所谓光通信就是利用光波载送信息的通信.在载波技术方面,电磁波的通信已广泛应用于广播,电视等领域,本世纪末,随着数字技术的进步,出现了移动通信等数字无线电波技术.在另一方面,光波作为一种波长很短的无线电波,同样也得到技术突破,目前已成为新一代的有线通信载波.光通信技术的进步,推动了整个信息产业的飞速发展.

1960年,梅曼(T.H.Maiman)发明了红宝石激光器,产生了单色相干光,实现了高速的光调制.美国林肯实验室首先研制出利用氦氖激光器通过大气传输彩色电视,利用大气传输光信号具有以下的缺点:

气候严重影响通信,如雾天;大气的密度不均匀,传输不稳定;传输设备之间要求没有阻隔

利用大气传输光波的思想实际上是电磁波传输的技术,光波实质上是频率极高的电磁波(3?1014Hz),其通信的容量比一般的电磁波大万倍以上,如果光通信能够实现,它将具有划时代的意义.

早期,为了避免大气对光传输的干扰,研制了透镜光波导的技术,利用管子进行光传输,在一定距离上设置聚焦透镜,汇聚散射光和诱导光转折,但振动和温度又严重影响了光传输.这种思想,被后来采用直至成功研制成光导纤维.

1966年,英籍华人高锟(C.K.Kao)和Hockham实验证明利用玻璃可以制作光导纤维(Optic Fiber).但当时的玻璃衰减达1000dB/km,无法用于传输,后经过美国贝尔实验室主席Ian Ross,英国电信研究所(BTRL,BPO)和美国康宁玻璃公司(CORNING)的Maurer等合作,于1970年首先研制成功衰减为20 dB/km的光纤,取得重大突破.之后,各发达国家纷纷开展光纤通信研究,出现了多组成份玻璃光纤,塑料光纤,液芯光纤等,其中利用介质全反射原理导光的石英光纤被广泛采用.石英光纤衰减小,性能高,强度大

要实现长距离的光纤通信,必须减少光纤的衰减.高锟指出降低玻璃内过度金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因素,1974年,光纤衰减降低到2 dB/km.1976年通过研究发现降低玻璃内的OH离子含量就出现地衰减的长波长双窗口:1.3μm和 1.55μm.在1980年,1.55μm波长光纤衰减达到0.2 dB/km,接近理论值.80年代中,又发现水分和潮气长期接触光纤会扩散到石英光纤内,从而使光纤衰减增大且强度降低.于是采用注入油膏于光纤套管中隔绝水气,制成品质完善的光缆用于工程.

要实现大容量的通信,要求光纤有很宽的带宽.单模(SM:Single Mode)光纤的带宽最宽,是理想的传输介质.但是单模光纤纤芯很细,70年代工艺无法做到,因此,多模(MM:Multi Mode)光纤较早应用,光在多模光纤里各模式间存在光程差,造成输出的光信号带宽不宽.1976年日本研制成渐变型(又称自聚焦型,SELFCO)光纤,光纤的带宽达到KHz/km数量级.80年代,单模光纤研制成功,带宽增大到10 KHz/km,这一成就使大容量光通信成为可能,80年代中,零色散波长为1.55μm的光纤研制成功,光纤通信实现长距离超大容量传输.

70年代,光纤的低衰减窗口在近红外区0.85μm的短光波,光源采用GaAlAs(镓铝砷)注入式半导体激光器(LDaser Diode)),但是寿命很短.直到研制成功可连续运行的GaAlAs双异质结注入式激光器(Hayashi等),同时也发展了GaAlAs发光二极管(LEDurrus),LED寿命长,价格低,但谱线宽,速率低,功率笑,属于非相干光源.80年代,研究出了InGaAsP(铟镓砷磷)长波长激光器和LED,现已广泛应用.

光检测器是光接收的主要器件,用于将光信号转变为电信号.主要有用于短波长的Si-PIN管和Si-APD雪崩光电二极管以及适用于长波长的InGaAs/InP的PIN管和APD管,还有Ge-APD管.

由于工程上的需要,各式各样的光无源器件和光仪表也相应出现.如:光活动连接器,光衰减器,光纤熔接机和光时域反射测试仪等.

1976年,美国首先在亚特兰大建成距离为10公里,码率为44Mbit/s的光纤通信系统,80年代,许多国家都建成商用的通信系统.

在此中,发现利用激光器和多模光纤,当光纤机械振动则接收的光信号随机起伏,出现所谓“模式噪声”,因此,用单模光纤的传输介质和激光器光源成为光纤通信的基本方式,80年代中,还发现FP型激光器不能维持单谱线相干性,使输出信号中带有“模分配噪声”,从而使光纤的容量和传输距离受到限制,之后研究出动态单纵模激光器解决了此问题,如:分布反馈(DFB)激光器和更优良的量子阱激光器.这些技术的解决,使超过100km已上无中继,容量到达Gbit/s的光通信成为现实. 目前,全世界广泛应用光纤通信网络,光纤用量超过2000万km,建成了横跨太平洋,大西洋的海底光缆线路,见图1-2,国际上565Mbit/s高速光纤通信系统(可传送7680路双向电话)已广泛使用,2.4Gbit/s超高速系统也付诸商用.

70年代初,我国已开始光纤技术的研究.70年代末,制造出衰减为4dB/km,1.3μm波长的光纤,并能制造0.85μm的LED和LD以及Si-APD雪崩光电二极管,实验系统码率为8Mbit/s.

80年代初,开始研制长波长多模光纤,长波长激光器和PIN-FET光电检测组件.82年在武汉建立了13多公里的短波长,长波长实用市内线路,码率为8Mbit/s和34 Mbit/s.

80年代末,研制出单模光纤和140Mbit/s系统,88年在武汉建立了单模架空线路,距离为35公里.

1991年在合肥和芜湖间建成单模直埋线路,全长150km,从水下跨越长江.

现在,国内已广泛使用光纤通信,至今已敷设近60000km光缆.如北京-武汉-广州,北京-沈阳-哈尔滨国家干线光缆等,如图1-3所示.我国幅员广阔,光纤通信在不同的地理,气候环境中使用,在北方要求耐-40?低温,在南方的架空光缆要抗台风与雷击,在西北沙漠地带,直埋光缆要防风沙的袭击,在华东经济发达地区,如在上海等建成了565Mbit/s的高速系统,在华中地区如武汉,则建成了跨长江的水下线路.我国现已有了一定规模的光纤通信产业,能生产光纤,光缆,光电器件,光端机和光仪表,国产光纤衰减能达到0.38 dB/km(1.3μm),其产量包括合资生产年约100000km,如侯马光缆厂,武汉长飞,成都西门子等.我国能生产少数国家才能生产的长波长激光器,PIN-FET和nGaAs/InP-PAD组件,寿命可达200000小时,满足商用要求.国产光端机的传输码率达到140Mbit/s,565Mbit/s(PDH系统),90年代随着SDH技术的发展,又相继推出了155Mbit/s,622Mbit/s甚至2.4Gbit/s的超高速系统,如“巨大中华”(巨龙,大唐,中兴和华为)等民族企业,其生产的光端机广泛应用于国家一级干线,二级干线(省级),本地网和市话网.随着接入网络(AN)技术的成熟,我国光纤通信技术将会更快速地发展.

到90年代,通信技术高速发展,移动通信,卫星传输和光纤通信,将通信演变为高速,大容量,数字化和综合的多媒体业务.在ITU-T的推动下,光纤通信的各种标准纷纷制定,如PDH,SDH,DWDM,AN和B-ISDN等.因此,美国首先提出建立国家信息高速公路的构想:国家信息基础建设(NII),之后各国纷纷制定计划,并推出全球的信息技术建设计划(GII).70年代,光纤网络主要用于市内等大容量业务区,80年代向市外长途干线发展,到90年代逐步向用户方向延伸,即所谓光纤道路边(FTTC),光纤到大楼(FTTB)直到光纤到家庭(FTTH).目前也有采用电缆到家庭(如:CABLE MODEM和ADSL技术)的经济方式,但也可实现光纤到公寓(FTTA),见图1-4.

FTTA,B,C构成未来的光纤接入网络,用户可以采用BRI(2B+D)的ISDN设备实现电话,传真,数据和计算机等通信,利用PRI(30B+D)的B-ISDN设备则可以完成除Hi-Fi和TV外的所有业务包含在内,预计到2020年,交换中心局到远端模块带宽达到2.4Gbit/s,远端模块带宽到用户间带宽达到622Mbit/s后,电视信号由MPEG-1的34Mbit/s压缩到20 Mbit/s(MPEG-2),声音由64Kbit/s压缩到16 Kbit/s,这样,通信,计算机,广播电视和其它光通信将构成统一的4C网络 光纤通信原理

光纤通信系统如图2-1所示,电端机(交换机)将来自信号源的信号进行模/数转换,多路复用等处理(1.44Mbit/s或2Mbit/s,34Mbit/S和140Mbit/s等)送给发光端机,变成光信号,并按SDH的格式输入光纤,收光端机通过光检测器还原成电信号,放大,整形,恢复后输入到电端机(交换机或远端模块),完成通信.光端机间的传输距离在长波长达到100公里,超过距离则用中继器将光纤衰减和畸变后的弱光信号再生成,继续向前传输.将来,掺饵光发大器可实现全光中继.

光纤通信可采用模拟和数字调制,由于激光器的线性不够理想,不能像电气中载波模拟调制和多路复用,只能用于模拟电视信号的多路复用,如光付载波调制技术.未来,包括电视在内的光纤通信将都是数字式的.

在光端机中,对电信号有两种光调制方法:其一是在光源如激光器上调制,产生随电信号变化的光信号,此为直接调制.其二为外调制,利用电光晶体调制器在光源外部调制,调制速率高.所有的调制速率可达10——20Gbit/s,远远低于光纤的传输带宽(20000Gbit/s).要充分发挥光纤的超大容量的通信传输能力,必须采用光频复用的光纤通信系统,光频复用(FDM)又称光波复用(WDM),就是在光纤中同时采用许多不同波长的光进行传输,光频复用技术可在光纤中开发出100——200个光频道,每个频道可容纳10——20 Gbit/s的信息容量,目前以朗讯(LUCENT)为首的通信企业已成功开发了WDM产品,预计下一个世纪,随着通信需求的越来越大,WDM通信技术将会广泛应用.

光波与通信用的无线电磁波一样,也是一种电波,光波的波长很短,或者说频率很高,达到1013,1014Hz,一般无线电磁波可用作广播电台,电视,移动通信的信号传输,光波也可以,而且是大容量,高速度,数字化和综合业务的通信传输,所不同的是:一般无线电波通过空气传输,而通信用光波是通过光纤(Optic Fiber)来实现的.是一种有线传输.

光波在电磁波谱中的位置,可见光的波长在0.39μm到0.76μm,包括红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫,混合而成白光.红光的波长长.

比红光波长更长的光,即波长大于0.76μm,是不可见的红外光,在0.76μm——15μm的光波称为近红外波,在15μm——25μm称为中红外波,在25μm——300μm称为远红外波.比紫光波长更短的波为不可见的紫外光,紫外光的范围0.39μm——0.006μm,紫外光,可见光和红外光统称光波.

利用大气传送的光源如氦氖激光器波长为0.6328μm,是可见的红外光;另一种CO2激光器波长为10.6μm,为不可见近红外光.当今通信用传输介质——石英光纤的低衰减“窗口”为0.6μm——1.6μm的波段范围,是属于可见红外光与不可见近红外光波段上.

光波与电磁波在真空中的传输速度为c=3?105km/s.光在均匀介质中直线传播,速度与介质的折射率成反比,即:

式中,n为介质光折射率,c为真空中的光速.以真空的光折射率为1,其它介质的折射率大于1,因此传输速度比真空中小.其中空气的折射率近视为1,而石英光纤的折射率为1.458,则光波速度为v=2?105km/s. 光波的波长(λ),频率(f)和速度之间的关系为:

或

光在同一均匀介质中是直线传播的,但在两种不同的介质的交界处会发生反射和折射现象,如图2-3所示. 设MM’’’’为空气与玻璃的界面,NN’’’’为界面的法线,空气折射率n1包层的折射率n2,其折射率分布的数学式如下: 光线?以光纤的轴心线平行射入,则直线向前传播.若光线以光纤端面入射角θ进入光纤,则在包层产生包层界面入射角.因为n1>n2,包层界面入射角的临界角M,与临界端面入射角θa的关系为:

当θ?θa时,则10dB/km),属于材料吸收为主,而通信中的衰减主要来自波导散射和材料散射. 如图2-9所示,光衰减与波长有关,从曲线可知,石英光纤由三个衰减区(又称作低率耗“窗口”),第一衰减区为0.6μm——0.9μm,为短波长低率耗区.第二和第三衰减区分别为1.0μm——1.35μm和1.45μm——1.8μm,为长波长低衰耗区. 光纤的连接

光通信系统的构成,除了光源和光检测器件外,还有一些不用电源的光通路元器件——无源光器件.在安装任何光纤通信系统时,必须考虑以低损耗的方式把光纤连接起来,要求尽量减少在连接的地方出现的光的反射. 光纤的连接有永久性和活动性两种,永久性连接的称固定街头,使用熔接(热接)或冷接(接续子);活动接头为或接头(机械接头),用砝琅盘,FC/PC,SC等活动连接器.

光纤作为光波导遇到不连续点就产生损耗或反射,无论是固定接头或活动街头,都是特定的不连续点.对于固定接头,光波将产生较大的瑞利散射,对于活动接头,则是更大的菲涅尔反射.

两条光纤的几何位置,光纤的端面情况和光纤本身特性参数的不匹配,都会产生连续损耗.

如图3-1所示,当两条光纤轴线平行,轴线横向或侧向偏移d;当两条光纤轴线平行,轴线纵向偏移s;当两条光纤轴线成角度,产生角度偏移θ时,产生连接损耗,其中横向偏移损耗最大最常见.设在横向偏移d,纤芯a之内的光功率分布完全均匀,端面上的数值孔径为常数,则发射光纤耦合到接收光纤的光功率与两个纤芯的公共面积成正比,可证明: 对于阶跃光纤,其耦合效率等于公共面积与两根光纤的各自面积比:

纵向偏移引起的损耗,发射光纤的光只有部分进入接收光纤,数值孔径角θc越大,距离s越大,则耦合损耗也越大. 同样偏移角越大,则耦合损耗也越大.图3-2为几何偏移引入的损耗与偏移量大小的关系,其中横向偏移的损耗最大.因此,对于活动连接器,为了避免端面的摩擦而人为引入0.025mm——0.1mm的间距,如果光纤的纤芯为50μm的多模光纤,则插入损耗为0.8dB;如果为单模光纤,插入损耗一般在0.5dB.

单模光纤在传导模场近似于高斯分布的条件下,其连接损耗为:

式中:a为光纤间的轴偏移量;w为光纤模场半径.如模场半径w=4.9μm,如果轴偏移量a=1μm,则损耗为L=0.18 dB. 除了几何偏移外,在制造中因为两根光纤几何特性和波导特性的差异,也产生耦合损耗.包括:光纤的芯径,纤芯的椭圆度,数值孔径,剖面折射率分布以及纤芯与包层的同心度等.

连接两根光纤之前,必须准备光纤的端面,保证平滑与轴线垂直,防止连接点的偏转与散射.一般的方法有研磨,抛光与切割.研磨和抛光可得到较好的端面,但不用于现场,切割需要在光纤划一道刻痕,利用表面产生应力集中而折断,应力控制不好,将产生裂纹分叉.

总之,光纤的连接可分为:光纤的永久连接、光纤的熔接技术

70年代初,已使用镍铬丝通电作为热源,对光纤进行熔接;中期开始采用电弧放电法,用微机机构和显微镜来控制光纤对正.80年代采用“预加热熔接法”,通过电弧对光纤端面进行预热整形,然后再放电.这就是光纤熔接机的基本原理.目前最好的熔接机对单模光纤的平均损耗到达0.03dB.

熔接的过程包括端面的准备,纤芯的对正,熔接和接头增强等.

端面准备:使用切割刀,如simens的A8切割刀,谷河的1-2-3切割刀.

纤芯对正:PAS技术通过CCD摄像和计算机处理,在X,Y,Z轴3个方向进行最佳对正,如simens的L-PAS和LID系统,通过自身发射激光并检测最大的光功率来调整对正.

熔接:让两根光纤保持几微米的间隙进行预熔.最后通过高温电弧使光纤熔接在一起,simens的LID系统通过发射激光可以调节放电时间,达到最佳熔接效果.之后,用大约4牛顿的力进行拉力测试.目前的熔接机对正和熔接,拉力测试可全自动进行.

接头增强:用热缩管对熔接点进行保护和增强.

胶接法原理与熔接雷同.

固定连接器技术

图3-3为常用固定连接器外形.A为依靠毛细管定位的连接器,如3M的接续子,simence的camsplice;B,C,D为V型槽连接,V型槽角度一般为60度左右,如3M的接续子,simence的camsplice.固定连接器的损耗一般在1 dB左右. 光纤的活动连接

光纤的活动连接器可重复拆装,形似电缆连接器,但加工精度高,主要是保证插入损耗小,重复性好.光纤活动连接器广泛应用于传输线路,光配线架和光测试仪表中.

光纤活动连接器种类按结构调心型和非调心型;按连接方式分对接耦合式和透镜耦合式;按光纤相互接触关系分平面接触式和球面接触式等.使用最多的是非调心型对接耦合式如平面对接式(FC),直接接触式(PC),矩形(SC)活动连接器.还有APC,ST等.

FC型光纤活动连接器

如图3-4,FC连接器由插针体a,插针体b与套筒等组成.插针体a装发射光纤,插针体b装接收光纤,将a,b同时插入套筒,再将螺旋拧紧,实现光纤的对接耦合.FC由于平面接触产生空隙,使光在石英玻璃和空气间产生菲涅尔反射. PC型光纤活动连接器

对于FC的问题,PC将插针套筒端面磨成凸球面,使光纤能够直接接触,PC型连接器插入损耗小,反射损耗大(发射光少),性能定.PC的球面曲率直径为20mm,与模场直径为9μm左右的单模光纤相配.

FC与PC基本上一样,习惯上称FC/PC,插针套筒核对中套筒采用不锈钢或陶瓷.不锈钢加工困难,陶瓷材料一般为氧化锆和氧化铝两种,氧化铝硬于氧化高,可用氧化铝作为插针套筒,用氧化锆作为对正套筒,但陶瓷易碎. SC型光纤活动连接器

在计算机的FDDI光纤网络中,一般使用SC活动连接器,FC/PC通过旋转耦合,而SC属于插拔式,易于高密度安装.SC插针套筒为氧化锆整体型.

3M的VF-45光纤活动连接器

在最近,3M公司同样推出了用于光纤网络的VF-45连接器,大小如双绞线的RJ-45,也是插拨式,比SC成本低. 光缆

光纤虽然具有一定的抗拉强度,但是经不起实用场合的弯曲,扭曲和侧压力的作用.因此,必须象通信用的铜缆一样,借用传统的矫合,套塑,金属带铠装等成缆工艺,并在缆芯中放置强度元件材料,制成不同环境下使用的多品种光缆,使之能适应工程要求的敷设条件,承受实用条件下的抗拉,抗冲击,抗弯,抗扭曲等机械性能,以保证光纤原有的好的传输性能不变. 光缆性能的好坏在很大程度上决定于光纤性能的好坏,因此,首先光纤必须符合ITU-T规定的技术指标要求.光纤在成缆绞合,铠装,敷设安装和气候环境温度变化的情况下会引起衰耗的增加,例如光纤套塑材料(聚乙烯,尼龙,聚丙烯等)的膨胀系数比石英玻璃光纤大3个数量级,因此在低温收缩时会使光纤的微弯增大,为了避免上述有害的现象,在生产中采用紧套光纤,松套光纤结构.

同时光纤必须能够承受足够的拉力,纯净光纤本身的拉力极大,达到2000kg/mm2,但是由于杂质,旗袍,微粒等原因,拉丝的平均强度只有10-30 kg/mm2,换算成125m的标准通信光纤的断裂强度为4.89kg.但目前国内外厂家的光纤平均抗拉强度在600-800g左右.

根据我国光缆生产的实际情况和各地区使用条件的不同,光缆品种可按照下表分类,使用温度范围可分为所示四级.北方地区多用A,B两种,南方地区多用C,D两种.

层绞式光缆一般由松套光纤以制电缆的方式构成的光缆(古典市),这种结构在全世界应用广泛,是早期光通信常用的光缆.这种光缆一般为6-12芯光纤,按管道,加恐和直埋的敷设要求其保护层稍有不同,一般来说,在市话网络中采用管道,在长途线路上采用直埋,在乡村等采用架空.如图3-5所示6芯松套层绞式光缆,中间为实心钢丝和纤维增强塑料(FRP,无金属光缆),松套光纤扭绞在中心增强件周围,用包带固定,外面增加皱纹钢(凯装甲),外护套采用PVC或AL-PE粘接护层.光纤在塑料套管中有一定的余长,使光缆在被拉伸时有活动的余地,因此,光缆长度不等于光纤的长度,一般采用光缆系数来描述两者的比例.

骨架式光缆使光纤放在独立的塑料套管或骨架槽内,骨架材料用低密度聚乙烯,加强芯采用多古稀钢丝或增强型塑料,如图3-6所是骨架式光缆,就是由4基本骨架构成.

对光纤的保护来说,束管式结构光缆最合理,如图美国朗讯(LUCENT)的LXE光缆,利用放置在护层中的两根单股钢丝作为两根加强芯,光缆强度好,尤其耐侧压,在束管中光纤的数量灵活,如LXE光缆外径为11.0mm(52kg/km)的光纤容量为4-48芯,外径为13.3mm(57kg/km)的光纤容量为50——96芯.

带状光缆可容纳大量光纤,如图美国BELL制造的144芯带状光缆,12根带状单元迭成一个矩形,并以一定的节距扭绞成缆,使光缆具有较好的弯曲性能.未来光纤用户网络将大量采用带状光缆.

光缆通信系统,分光缆线路和传输设备两大部分,以传输机房的光纤分配架(ODF)为界,光连接器外侧为线路安装部分,内侧为设备安装部分,光缆线路工程按照信息产业部的规范和建设单位的设计规程,由工程单位建成符合设计指标的传输线路.光缆线路工程主要包括工程管理,工程设计,施工,验收,维护,监控抢修等内容,这些技术主要包括:光缆敷设,光缆中的光纤连接,光纤的现场测量验收,光缆的维护和抢修技术等.

光缆的敷设分为管道,架空和直埋三中.

管道

在城市中常采用的方式,一般在城市的街道上敷设,由于街道往往有拐弯与起伏,一般在转弯处设立一个人孔,以利于光缆的牵引,每段光缆长1km——2km,在两段光缆间的人孔完成接续,在接续的人孔里,光缆需预留8-10m,挂在人孔壁上. 架空

在省二级干线(市,地区的本地网络)常采用架空敷设,因为野外空旷.吊线托挂方式是国内最常用的一种,既采用在电杆上布钢丝吊线,用挂钩挂住光缆.架空光缆一般采用黑色外护套,已经受阳光的暴晒.

一般在100m的间距竖立2根电杆,在电杆间安装5-10个挂钩,为了防止气候的变化,一般在杆下设置伸缩弯,在接续处也保留一定的预留.

直埋

在国家一级干线(部级干线)和二级干线(省一级干线)采用直埋方式,直埋时中继段往往大于70km,目前甚至到达140km,光缆段长度往往采用4米,缆购要求1.2m深,光缆段进行光纤接续后用接头盒蜜蜂,保证对地绝缘,防水,放蚁等检查后,直接埋入地下,进行回填土,一般在光缆的路由上每50m设置标石,在接续处有绝缘监测点.

光缆从传输机房外的电杆或人孔进局,经布线室到机房的光缆终端盒或分配盒(ODP),与一个跳线进行热接冷接,光缆预留长度一般为15——20m,光纤在收容盘内还预留80cm.光跳线的FC/PC接头在ODF架上接在珐琅盘上. 机房外光纤的连接采用熔接,过程是:准备接头盒,开缆,每段80cm,安装到接头盒,固定加强芯,除去松套管,防水油膏,准备光纤和热缩管,进行熔接,热缩,固定到收容盘,密封接头盒,安放接头盒.

有关熔接机的技术在后面详细介绍.

光纤的连接器件和熔接头将增大光纤的衰耗,设计文件中将对整条光缆的衰减有严格的要求,一般机械接头的平均衰耗在0.5dB左右,而目前的熔接点也能达到0.1dB以下,甚至0.05dB以下,一般光端机发光在-5dB左右,而收光端机收光必须大于-30 dB.为了符合工程的要求,一般通过光时域反射测试仪(OTDR),在熔接后测量熔接点的衰减,符合单个熔接点的衰耗要求后再密封接头盒,利用光源和光功率计也能测试全程光衰耗,单OTDR可监测每一个事件点. OTDR的技术在后面详细讲.

光缆的维护工作按一定的日期进行巡检,在光缆出现故障后,必须实施快速的抢修.维护一般在固定时间内用OTDR等进行监测,尽可能发现故障,老化等问题,预防通信终断,目前还可以采用网络的告警监测系统.

抢修工具保证发生故障后可快速临时恢复系统.

a、长度及整体性

每条光缆长度要控制在800M以内，而且中间没有中继。

b、光缆最小安装弯曲半径

在静态负荷下，光缆的最小弯曲半径是光缆直径的10倍;在布线操作期间的负荷条件下，例如把光缆从管道中拉出来，最小弯曲半径为光缆直径的20倍。

对于4芯光缆其最小安装弯曲半径必须大于2英寸(5.08CM)。

c、安装应力

施加于4芯/6芯光缆最大的安装应力不得超过100磅(45公斤)。

在同时安装多条4芯/6芯光缆时，每根光缆承受的最大安装应力应降低20%，例如对于4*4芯光缆，其最大安装应力为320磅(144公斤)。

d、光纤跳线的安装拉力

光纤跳线采用单条光纤设计。双跨光纤跳线包含2条单光纤，它们被封装在一根共同的防火复合护套中。这些光纤跳

线用于把距离不超过100英尺(30M)的设备互连起来。

光纤跳线可分为单芯纤软线和双芯纤软线，其中单芯纤软线最大拉力为27磅(12.15公斤)，双芯纤软线最大拉力为50磅(22. 5公斤)。

室外光缆敷设的方式

室外光缆敷设的方式有三种方式:地下管道敷设，即在地下管道中敷设光缆;直接地下掩埋敷设;架空敷设，即在空中从电线杆到电线杆敷设。

a、地下管道敷设

此种方式是被广泛使用的一种方式。用该方式敷设光缆时会遇到三种情况:小孔—小孔，即光缆从地上通过一个建筑物的小孔进入地下管道，再从另一个建筑物处的小孔出来;人孔—人孔，即光缆经人孔进入管道，由此牵到另一个人孔，光缆在其中走直线;在有一个或多个转弯的管道中牵引光缆。

在上面这些情况中，可以使用人力或机器来牵引，在选择方式时，不妨先试一试人工牵引是否可行，否则采用机器进行牵引，但不论何种方式，均需要注意光缆安装弯曲半径、安装应力等规范。

在选择能够使用的管道时要注意所选的管道能够保证每条光缆长度在800M之内，同时和电力管道必须至少有8CM混凝土或30CM的压实土层隔开。

b、直接地下掩埋敷设

该方式适合于距离较远并且之间没有可供架空的便利条件时采用，掩埋深度起码要低于地面0.5M，或应符合本地城管部门有关法规规定的深度。

c、架空敷设

当建筑物之间有电线杆时，可以在建筑物与电线杆之间架设钢丝绳，将光缆系在钢丝绳上;如果建筑物之间没有电线杆，但两建筑物间的距离在50米左右时，亦可直接在建筑物之间通过钢索架设光缆。

架空光缆通常距地面3M，在进入建筑物时要穿入建筑物外墙上的U形钢保护套，然后向下或向上延伸，电缆入口的孔径一般为5CM。

如果架空线的净空有问题，可以使用天线杆型的入口。这个天线杆的支架一般不应高于屋顶1.2M。这个高度正好使人可摸到光缆，便于操作。

(5)光缆在楼内的敷设

a、高层住宅楼

如果本楼有弱电井(竖井)，且楼宇网络中心位于弱电井(竖井)内，则光缆沿着在弱电井(竖井)敷设好的垂直金属线槽敷设到楼宇网络中心;否则(包括本楼没有弱点井或竖井的情况)，则光缆沿着在楼道内敷设好的垂直金属线槽敷设到楼宇网络中心。

b、多层住宅楼

光缆铺设到楼宇网络中心所在的单元后，沿楼外墙面向上(或向下)敷设到3层后进入楼内，沿墙角、楼道顶边缘敷设到楼宇网络中心所在的位置。

c、光缆的固定

在楼内敷设光缆时可以不用钢丝绳，如果沿垂直金属线槽敷设，则只需在光缆路径上每2层楼或每35英尺(10.5M)用缆夹吊住即可。

如果光缆沿墙面敷设，只需每3英尺(1M)系一个缆扣或装一个固定的夹板。

(6)光缆的富余量

由于光缆对质量有很高的要求，而每条光缆两端最易受到损伤，所以在光缆到达目的地后，两端需要有10M的富余量，从而保证光纤熔解时将受损光缆剪掉后不会影响所需要的长度。

(7)光纤的熔接和跳接

将光纤与ST头进行熔解，然后与耦合器共同固定于光纤端接箱上，光纤跳线1头插入耦合器，1头插入交换机上的光纤端口。

1)架空光缆在平地敷设光缆时，使用挂钩吊挂，山地或陡坡敷设光缆，使用绑扎方式敷设光缆。光缆接头应选择易于维护的直线杆位置，预留光缆用预留支架固定在电杆上。

2)架空杆路的光缆每隔3-5档杆要求作U型伸缩弯，大约每1公里预留15米。

3)引上架空(墙壁)光缆用镀锌钢管保护，管口用防火泥堵塞。

4)架空光缆每隔4档杆左右及跨路、跨河、跨桥等特殊地段应悬挂的光缆警示标志牌。

5)空吊线与电力线交叉处应增加三叉保护管保护，每端伸长不得小于1米。

6)近公路边的电杆拉线应套包发光棒，长度为2米。

7)为防止吊线感应电流伤人，每处电杆拉线要求与吊线电气连接，各拉线位应安装拉线式地线，要求吊线直接用衬环接续，在终端直接接地。

1)光缆敷设前管孔内穿放子孔，光缆选1孔同色子管始终穿放，空余所有子管管口应加塞子保护。

2)按人工敷设方式考虑，为了减少光缆接头损耗，管道光缆应采用整盘敷设，

3)为了减少布放时的牵引力，整盘光缆应由中间分别向两边布放，并在每个人孔安排人员作中间辅助牵引。

4)光缆穿放的孔位应符合设计图纸要求，敷设管道光缆之前必须清刷管孔。子孔在人手孔中的余长应露出管孔15cm左右。

5)手孔内子管与塑料纺织网管接口用PVC胶带缠扎，以避免泥沙渗入。

6)光缆在人(手)孔内安装，如果手孔内有托板，光缆在托板上固定，如果没有托板则将光缆固定在膨胀螺栓，膨胀螺栓要求钩口向下。

7)光缆出管孔15cm以内不应作弯曲处理。

8)每个手孔内及机房光缆和ODF架上均采用塑料标志牌以示区别。

1)除地下光缆引上部分外，严禁在墙壁上敷设铠装或油麻光缆。

2)跨越街坊或院内通道等，其缆线最低点距地面应不小于4.5米。

3)吊线程式采用7/2.2、7/2.6，支撑间距为8,10米，终端固定与第一只中间支撑间距应不大于5米。

4)吊线在墙壁上水平或垂直敷设时，其终端固定、吊线中间支撑应符合《本地网通信线路工程验收规范》。

5)钉固螺丝必须在光缆的同一侧。光缆不宜以卡钩式沿墙敷设。不可避免时，

6)应在光缆上加套子管予以保护。光缆沿室内楼层凸出墙面的吊线敷设时，卡钩距离为1米。 四、局内光缆敷设要求

1)局内光缆在经由走线架、拐弯点(前、后)应予绑扎，垂直上升段应分段(段长不大于1米)绑扎，上下走道或墙壁应每隔50cm用2,3圈绑扎，绑扎部位应垫胶管，避免受到侧压力。

2)局内光缆不改变程式时，采用PVC阻燃胶带包扎作防火处理，进线孔洞要求用防火泥堵塞。

3)ODF架端子板上应清楚注明各端子的局向和序号。

4)局内光缆预留盘圈绑扎固定在走线架或墙壁上，基站光缆可预留在基站外的终端杆上。

5)局内光缆一般从局前手井经地下进线室引至光传输设备。局内光缆应挂按相关规定制作的标识牌以便识别。

6)光缆在进线室内应选择安全的位置，当处于易受外界损伤的位置时，应采取保护措施。

7)局内光缆应布放整齐美观，沿上线井布放的光缆应绑扎在上线加固横铁上。

8)按规定预留在设备侧的光缆，可以留在传输设备机房或进线室。有特殊要求预留的光缆，应按设计要求留足。

9)光缆引入局站后应堵塞进线管孔，不得渗水、漏水。

五、光缆成端

1)应根据规定或设计要求留足预留光缆。

2)在设备机房的光缆终端接头安装位置应稳定安全，远离热源。

3)成端光缆和自光缆终端接头引出的单芯软光纤应按照ODF的说明书进行

4)走线并按设计要求进行保护和绑扎。

5)单芯软光纤所带的连接器，应按设计要求顺序插入光配线架(分配盘)。

6)末连接软光纤的光配线架(分配盘)的接口端部应盖上塑料防尘帽。

8)软光纤在机架内的盘线应大于规定的曲率半径。

9)光缆在光纤配线架(ODF)成端处，将金属构件用铜芯聚氯乙烯护套电缆引出，并将其连接到保护地线上。

10)软光纤应在醒目部位标明方向和序号。

1、光是一种电磁波

可见光部分波长范围是:390——760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850nm，1300nm，1310nm，1550nm四种。

2、光的折射，反射和全反射。

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率)，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

1、光纤结构:

光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)，最外是加强用的树脂涂层。

2、数值孔径:

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&TCORNING)。

3、光纤的种类:

A.按光在光纤中的传输模式可分为:单摸光纤和多模光纤。

多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，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。单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm)，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，但其色度色散起主要作用，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。

B.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1300nm。

色散位移型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如:1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。

突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，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。

渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，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。

4、常用光纤规格:

单模:8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模:50/125μm，欧洲标准 62.5/125μm，美国标准

工业，医疗和低速网络:100/140μm，200/230μm

塑料:98/1000μm，用于汽车控制

1、光纤制造:

现在光纤制造方法主要有:管内CVD(化学汽相沉积)法，棒内CVD法，PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法。

2.光纤的衰减:

造成光纤衰减的主要因素有:本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。

本征:是光纤的固有损耗，包括:瑞利散射，固有吸收等。

弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。

挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

杂质:光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。

不均匀:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

对接:光纤对接时产生的损耗，如:不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不

平，对接心径不匹配和熔接质量差等。

1、光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。

2、无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。

3、不受电磁场和电磁辐射的影响。

4、.重量轻，体积小。例如:通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8吨/KM。而通讯量

为其十倍的光缆直径为0.5英寸，重量450P/KM。

5、光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。

6、使用环境温度范围宽。

7、化学腐蚀，使用寿命长。

光缆的制造过程一般分以下几个过程:

1、光纤的筛选:选择传输特性优良和张力合格的光纤。

2、.光纤的染色:应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。

3、.二次挤塑:选用高弹性模量，低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮防水的

凝胶，最后存放几天(不少于两天)。

4、光缆绞合:将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。

5、挤光缆外护套:在绞合的光缆外加一层护套。

1、按敷设方式分有:自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。

2、.按光缆结构分有:束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。

3、.按用途分有:长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。 三、光缆的施工:

多年来，做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。

(一)光缆的户外施工:

较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地 的使用权，架设的或地埋的可能性等。

必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重 压或被坚硬的物体扎伤。

光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。

1、户外架空光缆施工:

A、吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。

B、吊线缠绕式架空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。

C、自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。

D、架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余

留一段用于伸缩的光缆。

E、要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要 每公里有3个接地点，

甚至选用非金属光缆。

2、户外管道光缆施工:

A、施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。

B、计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见下表:

自然弯曲增加长度

(m/km)

人孔内拐弯增加长度

(m/孔)

接头重叠长度

(m/侧)

局内预留长度

(m)

注:

5

0.5——1

8——10

15——20

其它余留安

设计预留

C、一次布放长度不要太长(一般2KM)，布线时应从中间开始向两边牵引。

D、布缆牵引力一般不大于120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。

E、光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。

D、管道光缆也要注意可靠接地。

3、直接地埋光缆的敷设:

A、直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表:

B、不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。

C、沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。

D、敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。

E、敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。

4、建筑物内光缆的敷设:

A、垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。

B、光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。

C、在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。

光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的外护套。

1、户外用光缆直埋时 ，宜选用铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆。

2、建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有

烟的类型(Plenum)，暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟 的类型(Riser)。

3、楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆(Distribution Cables);水平布线时，可选用可分支光缆(Breakout

Cables)。

4、传输距离在2km以内的，可选择多模光缆，超过2km可用中继或选用单模光缆。

直埋光缆埋深标准:

敷设地段或土质

埋深(m)

备注

普通土(硬土)

?1.2

半石质(沙砾土、风化石)

?1.0

全石质

?0.8

从沟底加垫10cm细土或沙土

流沙

?0.8

市郊、村镇

?1.2

市内人行道

?1.0

穿越铁路、公路

?1.2

距道渣底或距路面

沟、渠、塘

?1.2

农田排水沟

?0.8

方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。

1、.永久性光纤连接(又叫热熔):

这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低，典型值为0.01——0.03dB/点。但连接时，需要专用设备(熔接机)和专业人员进行操作，而且 连接点也需要专用容器保护起来。

2、应急连接(又叫)冷熔:

应急连接主要是用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为0.1——0.3dB/点。但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，所以只能短时间内应急用。

3、活动连接:

活动连接是利用各种光纤连接器件(插头和插座)，将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中。其典型衰减为1dB/接头。

光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。

1、.人工简易测量:

这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。

2、精密仪器测量:

使用光功率计或光时域反射图示仪(OTDR)对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。

一、光纤的应用:

人类社会现在已发展到了信息社会，声音、图象和数据等信息的交流量非常大。以前的通讯手段已经不能满足现在的要求，而光纤通讯以其信息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段距离长等优点得到广泛应用。其应用领域遍及通讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算机等行业，并正在向更广更深的层次发展。光及光纤的应用正给人类的生活带来深刻的影响与变革。

二、光纤网络系统设计:

光纤系统的设计一般遵循以下步骤:

1、.首先弄清所要设计的是什么样的网络，其现状如何，为什么要用光纤。

2、根据实际情况选择合适是光纤网络设备、光缆、跳线及连接用的其它物品。选用时应以可用为基础，然后再依据性能、价格、服务、产地和品牌来确定。

3、按客户的要求和网络类型确定线路的路由，并绘制布线图。

4、.路线较长时则需要核算系统的衰减余量，核算可按下面公式进行:

衰减余量,发射光功率,接受灵敏度,线路衰减,连接衰减(dB)其中线路衰减,光缆长度?单位衰减;单位衰减与光纤质量有很大关系，一般单模为0.4——0.5dB/km;多模为2——4dB/km。

连接衰减包括熔接衰减接头衰减，熔接衰减与熔接手段和人员的素质有关，一般热熔为0.01——0.03dB/点;冷熔0.1——0.3dB/点;接头衰减与接头的质量有很大关系，一般为1dB/点。系统衰减余量一般不少于4dB。

5、核算不合格时，应视情况修改设计，然后再核算。这种情况有时可能会反复几次。

1、某校园网的改造:

根据其情况,在已有细缆网的一边使用一台LANart的三口中继器(双绞线-光纤-细缆)，另一边使用一台LANart的带光纤主干的双绞线HUB。中间用架空或地埋匀可的束管式4芯室外多模光缆再经过熔接为带ST头的室内跳线(因设备的光纤接口为ST型)。

衰减核算:(一般多模设备在2km范围内不用核算，这里只做个例子)

发射功率:,16dBm

接收灵敏度:,29.5dBm

线路衰减:1.5km?3.5dB/km=5.25dB

连接衰减:接头2个衰减为:2点?1dB/点=2dB

熔接两个点为:2点?0.07dB/点=0.14dB

衰减余量,,16dBm,(,29.5dBm),5.25dB,0.14dB,2dB,6.11(dB)

经过上面的计算，可以看出系统容量大于4dB，以上选择可以满足要求。

随着光纤传输技术的日渐成熟以及光纤在价格上越来越低，传统的同轴电缆传输越来越不适应今天光电网络的发展，而作为传播信息载体的光纤，具有传输损耗小、传输距离远、工作频带宽、抗干扰能力强等优点，使之成为光电网络最理想的传播载体。光纤是由极纯净的石英制成。光纤有线电视中只使用单模光纤，其包层直径为125μm，缓冲层直径为250μm，通光部分的芯径只有8,10μm。光缆的敷设与施工应考虑的事项与电缆工程大致相同。但光纤抗张力、抗侧压性能差，容易折断，因此在施工方法、工艺要求、工序流程等方面技术要求较高，对测试仪器仪表、机具工具、辅助材料等要求精度高、干燥清洁，还要求操作人员有较高的技术知识和操作技能。

光缆施工大致分为以下几步:准备?路由工程?光缆敷设?光缆接续?工程验收。

(1)检查设计资料、原材料、施工工具和器材是否齐全，光纤熔接用设备由厂家负责，可暂不考虑。

(2)组建一支高素质的施工队伍。这一点至关重要，因为光纤施工比电缆施工要求要严格得多，任何施工中的疏忽都将可能造成光纤损耗增大，甚至断芯。

(1)光缆敷设前首先要对光缆经过的路由做认真勘查，了解当地道路建设和规划，尽量避开坑塘、打麦场、加油站等这些潜在的隐患。路由确定后，对其长度做实际测量，精确到50m之内。还要加上布放时的自然弯曲和各种预留长度，各种预留还包括插入孔内弯曲、杆上预留、接头两端预留、水平面弧度增加等其他特殊预留。为了使光缆在发生断裂时再接续，应在每百米处留有一定裕量，裕量长度一般为5%,10%，根据实际需要的长度订购，并在绕盘时注明。

(2)画路径施工图。在预先栽好的电杆上编号，画出路径施工图，并说明每根电杆或地下管道出口电杆的号码以及管道长度，并定出需要留出裕量的长度和位置。这样可有效地利用光缆的长度，合理配置，使熔接点尽量减少。

(3)两根光纤接头处最好安设在地势平坦、地质稳固的地点，避开水塘、河流、沟渠及道路，最好设在电杆或管道出口处，架空光缆接头应落在电杆旁0.5,1m左右，这一工作称为“配盘”。合理的配盘可以减少熔接点。另外在施工图上还应说明熔接点位置，当光缆发生断点时，便于迅速用仪器找到断点进行维修。

(1)同一批次的光纤，其模场直径基本相同，光纤在某点断开后，两端间的模场可视为一致，因而在此断开点熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。所以要求光缆生产厂家用同一批次的裸纤，按要求的光缆长度连续生产，在每盘上顺序编号，并分别标明A(红色)、B(绿色)端，不得跳号。架设光缆时需按编号沿确定的路由顺序布放，并保证前盘光缆的B端要和后一盘光缆的A端相连，从而保证接续时两光纤端面模场直径基本相同，使熔接损耗值达到最小。

(2)架空光缆可用7?N2.2mm的镀锌钢绞线作悬挂光缆的吊线。吊线与光缆要良好接地，要有防雷、防电措施，并有防震、防风的机械性能。架空吊线与电力线的水平与垂直距离要2m以上，离地面最小高度为5m，离房顶最小距离为1.5m。架空光缆的挂式有3种:吊线托挂式、吊线缠绕式与自承式。自承式不用钢绞吊线，光缆下垂，承受风荷力较差，因此常用吊挂式。

(3)架空光缆布放。由于光缆的卷盘长度比电缆长得多，长度可能达几千米，故受到允许的额定拉力和弯曲半径的限制，在施工中特别注意不能猛拉和发生扭结现象。一般光缆可允许的拉力约为150,200kg，光缆转弯时弯曲半径应大于或等于光缆外径的10,15倍，施工布放时弯曲半径应大于或等于20倍。为了避免由于光缆放置于路段中间，离电杆约20m处，向两反方向架设，先架设前半卷，在把后半卷光缆从盘上放下来，按“8”字型方式放在地上，然后布放。

(4)在光缆布放时，严禁光缆打小圈及折、扭曲，并要配备一定数量的对讲机，“前走后跟，光缆上肩”的放缆方法，能够有效地防止背扣的发生，还要注意用力均匀，牵引力不超过光缆允许的80%，瞬间最大牵引力不超过100%。另外，架设时，在光缆的转弯处或地形较复杂处应有专人负责，严禁车辆碾压。架空布放光缆使用滑轮车，在架杆和吊线上预先挂好滑轮(一般每10,20m挂一个滑轮)，在光缆引上滑轮、引下滑轮处减少垂度，减小所受张力。然后在滑轮间穿好牵引绳，牵引绳系住光缆的牵引头，用一定牵引力让光缆爬上架杆，吊挂在吊线上。光缆挂钩的间距为40cm，挂钩在吊线上的搭扣方向要一致，每根电杆处要有凸型滴水沟，每盘光缆在接头处应留有杆长加3m的余量，以便接续盒地面熔接操作，并且每隔几百米要有一定的盘留。

(1)常见的光缆有层绞式、骨架式和中心束管式光缆，纤芯的颜色按顺序分为本、橙、绿、棕、灰、白、黑、红、黄、紫、粉红、青绿，这称为纤芯颜色的全色谱，有些光缆厂家用“蓝”替换色谱中的某颜色。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。光纤接续，应遵循的原则是:芯数相等时，相同束管内的对应色光纤对接，芯数不同时，按顺序先接芯数大的，再接芯数小的。

(2)光纤接续的过程和步骤:

a.开剥光缆，并将光缆固定到接续盒内。

b.分纤将光纤穿过热缩管。将不同束管、不同颜色的光纤分开。穿过热缩管。剥取涂覆层的光纤很脆弱，使用热缩管，可以保护光纤熔接头。

c.打开熔接机电源，选择合适的熔接程序。每次使用熔接机前，应使熔接机在熔接环境中放置至少十五分钟，并在使用中和使用后及时去除熔接机中的灰尘，特别是夹具、各镜面型槽内的粉尘和光纤碎末。

d.制作光纤端面。光纤端面制作的好坏将直接影响接续质量，所以在熔接前，一定要做好合格的端面。

e.放置光纤。将光纤放在熔接机的V形槽中，小心压上光纤压板和光纤夹具，要根据光纤切割长度设置光纤在压板中的位置，关上防风罩。

f.接续光纤，按下start键后，光纤相向移动，移动过程中，进行预加热放电使端面软化，由于表面张力作用，光纤端面变圆，进一步对准中心，并移动光纤，当光纤端面之间的间隙合适后熔接机停止相向移动，设定初始间隙，熔接机测量，并显示切割角度。在初始间隙设定完成后，开始执行纤芯或包层对准，然后熔接机减小间隙，高压放电产生的电弧将两根光纤熔接在一起，最后微处理器估算损耗，并将数值显示在显示器上。

g.移出光纤用加热炉加热热缩管。打开防风罩，把光纤从熔接机上取出，再将热缩管放在裸纤中心，放到加热炉中加热，完毕后从加热器中取出光纤，冷却等待。

h.盘纤并固定。将接续好的光纤盘到光纤收容盘上，在盘纤时，盘圈的半径越大，弧度越大，整个线路的损耗越小，所以一定要保持一定的半径，使激光在纤芯里传输时，避免产生不必要的损耗产生。

i.密封和挂起。野外接续盒一定要密封好，防止进水。

工程验收是光缆施工的最后一个环节，除了杆路验收外，用OTDR(光时域反射计)测试仪测试光纤链路损耗最能说明光缆施工质量的好坏，施工好的光缆工程。OTDR测试图整体显得平滑，各段斜率一致，更无断点。最后验证整个光纤链路损耗是否在设计范围之内。施工完成后，还要用OTDR测试议和打印机打印出OTDR测试图作为资料保存起来，为以后光缆线路维护做准备。

光纤在架设、熔接完工后就是测试工作，使用的仪器主要是OTDR测试仪，用OTDR测试仪，可以测试:a.光纤断点的位置;b.光纤链路的全程损耗;c.了解沿光纤长度的损耗分布;d.光纤接续点的接头损耗。

为了测试准确，OTDR测试仪的脉冲大小和宽度要适当选择，按照厂方给出的折射率n值的指标设定。在判断故障点时，如果光缆长度预先不知道，可先放在自动位置，找出故障点的大体地点，然后放在手动位置，将脉冲大小和宽度选择小一点，但要与光缆长度相对应，盲区减小直至与坐标线重合。脉宽越小越精确，当然脉冲太小后曲线显示出现噪波，要恰到好处。再就是加接探纤盘。目的是为了防止近处有盲区不易发觉。关于判断断点时，如果断点不在接续盒处，将就近处接续盒打开，接上OTDR测试仪，测试故障点距测试点的准确距离，利用光缆上的米标就很容易找出故障点。利用米标查找故障时，对层绞式光缆还有一个绞合率问题，那就是光缆的长度和光纤的长度并不相等，光纤的长度大约是光缆长度的1.005倍。

利用上述方法，我们已成功排除多处断点和高损耗点。根据经验，高损耗点主要是光缆在架设过程中打折造成的，如遇打折，要用手顺其反方向校正，还不能解决，那只有加接续盒，别无它法。在使用OTDR测试仪时，我们发现同一接续点从两个方向测试，接头损耗相差很多，这是由于光缆的模场直径影响它的后向散射，因此在接头两边的光纤可能会产生不同的后向散射，从而遮蔽接头的真实损耗。如果从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，便可消除单向OTDR测量的人为因素误差。由此看来，仅从一个方向测量接头损耗，其结果并不十分准确

1、通信工程阶段性(预)验收应具备的验收条件有哪些,

1)光缆线路和设备安装、调试、测试基本完成，测试结果满足要求;

2)配套设施可正常投入使用;

3)工程文件基本整理完毕。

2、光缆线路工程随工验收包含哪些方面的内容,

1)光缆及金具现场开箱检验;

2)光缆的单盘测试;

3)检查光缆、金具、接续盒及余缆架安装质量;

4)检查分流线安装质量;

5)检查导引光缆敷设安装质量;

6)检查机房内光纤配线设备安装质量;

7)检测区段光路全程指标。“

3、光缆线路工程阶段性(预)验收包含哪些方面的内容,

1)检查随工验收的各项质量记录及有关问题的处理情况;

2)根据施工图设计，复核光缆走向、敷设方式、接头盒及余缆设置和环境条件(如ADSS跨越建、构筑物安全距

离)等;

3)检测中继段光路指标;

4)检查光缆线路配盘图、配纤表;

5)检查工程文件的完整、准确性。”

4、光缆线路对强电影响的防护有哪些措施,

1)在选择光缆路有时，应与现有千点线路保持一定的隔距，当与之接近时应计算在光缆金属构件上产生的危险影

响不超过有关规定的容许值;

2)光缆线路与强电线路交越是，宜垂直通过;在困难情况下，其交越角应不小于45?; 3)光缆接头处两侧金属构件不作电气连通，也不接地;

4)当上述措施无法满足安全要求时，可增加光缆绝缘外护层的介质强度、采用非金属加强芯或无金属构件的光缆; 5)在与强电平行地段进行光缆施工或检修时，应将光缆的金属构件作临时接地。

5、通信塑料管道工程中常用的管型有哪几种,当采用定向钻孔方式敷设管道时，宜选用什么管型,说明常用的手孔的内部平面尺寸。

1)栅格管、蜂窝管、梅花管、波纹管、硅芯管、实壁管(写出4种以上即可);

2)HDPE管或硅芯管(只写出硅芯管也行);

3)0#手孔(或小手孔):400*500mm;1#手孔:450*840mm;2#手孔:840*950mm;3#手孔:840*1450mm;4#

手孔:840*1900mm。(手孔型号与尺寸必须对应写出，必须注明单位mm)“

6、简述电力光缆线路耐张段及其代表档距(不考虑高差)的概念。

1)光缆的耐张段是指相邻两个静端金具(耐张线夹)间光缆的长度范围，在具有若干悬垂金具的连续档中，各档

光缆的水平应力是按同一值架设的。

2)在不考虑高差的情况下，代表档距是指Lr=(?Li3/?Li)1/2，其中Lr指代表档距，Li指耐张段内各档的档距。 7、简述电力光纤通信光缆线路工程可行性研究报告的有关内容。

1)设计依据;

2)可行性研究范围;

3)工程建设的必要性:a)电力系统简介、b)相关的电力系统通信现状、c)前期工程情况简介、d)光缆通信工

程建设的必要性，包括传输信息容量统计、受益面、社会效益和经济效益等;

4)工程概况:包括可行性研究的工作情况，推荐方案工程概况及建设年限;

5)本工程于其他系统或本系统其他工程合建的可行性;6)光缆线路工程投资估算。

8、普通光缆的典型结构有哪几种,各有何特点,

普通光缆的结构及其特点如下:

1)层绞式结构:具有中心加强件，一个或多个光纤松套管绞合在其周围，制造较容易，光纤数较少; 2)骨架式结构:将松套或紧套放置在塑料骨架槽中，对光纤保护较好，耐压、抗弯性能较好，节省了松套管材料

和相应工序;对光纤入槽的工艺要求较高，影响成品合格率;

3)束管式结构:即中心束管式结构，光纤松套管位于光缆中心，加强件位于外部护层中，体积小、质量轻、制造

容易、成本低;

4)带状式结构:由一次涂覆的光纤做成光纤带单元，几层光纤带一起构成缆芯，每个单元的接续可以一次完成，

适合大容量光缆。”

9、光缆护套(层)的作用是什么,光缆受潮、进水有哪些危害,光缆在结构上是如何防潮、防水的, 1)作用:进一步保护光纤，使光纤能适应于各种场合敷设，具有抗拉、抗压、抗弯曲的作用，同时具有防水、防

潮作用。

2)光缆受潮、进水的危害性:会使光纤受损，表面产生裂纹，降低了光纤的抗拉强度，衰减增大，严重的会导致

光纤中断。

3)防潮、防水措施:选择合适的外护套材料和护层材料，提高护层材料搭接质量，提高护套、护层的防潮、防水性能，选用良好的阻水油膏和纤膏。采用良好的光缆结构，如PE外护套-金属护层-PE内护套-防水填充材料-光纤松套管-油膏-光纤。“

10、普通光缆加强件的作用是什么,常见的加强件结构、布放位置有哪几种,

1)作用:提高光缆的抗拉伸、压缩、侧压得能力;

2)配置方式:中心加强件和外围加强件。

11、普通光缆型号是由哪几部分组成的,

根据《YD/T 908-2000光缆型号命名方法》，光缆型号由光缆的型式代号和光纤规格组成，其中光缆的型式代号包含分类、加强构件、派生形状(特性)、护层和外护层等5个部分组成。

12、光纤连接的基本要求是什么,影响光纤连接损耗的因素有哪些,如何减小光纤连接损耗, 1)基本要求:连接的损耗小，满足线路传输性能的要求;连接后性能的稳定程度高，长期可靠性好;费用低且便

于操作。

2)影响连接损耗的因素:a、光纤模场直径不同引起的连接损耗;b、待熔接光纤的间隙不当引起的损耗;c、光

纤轴向错位引起的损耗;d、光纤端面不完整引起的损耗。

3)减小光纤损耗的方法:a、光纤的一致性要好;b、选用工作性能优秀的熔接机和切割刀;c、要有良好的工作

环境;d、施工人员操作应规范娴熟。”

13、光纤连接损耗OTDR现场监测的方法有哪几种,各有何特点,并指出下图所示为哪种监测方式, 1)OTDR监测方法有远端监测、近端监测、远端环回双向监测3种主要方式。

2)特点:

a、远端监测:OTDR在端站机房，不必在野外作业，有力于保护仪表，所有接头都是固定的有用连接。要求沿测

试前进方向逐点完成熔接，多用于新建线路。

b、近端监测:要求OTDR连接在熔接点前一个盘长处，每完成一个接头，熔接机和OTDR都要同时向前移动一

个盘长，不如远端监测方便，但光缆开剥和熔接可以形成流水作业，有利于缩短施工时间，适合于多断点线路

的抢修作业。

c、远端环回双向监测:需将始端光纤两两环接，能同时进行正反向测试，但耗时较长。因光纤质量良好，单双向

测试结果区别不大，实际上较少采用。

3)图示为远端监测方式。“

14、光纤接续应规范操作，严格遵循工艺流程，在操作过程中施工人员应注意哪些事项,

1)光缆进入接续盒两端必须固定牢靠，加强件一定要牢固固定，避免光缆扭转;

2)光缆的开剥、清洗、涂层的剥除要规范，防止损伤光纤;

3)光纤涂覆层剥除后，应彻底擦拭、清洁光纤;必须先清洁后切割，制备好的光纤端面不得有污物、毛刺、倾斜; 4)端面制作好后应及时放入熔接机V型槽内，并及时盖好熔接机防尘盖，放入熔接机V型槽是应注意光纤端面

不得触及V型槽底和电极，防止损伤光纤端面;

5)施工人员应能熟练、规范的操作熔接机和切割刀;

6)接续盒内余纤盘绕半径应尽可能大，以减小接头处的弯曲损耗。余纤盘绕后应固定可靠，防止出现跳纤现象，

严禁在熔纤盘上使用接带等粘固光纤。

7)做到接续盒防水、防潮措施到位，密封良好。”

15、怎样评判OPGW的抗雷击性能，你知道如何提高OPGW的抗雷击性能。

1)安一定的标准、雷击试验。

2)、OPGW大直径、外层单线大截面(直径)、外层采用铝包钢线。

16、请叙述在层绞式松套管光单元的光缆中，光纤“二次余长”形成的机理。OPGW中光纤的余长一般要求多少,

1)当光缆拉伸时光纤靠近光缆轴线，释放光纤余长。

2)当光缆收缩时光纤离光缆轴线距离加大，收缩光纤余长。

3)OPGW中光纤的余长一般要求为0.5——0.7,。

17、为了避免和减少发生光缆接头盒内光纤的断裂应采取哪些相应的措施,

可采取以下措施:余纤盘绕正确有序、每圈大小适中，严禁出现打小圈和跳纤现象，接头盒密封严密，避免出现漏气、漏水现象。

18、用OTDR测试光纤，后向散射信号曲线的尾端通常有以下几种情况，一种是存在较高的菲涅尔反射峰，另一种是

不存在菲涅尔反射峰，还有一种就是存在鬼影，试分析原因,

1)存在较高的菲涅尔反射峰是因为被测光纤的末端端面平整或末端接有活动连接器。

2)无菲涅尔反射峰是因为被测光纤末端端面破损、不规则，末端产生光线漫射而不引起散射。

3)鬼影是因为被测光纤末端的反射较大，返回到入射端后，由于入射端端面同时存在较大的反射，使部分反射光

第二次到达光纤末端，形成鬼影。“

19、光缆接续过程中，操作人员应根据熔接机显示屏上的图形分析判断熔接质量，试分析以下情况形成的原因，并给

出处理方法,

有关形成原因及其处理方法如下:

1)由于端面灰尘、结露、切断角不良以及放电时间过短引起。熔接损耗较高，需要重新熔接。

2)由于端面不良或放电电流过大引起。需要重新熔接。

3)熔接参数设置不当，引起光纤间隙过大。重新设置参数，并重新熔接。

4)断面不洁或接续操作不良引起，可用“ARC”追加放电，如黑影消失，推算损耗合格，可认为合格，否则需要

重新熔接。

20、光缆接头盒内发生的常见障碍及发生障碍的主要原因有哪些,

1)余纤盘放收容时发生跳纤，，跳纤易导致光纤在收容盘边缘或盘上螺丝处被压，造成压伤或压断，导致损耗偏

大并中断。

2)接头盒内的余纤在盘放收容时出现局部弯曲半径过小或光纤扭绞严重，产生较大的弯曲损耗和静态疲劳。

3)热缩保护管的热缩效果不好，或裸纤长度不合理，未能对裸纤实施有效保护，而发生断纤。

4)剥除涂层时裸纤受损，长时间后损伤扩大，使得接头损耗增大，严重时会造成断纤。

5)接头盒密封不严，而受潮或进水，导致光纤损耗增大，甚至发生断纤。

21、OTDR的基本测试原理是什么,由哪几部分组成,

1)光信号在光纤中的瑞利散射和背向散射原理。

2)OTDR由光源、脉冲发生器、定向耦合器、光检测器、放大器、数据分析和显示电路等部分组成。” 22、电力特种通信光缆主要有那些,

1)光纤复合架空地线(OPGW)(或地线复合光缆)。

2)相线复合光缆(OPPC)。

3)全介质自承式光缆(ADSS)。

4)金属铠装自承式光缆(MASS)。

5)附着式光缆(OPAC)(或缠绕式和捆绑式)。

6)海底复合光缆(或光纤复合海底光缆)。

23、某光缆产品型号和标记为:OPGW–12B1+12B4-100[87;80.5] ，请简答其含义。

包含12根B1.1类单模光纤，12根B4类单模光纤，金属承载截面分别为100mm2，额定拉断力为87kN，

20?至200?时的短路电流容量为80.5kA2?s的OPGW。

ADSS的张力承载元件主要是(纺纶纤维)，其外护套可具备(抗电痕腐蚀)的能力;为了降低雷击和电力

线路故障造成的电位及地电流影响，变电站进站光缆应为(全介质)材料结构，并具有阻然、防腐，防水、防潮、

防蚁性能，铺设于管道、电缆沟、电缆井和室内。

24、在光纤松套管中填充油膏(俗称“纤膏”)的作用是什么,

1)防止空气中的潮气侵蚀光纤

2)对光纤起衬垫作用，缓冲光纤受振动、冲击、弯曲等机械力的影响。

25、在光中继段计算中，光缆线路富余度应包括哪几个方面,

1)今后维护中光缆的维修变动(如:增加接头、增加光缆长度等);

2) 由于环境因素(温度变化、老化等影响引起的光纤性能的变化);

3) 在S点与R点之间任何光连接器的性能劣化。

26、简述光纤活动连接器的作用，其有哪些性能参数,如何评价其优劣性,请列举5种常用的光纤活动连接器。

1)作用:是实现光纤之间活动连接的无源光器件，具有将光纤与其他无源器件、光纤与系统、仪表进行活动连接

的功能。

2)性能参数:插入损耗、回波损耗、重复性和互换性

3)插入损耗、重复性和互换性三项指标越小越好，回波损耗越大越好。 4)常用的光纤活动连接器:FC、SC、ST、LC、MT-RJ、MU等。

27、简单叙述EDFA的优点,

(1) 工作波长好，处于长波段1.55μm窗口。

(2) 增益高，饱和输出功率大。

(3) 噪声小

(4) 频带宽。

28、OPGW和ADSS之间比较，它们各自的主要优缺点是什么,

1)OPGW的使用寿命比ADSS长;

2)OPGW修复时间长，并且需要停电作业;

3)ADSS在杆塔上要额外增加荷载;

4)由于上、下安全距离问题ADSS架设条件受到限制。

29、蓄电池正常运行主要应注意哪四个方面,

1)密封电池、防酸性电池连接处应无松动、腐蚀现象。 2)密封电池壳体无渗漏;接柱安全阀周围应无酸液溢出。 3)电池壳体及防酸漆无脱落。 4)极板无弯曲、断裂、短路、损坏、脱粉、硫化;电池糟无渗漏，液面符合规定的高度;连接处无松动、腐蚀现

象。

30、管道光缆机械牵引敷设的主要步骤有哪些,

1)估算牵引张力、制定敷设计划;

2)人力组合和指挥系统;

3)预放钢丝绳;

4)光缆及牵引设备的安装;

5)牵引。