《光纤通信原理课件》第五章 光缆和光纤通信器件

第五章光缆和光纤通信器件 5.1光纤的温度特性和机械特性 52光缆的结构和种类 53无源光器件 54发光二极管器件简介 55半导体激光二极管器件 56电检测器件 57其它新型光通信器件简介

第五章 光缆和光纤通信器件 5.1光纤的温度特性和机械特性 5.2光缆的结构和种类 5.3无源光器件 5.4发光二极管器件简介 5.5半导体激光二极管器件 5.6电检测器件 5.7其它新型光通信器件简介

5.1光纤的温度特性和机械特性 1光纤的温度特性 通常情况下,光纤的特性受温 度影响不大,但是在温度很低 时,损耗随温度降低而增加, 尤其是在温度非常低时,损耗 急剧增加,所以高寒地区工作 的光缆应注意到这个特性

5.1光纤的温度特性和机械特性 1 通常情况下，光纤的特性受温 度影响不大，但是在温度很低 时，损耗随温度降低而增加， 尤其是在温度非常低时，损耗 急剧增加，所以高寒地区工作 的光缆应注意到这个特性

产生这种现象的原因是光纤的热膨冷缩。 构成光纤的二氧化硅(SiO2)的热膨胀系数很小 在温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程 中必须经涂覆和加上一些其他构件,涂覆材料 及其他构件的膨胀系数较大,当温度降低时, 收缩比较严重,所以当温度变化时,材料的膨 胀系数不同,将使光纤产生微弯,尤其表现在 低温区。 随着温度的降低,光纤的附加损耗逐渐增加, 当温度降至55℃左右,附加损耗急剧增加。 因此,在设计光纤通信系统时,必须考虑光缆 的高、低温循环试验,以检验光纤的损耗是否 符合指标要求

⚫ 产生这种现象的原因是光纤的热膨冷缩。 ⚫ 构成光纤的二氧化硅(SiO2)的热膨胀系数很小， 在温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程 中必须经涂覆和加上一些其他构件，涂覆材料 及其他构件的膨胀系数较大，当温度降低时， 收缩比较严重，所以当温度变化时，材料的膨 胀系数不同，将使光纤产生微弯，尤其表现在 低温区。 ⚫ 随着温度的降低，光纤的附加损耗逐渐增加， 当温度降至-55℃左右，附加损耗急剧增加。 ⚫ 因此，在设计光纤通信系统时，必须考虑光缆 的高、低温循环试验，以检验光纤的损耗是否 符合指标要求

●2光纤的机械特性 ●目前构成光纤的材料是SiO2,要被拉成125m 的细丝。在拉丝过程中,光纤的抗拉强度约为 10~20kg/mm2 ●如拉丝后立即在光纤表面进行涂覆,抗拉强度 可达400kg/mm2。 ●这里所说光纤的强度是指抗张强度,当光纤受 到的张力超过它的承受能力时,光纤就将断裂 ●对于光纤抗断强度,它和涂覆层的厚度有关 当涂覆厚度为5~10μm时,抗断强度为 330k mm ●只有强度符合要求的光纤才能用来成缆

⚫ 2 ⚫ 目前构成光纤的材料是SiO2，要被拉成125μm 的细丝。在拉丝过程中，光纤的抗拉强度约为 10～20kg/mm2 ⚫ 如拉丝后立即在光纤表面进行涂覆，抗拉强度 可达400kg/mm2 。 ⚫ 这里所说光纤的强度是指抗张强度，当光纤受 到的张力超过它的承受能力时，光纤就将断裂 ⚫ 对于光纤抗断强度，它和涂覆层的厚度有关， 当涂覆厚度为 5 ～ 10μm时 ， 抗断强度为 330kg/ mm2 ⚫ 只有强度符合要求的光纤才能用来成缆

52光缆的结构和种类 由光纤的温度特性和机械特性可知光纤必须制 作成光缆才能使用。光缆线路在长期使用中 必须经受敷设安装和长期维护运用的考验 因此,对光缆有如下基本要求 °①不能因成缆而使光纤的传输特性恶化; ②在成缆过程中光纤不断裂; ③缆径细、重量轻 ④便于施工和维护

5.2 光缆的结构和种类 ⚫ 由光纤的温度特性和机械特性可知光纤必须制 作成光缆才能使用。光缆线路在长期使用中， 必须经受敷设安装和长期维护运用的考验。 ⚫ 因此， ⚫ ① ⚫ ② ⚫ ③ 缆径细、 ⚫ ④ 便于施工和维护

●1光缆的基本结构 ●光缆由缆芯、加强元件和外护层组成。 ●(1)缆芯 ●缆芯由光纤芯线组成,它可分为单芯和 多芯两种 ●二次涂覆主要采用下列两种保护结构: ●①紧套结构 ●②松套结构

⚫ 1 ⚫ 光缆由缆芯、加强元件和外护层组成。 ⚫ (1) ⚫ 缆芯由光纤芯线组成，它可分为单芯和 多芯两种。 ⚫ 二次涂覆主要采用下列两种保护结构： ⚫ ① ⚫ ②

●两种保护结构如图5-2-所示 光纤 次涂覆 缓冲层 光纤 二次涂覆 油膏 一次涂覆 0.125m 松套管 400mm 0900mm (a) (b 图5-2-1光纤结构示意图(单位;mm)

⚫ 两种保护结构如图5-2-1所示

●(2)加强元件 光纤材料比较脆,容易断裂,为了使光 缆便于承受敷设安装时所加的外力等, 因此在光缆中要加一根或多根加强元件 位于中心或分散在四周。 ●加强元件的材料可用钢丝或非金属的纤 维—增强塑料(FRP)等。 ●(3)护层 ●光缆的护层主要是对已经成缆的光纤芯 线起保护作用,避免由于外部机械力和 环境影响造成对光纤的损坏

⚫ (2) 加强元件 ⚫ 光纤材料比较脆，容易断裂，为了使光 缆便于承受敷设安装时所加的外力等， 因此在光缆中要加一根或多根加强元件 位于中心或分散在四周。 ⚫ 加强元件的材料可用钢丝或非金属的纤 维——增强塑料(FRP)等。 ⚫ (3) 护层 ⚫ 光缆的护层主要是对已经成缆的光纤芯 线起保护作用，避免由于外部机械力和 环境影响造成对光纤的损坏

●2光缆的种类 ●(1)层绞式光缆 (2)单位式光缆 ●(3)骨架式光缆 ●(4)带状式光缆

⚫ 2 光缆的种类 ⚫ (1) ⚫ (2) ⚫ (3) ⚫ (4) 带状式光缆

●3几种新型光缆简介 ●(1)常规光缆 ●长途通信光缆线路广泛使用的是G·652常规单 模光缆。这种光缆的光纤损耗在=15m附近 时最小,但色散较大约为18ps(nmkm);在 。3μm损耗较小,约035dB/m色散几乎为 (2)色散位移光缆 色散位移光缆即是由色散位移光纤DSF构成的 光缆。DSF是使单模光纤的材料色散和波导色 散相互补偿,在155m附近总色散为零。 色散位移光缆可以实现光纤通信系统的大容量, 超长距离的传输

⚫ 3 ⚫ (1) ⚫ 长途通信光缆线路广泛使用的是G·652常规单 模光缆。这种光缆的光纤损耗在λ=1.55μm附近 时最小，但色散较大约为18ps/(nm·km)；在 λ=1.31μm损耗较小，约0.35dB/km色散几乎为 零。 ⚫ (2) 色散位移光缆 ⚫ 色散位移光缆即是由色散位移光纤DSF构成的 光缆。DSF是使单模光纤的材料色散和波导色 散相互补偿，在1.55μm附近总色散为零。 ⚫ 色散位移光缆可以实现光纤通信系统的大容量， 超长距离的传输