSF光纤,G.655 非零色散位移单模光纤(NZ-DSF),2.4 几种常用于光纤通信系统的光纤,光纤光缆的制作,用气相沉积法制作具有所需折射率分布的预制棒（典型预制棒长1m,直径2cm）使用精密馈送机构将预制棒以合适的速度送入炉中加热成缆-光缆预制棒制作技术 改进的化学气相沉积法（MCVD）、等离子体化学气相沉积法（PCVD）、棒外气相沉积法（OVD）和轴向气相沉积法（VAD）,制造光纤预制棒的MCVD流程示意图,光纤拉丝装置示意图,光纤光缆的制作,