3章光纤与光学传感技术详解ppt课件

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1、光与现光与现代科技代科技2022-12-141第三章第三章 光纤与光学传感技术光纤与光学传感技术2022-12-142光与现代科技讲座光与现代科技讲座云南大学信息学院通信工程系云南大学信息学院通信工程系 宗宗 容容13700687824第三章第三章 光纤与光学传感技术光纤与光学传感技术光与现光与现代科技代科技光与现光与现代科技代科技2022-12-143光与现代科技讲座光与现代科技讲座 第一章第一章 绪论绪论 2 2第二章第二章 光源与激光器光源与激光器 2 2第三章第三章 光纤与光学传感技术光纤与光学传感技术 4 4第四章第四章 激光在现代医学中的应用激光在现代医学中的应用 4 4第五章第五

2、章 激光在军事技术中的应用激光在军事技术中的应用 4 4第六章第六章 激光在现代工业和加工中的应用激光在现代工业和加工中的应用 4 4 第七章第七章 光与信息技术光与信息技术 4 4第八章第八章 光通信技术与网络光通信技术与网络 6 6第九章第九章 光学成像、全息与显示技术光学成像、全息与显示技术 2 2第十章第十章 光电集成与纳米技术光电集成与纳米技术 2 2光与现光与现代科技代科技2022-12-144第三章第三章 光纤与光学传感技术光纤与光学传感技术3.1 光纤与传光原理光纤与传光原理3.1.1 光纤构造与分类光纤构造与分类3.1.2 光纤传光原理光纤传光原理3.1.3 光纤传输特性光纤

3、传输特性3.1.4 光缆光缆3.2 光纤传感器光纤传感器3.2.1 光纤传感器基本工作原光纤传感器基本工作原理及类型理及类型3.2.2 光纤传感器的调制器原光纤传感器的调制器原理理3.2.3 偏振调制调制型光纤传偏振调制调制型光纤传感器的应用举例感器的应用举例光纤电光纤电流传感器流传感器3.2.4 光纤图像传感器光纤图像传感器3.3 图像传感器图像传感器 3.3.1 CCD图像传感器图像传感器3.3.2 CMOS图像传感器图像传感器3.4 激光与红外传感器激光与红外传感器(探测探测器器)3.4.1 激光传感器激光传感器3.4.2 红外辐射传感器红外辐射传感器3.4.3 红外探测器红外探测器(传

4、感器传感器)3.5 超声波传感器超声波传感器3.5.1 超声波的基本特性超声波的基本特性3.5.2 超声波传感器超声波传感器3.6 核辐射传感器核辐射传感器3.6.1 核辐射源核辐射源 放射性放射性同位素同位素3.6.2 核辐射传感器核辐射传感器3.7 辐射式传感器应用举例辐射式传感器应用举例光与现光与现代科技代科技2022-12-1453.1 光纤与传光原理光纤与传光原理3.1.1 光纤的构造与分类光纤的构造与分类3.1.2 光纤传光原理光纤传光原理3.1.3 光纤的传输特性光纤的传输特性3.1.4 光缆光缆光与现光与现代科技代科技2022-12-1463.1.1 光纤的构造与分类光纤的构造

5、与分类一、光纤的构造一、光纤的构造二、光纤的分类二、光纤的分类三、常用光纤三、常用光纤四、四、光纤制作方法简介光纤制作方法简介光与现光与现代科技代科技2022-12-147一、一、光纤的构造光纤的构造1、纤芯，光信号的传输、纤芯，光信号的传输2、包层，限制光信号溢出包层，限制光信号溢出3、一次涂敷层（预涂层），、一次涂敷层（预涂层），保护光纤增加韧性保护光纤增加韧性4、缓冲层，减少对光纤的压缓冲层，减少对光纤的压 力力5、二次涂敷层（套塑层），、二次涂敷层（套塑层），加强光纤的机械强度加强光纤的机械强度光与现光与现代科技代科技2022-12-1481、纤芯：位于光纤中心部位，主要成分是高纯度的

6、、纤芯：位于光纤中心部位，主要成分是高纯度的SiO2,纯度可达纯度可达99.99999%，其余成份为掺入极少量掺，其余成份为掺入极少量掺杂剂，如杂剂，如P2O5和和GeO2，掺杂剂的作用是提高纤芯的折，掺杂剂的作用是提高纤芯的折射率。纤芯直径一般为射率。纤芯直径一般为2a3100m2、包层：含有少量掺杂剂的高纯度、包层：含有少量掺杂剂的高纯度SiO2,掺杂剂有氟掺杂剂有氟或硼，其作用是降低包层折射率，包层直径或硼，其作用是降低包层折射率，包层直径2b125140m3、一次涂层：厚度、一次涂层：厚度540m，材料一般为环氧树脂或，材料一般为环氧树脂或硅橡胶，可承受硅橡胶，可承受7kg拉力拉力4、

7、缓冲层：厚度、缓冲层：厚度100m5、二次涂敷层：原料大都采用尼龙或聚乙烯、二次涂敷层：原料大都采用尼龙或聚乙烯1层层2层光纤层光纤345层护层层护层5层大约层大约0.9mm左右左右光与现光与现代科技代科技2022-12-149光与现光与现代科技代科技2022-12-1410二、二、光纤的分类光纤的分类11、从原材料分：、从原材料分：石英系光纤石英系光纤:这种材料的光损耗比较小，在波长这种材料的光损耗比较小，在波长1.2m时、最低损耗约为时、最低损耗约为0.47dB/km。多组份玻璃光纤多组份玻璃光纤:用常规玻璃制成，损耗也很低。如硼硅用常规玻璃制成，损耗也很低。如硼硅酸钠玻璃光纤，在波长酸钠

8、玻璃光纤，在波长0.84m时，最低损耗为时，最低损耗为3.4dB/km。塑料光纤塑料光纤:用人工合成导光塑料制成，其损耗较大。当用人工合成导光塑料制成，其损耗较大。当0.63m时，损耗高达时，损耗高达100200 dB/km；但重量轻，成本；但重量轻，成本低，柔软性好，适用于短距离导光。低，柔软性好，适用于短距离导光。氟化物光纤氟化物光纤液芯光纤液芯光纤掺杂光纤，如掺铒光纤掺杂光纤，如掺铒光纤 由于石英系光纤具有传输衰减小，通信频带宽，由于石英系光纤具有传输衰减小，通信频带宽，机械强度较高等特点，在通信系统中得到广泛应用。机械强度较高等特点，在通信系统中得到广泛应用。光与现光与现代科技代科技2

9、022-12-1411材料对性能的影响材料对性能的影响按原材料按原材料划分划分所用原材料举例所用原材料举例可制成光纤按其它可制成光纤按其它方法归类方法归类特点特点衰衰减减强强度度可靠可靠性性价价格格石英光纤石英光纤SiO2和掺杂剂和掺杂剂阶跃单模阶跃单模(SM)阶跃多模阶跃多模(SI)梯度多模梯度多模(GI)低低高高高高高高多成份玻多成份玻璃光纤璃光纤纳钙玻璃纳钙玻璃硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃阶跃多模阶跃多模(SI)梯度多模梯度多模(GI)较较低低较较低低存在存在问题问题较较低低塑包石英塑包石英光纤光纤纤芯：纤芯：SiO2包层：塑料包层：塑料阶跃多模阶跃多模(SI)较较低低较较高高存在存在问题问

10、题较较低低全塑光纤全塑光纤纤芯：聚甲基丙烯酸甲酯纤芯：聚甲基丙烯酸甲酯包层：氟代丙烯酸树酯包层：氟代丙烯酸树酯SI高高低低有问有问题题低低光与现光与现代科技代科技2022-12-1412光纤分类光纤分类22、按照光纤横截面上折射率分布特征、按照光纤横截面上折射率分布特征n(r)分：分：阶跃型光纤，也称阶跃型光纤，也称突变型光纤突变型光纤（常用（常用SI表表示示Step Index fibber）纤芯与包层的折射率均为一常数，其界面处纤芯与包层的折射率均为一常数，其界面处呈阶跃式变化。呈阶跃式变化。渐变型光纤渐变型光纤，也称梯度光纤或自聚焦光纤，也称梯度光纤或自聚焦光纤（常用常用GI表示表示Gr

11、aded Index fibber）纤芯）纤芯折射率连续变化，包层的折射率则为一常数。折射率连续变化，包层的折射率则为一常数。W型光纤型光纤 等等光与现光与现代科技代科技2022-12-1413ba0abba0abn(r)n(r)n1n1n2n2阶跃型光纤阶跃型光纤渐变型光纤渐变型光纤 n1 r a n1 1-2(r/a)g 1/2 r a n2 a r b n2 1-2 1/2 a 2m 短波长与长波长光纤为石英系光纤，而超长波短波长与长波长光纤为石英系光纤，而超长波长光纤为非石英系光纤，如重金属氧化物、硫长光纤为非石英系光纤，如重金属氧化物、硫硒碲化合物和卤化物光纤等硒碲化合物和卤化物光纤

12、等光与现光与现代科技代科技2022-12-1418光纤分类光纤分类56按用途分类按用途分类(1)通信光纤。通信光纤。用于光通信系统，实际使用中大多使用于光通信系统，实际使用中大多使用光缆（多根光纤组成的线缆），是光通用光缆（多根光纤组成的线缆），是光通信的主要传光介质。信的主要传光介质。(2)非通信光纤。非通信光纤。这类光纤有低双折射光纤、高双折射这类光纤有低双折射光纤、高双折射光纤、涂层光纤、液芯光纤和多模梯度光光纤、涂层光纤、液芯光纤和多模梯度光纤等几类。纤等几类。光与现光与现代科技代科技2022-12-1419三、常用光纤三、常用光纤1、阶跃多模光纤（、阶跃多模光纤（SIF）2、梯度多模

13、光纤（、梯度多模光纤（GIF）3、单模光纤（、单模光纤（SMF）目前常用单模光纤有：目前常用单模光纤有：G.652、G.653、G.654、G.655光与现光与现代科技代科技2022-12-1420按照零色散波长将单模光纤分为按照零色散波长将单模光纤分为6种种非色散位移光纤：非色散位移光纤：G.652色散位移光纤：色散位移光纤：G.653截止波长位移光纤：截止波长位移光纤：G.654非零色散位移光纤：非零色散位移光纤：G.655色散平坦光纤色散平坦光纤色散补偿光纤色散补偿光纤光与现光与现代科技代科技2022-12-1421不同结构单模光纤的色散特性不同结构单模光纤的色散特性光与现光与现代科技代

14、科技2022-12-1422G.651，多模渐变型（，多模渐变型（GIF）光纤）光纤（或称梯度光（或称梯度光纤），它在光纤通信发展的初期广泛应用于中纤），它在光纤通信发展的初期广泛应用于中小容量，中短距离的通信系统；小容量，中短距离的通信系统；G.652 常规单模光纤常规单模光纤，或称非色散位移光纤，或称非色散位移光纤，是第一代单模光纤，其特点是在波长是第一代单模光纤，其特点是在波长1310nm色色散为零，系统的传输距离只受损耗的限制，但散为零，系统的传输距离只受损耗的限制，但1310nm处损耗不是最小值（处损耗不是最小值（0.4dB/km）。光纤）。光纤工作在工作在1550nm窗口衰减小，且

15、具有窗口衰减小，且具有EDFA供选供选用，但其在用，但其在1550nm窗口色散大，不利于高速系窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。统的长距离传输。光与现光与现代科技代科技2022-12-1423G.653 色散移位光纤色散移位光纤，是第二代单模光纤，其，是第二代单模光纤，其特点是在波长特点是在波长1550nm色散为零，损耗又最小。色散为零，损耗又最小。适用于大容量长距离通信系统。但其在波分复适用于大容量长距离通信系统。但其在波分复用时会出现四波混频效应，故其被限用于单信用时会出现四波混频效应，故其被限用于单信道高速传输。道高速传输。G.654 截止波长位移光纤截止波长位移光纤，1550nm

16、损耗最小单损耗最小单模光纤，其特点是在波长模光纤，其特点是在波长1310nm处色散为零，处色散为零，在在1550nm处色散为处色散为1720ps/(nm.km)，和常规，和常规单模光纤相同，但损耗更低，可达单模光纤相同，但损耗更低，可达0.2dB/km以以下。它主要是一种用于下。它主要是一种用于1550nm改进的常规单模改进的常规单模光纤。目的是增加传输距离光纤。目的是增加传输距离光与现光与现代科技代科技2022-12-1424G.655 非零色散位移光纤非零色散位移光纤，是一种改进的色散，是一种改进的色散移位光纤，在密集波分复用（移位光纤，在密集波分复用（WDM）系统中，）系统中，当使用波长

17、当使用波长1550nm色散为零的色散移位光纤时，色散为零的色散移位光纤时，由于复用信道多，信道间隔小，出现了一种称由于复用信道多，信道间隔小，出现了一种称为四波混频的非线性效应。这种效应是由两个为四波混频的非线性效应。这种效应是由两个或三个波长的传输光混合而产生的有害分量，或三个波长的传输光混合而产生的有害分量，它使信道间相互干扰。它使信道间相互干扰。如果色散为零，四波混频的干扰十分严重，如如果色散为零，四波混频的干扰十分严重，如果有微量色散，四波混频反而减小。为此，科果有微量色散，四波混频反而减小。为此，科学家研究了学家研究了非零色散光纤非零色散光纤。光与现光与现代科技代科技2022-12-

18、1425G.655光纤的特点光纤的特点是有效面积大，零色散波长不在是有效面积大，零色散波长不在1550nm，而在，而在1525nm或或1585nm。在。在1550nm有微量有微量色散，其值大到足以抑制密集波分复用系统的四波色散，其值大到足以抑制密集波分复用系统的四波混频效应，小到允许信道传输速率达到混频效应，小到允许信道传输速率达到10Gb/s以上。以上。它具有常规单模光纤和色散移位光纤的优点，是最它具有常规单模光纤和色散移位光纤的优点，是最新一代的单模光纤。光纤工作在新一代的单模光纤。光纤工作在1550nm窗口衰减小、窗口衰减小、色散低，大大减小四波混频效应，故其可用于远距色散低，大大减小四

19、波混频效应，故其可用于远距离、波分复用、孤子传输高速系统中，实现超大容离、波分复用、孤子传输高速系统中，实现超大容量超长距离的通信。量超长距离的通信。康宁康宁(Corning)公司开发的这种新型光纤称为公司开发的这种新型光纤称为长距离长距离系统光纤系统光纤(Long Haul System Fiber)；AT&T(美国电美国电报电话报电话)公司开发的这种光纤称为公司开发的这种光纤称为真波光纤真波光纤(True Wave Fiber)光与现光与现代科技代科技2022-12-1426色散补偿光纤色散补偿光纤，其特点是在波长，其特点是在波长1550nm具有大具有大的负色散，这种光纤是针对波长为的负色

20、散，这种光纤是针对波长为1310nm的常的常规单模光纤系统升级而设计的，因为当这种系规单模光纤系统升级而设计的，因为当这种系统要使用掺铒光纤放大器（统要使用掺铒光纤放大器（EDFA）以增加传输）以增加传输距离时，必须把工作波长从距离时，必须把工作波长从1310nm移到移到1550nm，。用色散补偿光纤在波长为，。用色散补偿光纤在波长为1550nm的负色散和常规单模光纤在的负色散和常规单模光纤在1550nm的正色散相的正色散相互抵消，以获得线路总色散零而损耗又最小的互抵消，以获得线路总色散零而损耗又最小的效果。效果。色散平坦光纤色散平坦光纤，其特点是色散值在一定范围内，其特点是色散值在一定范围内

21、为常数，为常数，光与现光与现代科技代科技2022-12-1427四、光纤制造方法四、光纤制造方法改进的化学汽相沉积法改进的化学汽相沉积法(MCVD)等离子体激活化学汽相沉积法等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD)管外化学汽相沉积法管外化学汽相沉积法 汽相轴向沉积法（汽相轴向沉积法（VAD）管外汽相沉积法（管外汽相沉积法（OVPD）多种组份玻璃制造法多种组份玻璃制造法光与现光与现代科技代科技2022-12-1428光纤制作简介光纤制作简介光纤的制造工艺主要包括光纤的制造工艺主要包括熔炼熔炼、拉丝拉丝和和套塑套塑三个主要过程。三个主要过程。1、熔炼、熔炼 熔炼过程是把超纯的化学原料四氯化熔炼过程是

22、把超纯的化学原料四氯化硅和氧气，经过高温化学反应合成低硅和氧气，经过高温化学反应合成低损耗的优质石英棒（称为光纤预制损耗的优质石英棒（称为光纤预制棒）。熔炼时。一般掺入少量杂质以棒）。熔炼时。一般掺入少量杂质以控制折射率。如锗、磷、硼氟等。控制折射率。如锗、磷、硼氟等。光与现光与现代科技代科技2022-12-1429其化学反应如下：其化学反应如下：SiCl4+O2 SiO2+2Cl2 GeCl4+O2 GeO2+2Cl2 其中，其中，SiO2 是石英，这就是化学合成法。是石英，这就是化学合成法。原料原料SiCl4可以是气化的液体，它比固体可以是气化的液体，它比固体容易提纯，故制作超纯石英不宜把

23、固容易提纯，故制作超纯石英不宜把固体天然石英提纯而宁可采用化学合成体天然石英提纯而宁可采用化学合成法。法。熔炼工艺有很多种，这里仅以改良的化熔炼工艺有很多种，这里仅以改良的化学气相沉积法学气相沉积法(MCVD)来说明熔炼过来说明熔炼过程。程。光与现光与现代科技代科技2022-12-1430 合成的合成的SiO2以粉末状沉积在石英坯管内管壁上，遇到以粉末状沉积在石英坯管内管壁上，遇到高温即融成一层很薄的透明含锗的优质石英。火焰来高温即融成一层很薄的透明含锗的优质石英。火焰来回移动，管子均匀旋转，一层层的优质石英均匀地沉回移动，管子均匀旋转，一层层的优质石英均匀地沉积在管内。积在管内。H2O2火焰

24、移动火焰移动SiCl4+O2GeCl+O2排气排气Cl2石英坯管石英坯管HO焰焰 14001500MCVD熔炼工艺示意图熔炼工艺示意图旋转旋转光与现光与现代科技代科技2022-12-1431 当沉积的石英层有足够的厚度后，把火焰温当沉积的石英层有足够的厚度后，把火焰温度升高到度升高到17002000，石英管被软化，由于它，石英管被软化，由于它的表面张力，石英管自动收缩，而将管子的中心的表面张力，石英管自动收缩，而将管子的中心孔填没，成为一根实心用以制作光纤的石英棒，孔填没，成为一根实心用以制作光纤的石英棒，称为预制棒。预制棒的芯子是优质石英，用以导称为预制棒。预制棒的芯子是优质石英，用以导光，

25、外表皮是一般石英，不作导光用，仅起保护光，外表皮是一般石英，不作导光用，仅起保护作用。作用。2、拉丝、拉丝 拉丝是把较粗的石英预制棒拉成细长的光纤。拉拉丝是把较粗的石英预制棒拉成细长的光纤。拉丝装置示意图如下。丝装置示意图如下。光与现光与现代科技代科技2022-12-1432光纤坯棒光纤坯棒测温仪测温仪炉温控制炉温控制测径仪测径仪调速设备调速设备固固化化炉炉光纤涂覆器光纤涂覆器高高温温炉炉2000 拉丝轮拉丝轮拉丝工艺装置示意图拉丝工艺装置示意图预制棒缓缓送入，预制棒缓缓送入，高温下被软化，由高温下被软化，由拉丝轮拉成细丝。拉丝轮拉成细丝。为保证光纤直径精为保证光纤直径精度，采用激光测径度，采

26、用激光测径仪，并按照偏差信仪，并按照偏差信号反馈控制炉温和号反馈控制炉温和拉丝温度等。拉丝温度等。为保护光纤表面不为保护光纤表面不被外界污染而产生被外界污染而产生微裂纹，必须在光微裂纹，必须在光纤成形后马上涂覆纤成形后马上涂覆一层保护涂料，并一层保护涂料，并立即固化，最后卷立即固化，最后卷绕在套筒上。绕在套筒上。光与现光与现代科技代科技2022-12-14333、套塑、套塑为进一步保护光纤，提高光纤的机械强度，为进一步保护光纤，提高光纤的机械强度，一般把带有涂敷层的光纤再套上一层尼龙。一般把带有涂敷层的光纤再套上一层尼龙。光纤的套塑方式有两种：光纤的套塑方式有两种：松套：松套：光纤可在尼龙管内

27、松动，其涂敷材料光纤可在尼龙管内松动，其涂敷材料一般为环氧树脂，抗水性能不很好，常填充一般为环氧树脂，抗水性能不很好，常填充半流质的油膏半流质的油膏(Jelly)。紧套：紧套：其涂敷材料一般是硅橡胶，外面紧密其涂敷材料一般是硅橡胶，外面紧密无间隙地套上一层尼龙，光纤在尼龙管内不无间隙地套上一层尼龙，光纤在尼龙管内不能松动。能松动。光与现光与现代科技代科技2022-12-1434紧套光纤结构简单，操作方便，而松套光紧套光纤结构简单，操作方便，而松套光纤防水性能和机械性能较好。纤防水性能和机械性能较好。由于石英光纤是用掺杂材料制成的，所以由于石英光纤是用掺杂材料制成的，所以其物理性能比金属材料稳定

28、得多，但光纤其物理性能比金属材料稳定得多，但光纤在套塑后，由于套塑原料的膨胀系数较石在套塑后，由于套塑原料的膨胀系数较石英大得多，所以在低温时塑料收缩，形成英大得多，所以在低温时塑料收缩，形成光纤的微弯曲而增加了衰减。故而适当注光纤的微弯曲而增加了衰减。故而适当注意套塑工艺可获得温度特性良好的光纤。意套塑工艺可获得温度特性良好的光纤。光与现光与现代科技代科技2022-12-14353.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理 分析光纤的传输原理有两种方法：分析光纤的传输原理有两种方法：几何光学法几何光学法：将光看成一条条的几何射：将光看成一条条的几何射线来分析，也称射线理论线来分析，也称射线理论

29、应用条件应用条件：光波的波长远小于光纤的几：光波的波长远小于光纤的几何尺寸，只适用于多模光纤何尺寸，只适用于多模光纤波动光学法波动光学法：光波按电磁场理论，用麦：光波按电磁场理论，用麦克斯韦方程组求解，也称模式理论。克斯韦方程组求解，也称模式理论。它既可用于多模光纤，也可用于单模光它既可用于多模光纤，也可用于单模光纤纤光与现光与现代科技代科技2022-12-1436本节主要内容本节主要内容一、几何光学法一、几何光学法射线理论射线理论基础知识基础知识阶跃光纤中的光线轨迹和数值孔径阶跃光纤中的光线轨迹和数值孔径渐变光纤中的光线轨迹和数值孔径渐变光纤中的光线轨迹和数值孔径光线模式的分立性光线模式的分

30、立性二、光纤传输的波动理论二、光纤传输的波动理论模式的概念与线偏振模模式的概念与线偏振模归一化频率归一化频率模截止频率与导模的传输条件模截止频率与导模的传输条件单模传输的条件单模传输的条件单模光纤单模光纤光与现光与现代科技代科技2022-12-1437基础知识基础知识1、光谱、光速和媒质的折射率、光谱、光速和媒质的折射率 光在真空中的速度光在真空中的速度C=2.9979108 m/s，空气空气中为中为 C0=2.997108 m/s，在其它媒质中的速度在其它媒质中的速度 =c/n n 为折射率为折射率,如如n水水=1.33,n玻璃玻璃=1.5 n 大为光密媒质，大为光密媒质，n 小为光疏媒质，

31、且小为光疏媒质，且 n 还与光的波长有关，或者说，不同波长的还与光的波长有关，或者说，不同波长的光在同一媒质中传输速度有差异。如玻璃光在同一媒质中传输速度有差异。如玻璃对红光（波长较大）的折射率比对紫光对红光（波长较大）的折射率比对紫光（波长较小）的折射率小。（波长较小）的折射率小。光与现光与现代科技代科技2022-12-14382、光的反射、折射和全反射、光的反射、折射和全反射 光波属于电磁波范畴，在均匀介质中传播光波属于电磁波范畴，在均匀介质中传播时，其轨迹是一条直线，可称为光射线。时，其轨迹是一条直线，可称为光射线。当光射线射到两介质（媒质）交界面时，当光射线射到两介质（媒质）交界面时，

32、将发生反射和折射。将发生反射和折射。irtn1n2设入射角为设入射角为i ，反射角反射角为为r ，折射角为折射角为t 则则 i r（反射定理反射定理)n1Sin i=n2Sin t （折折射定理，即斯涅尔射定理，即斯涅尔Snell 定定理）理）光与现光与现代科技代科技2022-12-1439当光从光密媒质向光疏媒质入射，当光从光密媒质向光疏媒质入射，则则t i当光从光疏媒质向光密媒质入射，当光从光疏媒质向光密媒质入射，则则t n2，则此时介质则此时介质中折射线将离开法中折射线将离开法线而折射，线而折射，r t。当入射角增加到某一值时，可使得折射角当入射角增加到某一值时，可使得折射角t=90o,

33、这时折射线将沿界面传输，此时的入射角称为临这时折射线将沿界面传输，此时的入射角称为临界角，用界角，用c表示。表示。根据折射定理根据折射定理 n1Sin i=n2Sin t 当当i c时，折射角时，折射角t必大于必大于90o，光射线不再进入光射线不再进入介质介质，而由界面全部反射回介质，而由界面全部反射回介质，这种现象，这种现象称为全反射。此时反向系数的模值等于称为全反射。此时反向系数的模值等于1。光与现光与现代科技代科技2022-12-14421、阶跃光纤中的光线轨迹和数值孔径、阶跃光纤中的光线轨迹和数值孔径（1）光线轨迹）光线轨迹光与现光与现代科技代科技2022-12-1443光线光线 1

34、以以角入射，折射角为角入射，折射角为1，若在包若在包层层纤芯边界满足：纤芯边界满足：90o 1 c（全反射临界角全反射临界角)，则光线，则光线 1 以以之字形折线在纤芯中传播，直至能量损失殆之字形折线在纤芯中传播，直至能量损失殆尽或从光纤中另一端射出。尽或从光纤中另一端射出。始终被束缚在芯区中的光线被称为始终被束缚在芯区中的光线被称为“传导传导模模”，或简称，或简称“导模导模”光线光线根据斯奈尔根据斯奈尔(Snell)定律定律,有有 n0Sin n1Sin 1 n1Cos1光与现光与现代科技代科技2022-12-1444光线光线 2 以以c角入射，折射线在包角入射，折射线在包芯边界恰芯边界恰好

35、满足全反射（折射角为好满足全反射（折射角为90o），相应光线），相应光线将以为将以为c 入射到交界面，并沿交界面向前传入射到交界面，并沿交界面向前传播。播。光线光线 3 的初始入射角较大，致使到达芯的初始入射角较大，致使到达芯包包层界面时不满足该处全反射条件，此光线折层界面时不满足该处全反射条件，此光线折射进入包层。这种光线的能量经过不长光纤射进入包层。这种光线的能量经过不长光纤的传输（约几百米）便损失掉了。的传输（约几百米）便损失掉了。这种光线被称为这种光线被称为“包层模包层模”或或“辐射模辐射模”光光线，它对光纤通信无效。线，它对光纤通信无效。光与现光与现代科技代科技2022-12-144

36、5（2）数值孔径）数值孔径 由上述三种光线轨迹可知，只有在半锥角由上述三种光线轨迹可知，只有在半锥角为为 c的圆锥内的入射的光束才能在光纤中传的圆锥内的入射的光束才能在光纤中传播。根据这个传播条件，定义临界角播。根据这个传播条件，定义临界角c的正弦的正弦为数值孔径（为数值孔径（Numerical Aperture,NA)。根据根据定义和斯奈尔定律定义和斯奈尔定律NA=n0Sinc=n1Cosc，n1Sincn2Sin 90o 解之有：解之有：式中，式中，(n1-n2)/n1 相对折射率差相对折射率差如如0.01，n1=1.5，则则NA=0.21 或或 12.2o2nn1NA0122210nnn

37、 光与现光与现代科技代科技2022-12-1446数值孔径数值孔径NA是光纤接受和传输光的能力，它取是光纤接受和传输光的能力，它取决于折射率决于折射率nNA(或或)c越大，光纤接收光的能力越强，从光越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。对于无损耗光纤，在源到光纤的耦合效率越高。对于无损耗光纤，在c内的入射光都能在光纤中传输。内的入射光都能在光纤中传输。NA越大，纤越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。但但NA越大，经光纤传输后产生的信号崎变越大，越大，经光纤传输后产生的信号崎变越大，色散带宽变差，限制了信息传输容量。色散带

38、宽变差，限制了信息传输容量。ITUT(CCITU)规定：规定：NA0.150.24 0.002 我国规定：我国规定：NA0.2 0.02光与现光与现代科技代科技2022-12-1447（3）子午光线、斜光线和螺旋光线）子午光线、斜光线和螺旋光线子午光线：子午光线：光线始终在经过轴线的某个平面内，该面为光线始终在经过轴线的某个平面内，该面为子午面。若入射光线原来就在子午面内，则射入光纤后子午面。若入射光线原来就在子午面内，则射入光纤后仍为子午光线。仍为子午光线。斜光线：斜光线：光纤入射方向与子午面有一夹角，则射入光纤光纤入射方向与子午面有一夹角，则射入光纤后，将形成一条条空间折线，此折线在圆周方

39、向的投影后，将形成一条条空间折线，此折线在圆周方向的投影是一段段搭接在纤芯边界圆上的等长弦。是一段段搭接在纤芯边界圆上的等长弦。一般它们不一定形成正多变形，而绕轴足够多圈一般它们不一定形成正多变形，而绕轴足够多圈后，不同方位的弦互相交叠，将充满以纤芯边界为外圆后，不同方位的弦互相交叠，将充满以纤芯边界为外圆的环行区，环的内圆半径等于等长弦的弦心距。的环行区，环的内圆半径等于等长弦的弦心距。实际上，光纤中的斜光线是以此环形为底面的圆形实际上，光纤中的斜光线是以此环形为底面的圆形管壁中曲折前进的。管壁中曲折前进的。光与现光与现代科技代科技2022-12-1448螺旋光线：螺旋光线：当内圆柱面半径加

40、大，最后与纤芯当内圆柱面半径加大，最后与纤芯边界重合，此时的光线轨迹相当于沿着芯包边边界重合，此时的光线轨迹相当于沿着芯包边界的圆柱面螺旋前进，因而被称为螺旋光线。界的圆柱面螺旋前进，因而被称为螺旋光线。光纤端面上接受斜光线入射角的最大角光纤端面上接受斜光线入射角的最大角s与与NA有：有：Sin sCos=NA，相邻两段等长弦的夹角之半相邻两段等长弦的夹角之半由此可以看出，在满足芯由此可以看出，在满足芯包边界全反射的条包边界全反射的条件下，对斜光线的端面入射角度比对子午光线件下，对斜光线的端面入射角度比对子午光线有所放松。那些在有所放松。那些在“放松放松”角度范围内入射的角度范围内入射的斜光线

41、，有时被称为斜光线，有时被称为“隧道模隧道模”光线。它们虽光线。它们虽然能在芯区正常传输，但因不易定量分析，常然能在芯区正常传输，但因不易定量分析，常被暂时忽略，只在其影响正确测量时，才设法被暂时忽略，只在其影响正确测量时，才设法避免或修正。避免或修正。光与现光与现代科技代科技2022-12-14492、梯度光纤中的光线轨迹和局部数值、梯度光纤中的光线轨迹和局部数值孔径孔径其光线轨迹可用射线方程来描述其光线轨迹可用射线方程来描述深入分析表明，抛物光纤中的光纤轨迹近深入分析表明，抛物光纤中的光纤轨迹近似正弦线。似正弦线。光与现光与现代科技代科技2022-12-1450光与现光与现代科技代科技20

42、22-12-1451自聚焦效应：自聚焦效应：渐变多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射渐变多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应当光线会聚焦在同一点上，而且这些光角相应当光线会聚焦在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。线的时间延迟也近似相等。这是因为光线传播速度这是因为光线传播速度v(r)=c/n(r)，入射角大入射角大的光线经历代路程较长，但大部分路程远离中的光线经历代路程较长，但大部分路程远离中心轴线，心轴线，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。入射角小的光线情况正相反，其路长的路程。入射角小的光线情况正相反，其路程较短，但速度较慢，所以这些

43、光线的时间延程较短，但速度较慢，所以这些光线的时间延迟相等。迟相等。光与现光与现代科技代科技2022-12-1452二、光纤传输的波动理论二、光纤传输的波动理论电磁波在光纤中传播的基本方程电磁波在光纤中传播的基本方程直角坐标系下的麦克斯韦方程组直角坐标系下的麦克斯韦方程组柱坐标系下的波动方程柱坐标系下的波动方程阶跃光纤中的光场阶跃光纤中的光场阶跃光纤的本征值方程与模式阶跃光纤的本征值方程与模式单模光纤单模光纤光与现光与现代科技代科技2022-12-1453光纤传输的波动理论的主要概光纤传输的波动理论的主要概念和结论念和结论模式的概念与线偏振模模式的概念与线偏振模归一化频率归一化频率模截止频率与

44、导模的传输条件模截止频率与导模的传输条件单模传输的条件单模传输的条件单模光纤单模光纤光与现光与现代科技代科技2022-12-14541、模式的概念与线偏振模、模式的概念与线偏振模波动方程的一个波动方程的一个“特解特解”，表示电磁场的一种，表示电磁场的一种稳定存在形式，用电力线或磁力线将此形式描稳定存在形式，用电力线或磁力线将此形式描绘出来便是一种特定图案。这种电磁场分布的绘出来便是一种特定图案。这种电磁场分布的特定图案特定图案或称或称“场型场型”，被称为，被称为“模式模式”在均匀介质传播的光波可以认为是平面波，其在均匀介质传播的光波可以认为是平面波，其电场和磁场的方向与光的传播方向垂直，而且电

45、场和磁场的方向与光的传播方向垂直，而且是正交的两个分量，即横电磁波是正交的两个分量，即横电磁波(TEM)。当光当光在由几种媒介组成的非均匀介质中传播时，据在由几种媒介组成的非均匀介质中传播时，据传播方向有无电磁场分量可分为：传播方向有无电磁场分量可分为：光与现光与现代科技代科技2022-12-1455 横电磁波横电磁波（TEM）传播方向上无电场传播方向上无电场 和磁场分量和磁场分量横电波横电波(TE)传播方向上无电场，有磁场分量传播方向上无电场，有磁场分量横磁波横磁波(TM)传播方向上有电场，无磁场分量传播方向上有电场，无磁场分量混合波混合波(EH、HE)传播方向上既有电场也有磁场传播方向上既

46、有电场也有磁场分量分量在这些电磁波中，有一部分的场型和传播速度是相在这些电磁波中，有一部分的场型和传播速度是相同的，通常，我们把这些场型分布相同的模式称为同的，通常，我们把这些场型分布相同的模式称为简并模简并模计算表明，能计算表明，能在光纤中存在的导模有在光纤中存在的导模有TEon、TMon、HEmn、EHmn四种四种。(m表示在圆周方向上有表示在圆周方向上有m对最对最大；大；n表示在半径方向上有表示在半径方向上有n个最大个最大)光与现光与现代科技代科技2022-12-1456下面是几个低阶模的场分布下面是几个低阶模的场分布光与现光与现代科技代科技2022-12-1457几个低次模的场型（实线

47、为电力线，虚线几个低次模的场型（实线为电力线，虚线为磁力线，为磁力线，g=2g=2/）光与现光与现代科技代科技2022-12-1458(a)HE11模的场结构模的场结构(b)HE11模的简化图模的简化图光与现光与现代科技代科技2022-12-1459(a)TE01模的场结构模的场结构(b)TE01模的简化图模的简化图光与现光与现代科技代科技2022-12-1460几个低次模的场型（实线为电力线，虚线几个低次模的场型（实线为电力线，虚线为磁力线，为磁力线，g=2g=2/）光与现光与现代科技代科技2022-12-1461(a)TM01模的场结构模的场结构(b)TM01模的简化图模的简化图光与现光与

48、现代科技代科技2022-12-1462几个低次模的场型（实线为电力线，虚线几个低次模的场型（实线为电力线，虚线为磁力线，为磁力线，g=2g=2/）光与现光与现代科技代科技2022-12-1463光与现光与现代科技代科技2022-12-14643.1.3 光纤的传输特性光纤的传输特性传输性能传输性能损耗（衰减）损耗（衰减）色散色散串扰串扰光与现光与现代科技代科技2022-12-1465传输性能传输性能一、损耗（衰减）性能一、损耗（衰减）性能 光纤是一种传输媒质，光波在其中传播光纤是一种传输媒质，光波在其中传播单位距离就有相当一部份能量被吸收或单位距离就有相当一部份能量被吸收或散射。传播波的振幅衰

49、减主要是由于过散射。传播波的振幅衰减主要是由于过渡金属离子和以氢氧根形式出现的水吸渡金属离子和以氢氧根形式出现的水吸收引起的。收引起的。光纤衰减以衰减系数光纤衰减以衰减系数来衡量，它是度量来衡量，它是度量光能在光纤中传输损失的参数。光能在光纤中传输损失的参数。光与现光与现代科技代科技2022-12-1466光在光纤中传播时，平均光功率沿光纤长光在光纤中传播时，平均光功率沿光纤长度按照指数规律减少。即度按照指数规律减少。即 P(L)=P(0)e(-L/10)P(0)L=0处注入光纤的光功率处注入光纤的光功率P(L)传传输到轴向距离输到轴向距离L处的光功率处的光功率定义：单位长度光纤引起的光功率衰

50、减。定义：单位长度光纤引起的光功率衰减。当长度为当长度为L时，时，)/(lg10)(kmdBPPLoutin 光与现光与现代科技代科技2022-12-1467光通信工程中，长度为光通信工程中，长度为Li，衰减系数为衰减系数为i的的N段光纤相连接，则全长段光纤相连接，则全长L为为yLLLsNiiiNii11总衰减光与现光与现代科技代科技2022-12-1468光纤损耗产生的原因和分类光纤损耗产生的原因和分类损损耗耗散散射射吸吸收收材料固有吸收材料固有吸收原子缺陷吸收原子缺陷吸收杂质吸收杂质吸收氢氧根离子吸收氢氧根离子吸收过渡金属离子吸收过渡金属离子吸收紫外吸收紫外吸收红外吸收红外吸收瑞利散射瑞利

51、散射光纤结构不完善散射光纤结构不完善散射非线性效应散射非线性效应散射弯曲损耗弯曲损耗光与现光与现代科技代科技2022-12-1469单模光纤损耗谱，示出各种损耗机理单模光纤损耗谱，示出各种损耗机理光与现光与现代科技代科技2022-12-1470光与现光与现代科技代科技2022-12-1471光与现光与现代科技代科技2022-12-1472光纤损耗的谱特性及工作窗口光纤损耗的谱特性及工作窗口三三种种实实用用光光纤纤损损耗耗谱谱光与现光与现代科技代科技2022-12-1473优质单模光纤损耗谱优质单模光纤损耗谱光与现光与现代科技代科技2022-12-1474减少光纤损耗的途径减少光纤损耗的途径提高

52、光纤材料的化学纯度，减少杂质吸收提高光纤材料的化学纯度，减少杂质吸收损耗，改进与提高光纤的制作工艺，减少损耗，改进与提高光纤的制作工艺，减少材料中材料中OH根离子的吸收损耗和波导效根离子的吸收损耗和波导效应的散射损耗。应的散射损耗。弯曲损耗弯曲损耗：光纤弯曲时，原先按全内反射规：光纤弯曲时，原先按全内反射规律沿光纤前进的光线，由于入射角不再小于律沿光纤前进的光线，由于入射角不再小于临界角，部分光线将按照折射定律进入包层，临界角，部分光线将按照折射定律进入包层，不再返回。或导模的部分能量转化为辐射能不再返回。或导模的部分能量转化为辐射能而被消耗掉，致使到达光纤终端的能量受到而被消耗掉，致使到达光

53、纤终端的能量受到削弱，通常称之为弯曲损耗。削弱，通常称之为弯曲损耗。光与现光与现代科技代科技2022-12-1475二、光纤的色散特性二、光纤的色散特性色散色散(Dispersion)指在光纤中传输的光信号指在光纤中传输的光信号由于不同成份的由于不同成份的光的时间延迟不同而产生光的时间延迟不同而产生的一种物理效应的一种物理效应。色散一般包括色散一般包括模式色散模式色散、材料色散材料色散、和、和波波导色散导色散。这在通信中将产生码间干扰，导致通信容这在通信中将产生码间干扰，导致通信容量、通信速率、传输距离的降低。量、通信速率、传输距离的降低。色散参数色散参数D的的单位单位ps/(nmkm)，代表

54、代表两个波两个波长间隔为长间隔为1nm的光波传输的光波传输1km距离后到达时距离后到达时间的延迟间的延迟。光与现光与现代科技代科技2022-12-1476色散产生的原因及分类色散产生的原因及分类1 模式色散模式色散由传输模式引起的色散，由传输模式引起的色散，只存在于多模只存在于多模光纤中。每一种传输模式到达光纤终端的时间先后不同，光纤中。每一种传输模式到达光纤终端的时间先后不同，造成脉冲展宽，从而出现色散现象。造成脉冲展宽，从而出现色散现象。对阶跃多模光纤，以不同的入射角对阶跃多模光纤，以不同的入射角i进入光纤的光线，进入光纤的光线，虽然在入射端同时入射，并以相同的速度传播，但到达虽然在入射端

55、同时入射，并以相同的速度传播，但到达光纤输出端的时间却不相同，出现了时间上的分散，导光纤输出端的时间却不相同，出现了时间上的分散，导致脉冲展宽严重，即发生了多径色散。路径最短的光线，致脉冲展宽严重，即发生了多径色散。路径最短的光线，即即i0o 的光线，正好等于光纤长度的光线，正好等于光纤长度L，路径最长的为路径最长的为 L/Sinc。由于纤芯中光速为由于纤芯中光速为v=c/n1,则这两条光线到达则这两条光线到达输出端的时差输出端的时差为：为：光与现光与现代科技代科技2022-12-1477色散产生的原因及分类色散产生的原因及分类2材料色散材料色散由光纤材料引起的色散由光纤材料引起的色散 光在光

56、纤中传播速度光在光纤中传播速度v=c/n1()，n1()是光波波长的函数，即同一材料是光波波长的函数，即同一材料对不同波长的折射率不一样。对不同波长的折射率不一样。当含有不同波长的光脉冲（非单色当含有不同波长的光脉冲（非单色光）通过光纤传输时，其传输速度不光）通过光纤传输时，其传输速度不一致，这时，光脉冲被展宽出现色散。一致，这时，光脉冲被展宽出现色散。光与现光与现代科技代科技2022-12-1478色散产生的原因及分类色散产生的原因及分类3波导色散波导色散又称结构色散，是又称结构色散，是由光纤的几由光纤的几何结构决定的色散何结构决定的色散，光纤的横截面尺寸起，光纤的横截面尺寸起主要作用。主要

57、作用。当波导结构不完整，除产生模交换外，当波导结构不完整，除产生模交换外，还可能引起部分光纤进入包层，而这些光还可能引起部分光纤进入包层，而这些光线的传播速度大于纤芯中的光脉冲传播速线的传播速度大于纤芯中的光脉冲传播速度，这样光脉冲被展宽。度，这样光脉冲被展宽。色散除与上述三种有关外，还与光源的频色散除与上述三种有关外，还与光源的频谱宽度有关。谱宽度有关。光与现光与现代科技代科技2022-12-1479不同结构单模光纤的色散特性不同结构单模光纤的色散特性光与现光与现代科技代科技2022-12-1480各种光纤的各种光纤的ITUT建议建议G.651：多模渐变型光纤多模渐变型光纤G.652：常规单

58、模光纤常规单模光纤G.653：色散移位光纤色散移位光纤G.654：1.55损耗最小的单模光纤损耗最小的单模光纤G.655：非零色散光纤，改进的色散移位光纤非零色散光纤，改进的色散移位光纤色散补偿光纤色散补偿光纤色散平坦光纤色散平坦光纤 ITU-T:国际电信联盟国际电信联盟电信标准化机构；（电信标准化机构；（CCITT-国际电报电话咨询国际电报电话咨询委员会和委员会和IEC-国际电工委员会）国际电工委员会）光与现光与现代科技代科技2022-12-14811、定义、定义如果存在两根平行放置的、结构相同的光纤，在其中传输的如果存在两根平行放置的、结构相同的光纤，在其中传输的导模也完全相同，则沿光纤导

59、模也完全相同，则沿光纤“1”传输的光波，由于某种原因传输的光波，由于某种原因进入光纤进入光纤“2”并对沿光纤并对沿光纤“2”传输的信号造成干扰的现象，传输的信号造成干扰的现象，称为光纤间出现了串扰。称为光纤间出现了串扰。2、产生相互串扰的机理、产生相互串扰的机理定向耦合效应定向耦合效应由散射现象造成的串扰由散射现象造成的串扰3、防护措施、防护措施选择工作波长时，尽可能远离截至波长，让光波尽可能被束选择工作波长时，尽可能远离截至波长，让光波尽可能被束缚在纤芯之中；缚在纤芯之中；加大包层厚度，减小进入相邻光纤的光波的强度；加大包层厚度，减小进入相邻光纤的光波的强度；在包层外覆一层吸收光能能力较强的

60、护套；在包层外覆一层吸收光能能力较强的护套；改进光纤的制造工艺，使诸如包层纤芯的界面粗糙、纤芯中改进光纤的制造工艺，使诸如包层纤芯的界面粗糙、纤芯中含有杂质等造成结构不均匀的因素得到消除。含有杂质等造成结构不均匀的因素得到消除。三、传输特性三、传输特性串扰串扰光与现光与现代科技代科技2022-12-14823.1.4 光缆光缆光缆的结构：缆芯、加强件、外护层光缆的结构：缆芯、加强件、外护层光缆分类光缆分类光缆制造简介光缆制造简介特种光缆特种光缆光缆发展趋势光缆发展趋势光与现光与现代科技代科技2022-12-1483一、光缆结构一、光缆结构光缆中要有加强件（抗张元件）光缆中要有加强件（抗张元件）

61、加强件有三种置放方式加强件有三种置放方式中心式：置于缆芯正中心中心式：置于缆芯正中心分布式：分散地置于缆芯内分布式：分散地置于缆芯内铠装式：置于缆皮内铠装式：置于缆皮内光缆中有防潮措施光缆中有防潮措施防潮方法有：气体充填、固体充填、石油膏充防潮方法有：气体充填、固体充填、石油膏充填填光缆中有防止因温度变化而引起光缆传光光缆中有防止因温度变化而引起光缆传光特性变化的措施特性变化的措施光与现光与现代科技代科技2022-12-1484光纤使用寿命和应力比的关系光纤使用寿命和应力比的关系光与现光与现代科技代科技2022-12-1485二、光缆分类二、光缆分类11、按用途分、按用途分GY野外（室外）光缆

62、野外（室外）光缆GJ局内（室内）光缆局内（室内）光缆GR软光缆软光缆GS设备内光缆设备内光缆GH海底光缆海底光缆GT特殊光缆特殊光缆光与现光与现代科技代科技2022-12-1486光缆分类光缆分类22、按外护套特征分、按外护套特征分PE护套光缆：简易型聚乙烯护套护套光缆：简易型聚乙烯护套LAP护套光缆：铝护套光缆：铝聚乙烯粘接护套聚乙烯粘接护套钢带铠装光缆钢带铠装光缆钢丝铠装光缆钢丝铠装光缆光与现光与现代科技代科技2022-12-1487光缆分类光缆分类33、按缆芯特征分、按缆芯特征分层绞式层绞式束管式束管式叠带式叠带式骨架式骨架式光与现光与现代科技代科技2022-12-1488光缆分类光缆分

63、类44、按敷设方式分、按敷设方式分管道式管道式直埋式直埋式架空架空水底光缆水底光缆局内光缆局内光缆光与现光与现代科技代科技2022-12-1489不同敷设条件的光缆机械特性不同敷设条件的光缆机械特性敷设方敷设方式式拉伸强度拉伸强度(N)抗测压强度抗测压强度(N/10cm)工作时工作时敷设时敷设时工作时工作时敷设时敷设时架空、架空、管道管道60015008001000直埋直埋1000300010003000光与现光与现代科技代科技2022-12-1490光缆分类光缆分类55、按结构设计原则分：、按结构设计原则分：紧结构光缆紧结构光缆松结构光缆松结构光缆6、按缆芯芯数分、按缆芯芯数分单芯单芯多芯：

64、多芯：2、4、6、8、12、光与现光与现代科技代科技2022-12-1491二次被覆光纤（芯线）简图二次被覆光纤（芯线）简图(a)紧套；紧套；(b)松套；松套；(c)大套管；大套管；(d)带状线带状线光与现光与现代科技代科技2022-12-1492六芯紧套层绞式光六芯紧套层绞式光缆（架空、直埋）缆（架空、直埋）光与现光与现代科技代科技2022-12-149312芯松套层绞式光缆（直埋防蚁）芯松套层绞式光缆（直埋防蚁）光与现光与现代科技代科技2022-12-149412芯骨架式光芯骨架式光缆（直埋）缆（直埋）光与现光与现代科技代科技2022-12-1495648芯束管式光缆（直埋）芯束管式光缆（

65、直埋）光与现光与现代科技代科技2022-12-1496108芯带状光缆芯带状光缆光与现光与现代科技代科技2022-12-1497LXE束管式光缆（架空、管道、直埋）束管式光缆（架空、管道、直埋）光与现光与现代科技代科技2022-12-1498浅海光缆浅海光缆光与现光与现代科技代科技2022-12-1499架空地线复合光架空地线复合光缆（缆（OPGW）光与现光与现代科技代科技2022-12-14100三、光缆制造简介三、光缆制造简介生产过程：生产过程：生产预制棒生产预制棒 拉丝拉丝 套塑套塑 成缆成缆 加外护套（含充填石油膏和加尺寸加外护套（含充填石油膏和加尺寸码带）码带）装铠装铠主要环节主要环

66、节 进料、设备、制作、和验收、销售进料、设备、制作、和验收、销售光与现光与现代科技代科技2022-12-14101四、特种光缆四、特种光缆将特殊用途或特种结构的光缆称为特将特殊用途或特种结构的光缆称为特种光缆。种光缆。水底光缆、水底光缆、光光/电混和缆、电混和缆、无卤阻燃光缆、无卤阻燃光缆、非金属光缆（全介质自承式光缆、缠绕非金属光缆（全介质自承式光缆、缠绕式光缆）、式光缆）、复合地线光缆等。复合地线光缆等。光与现光与现代科技代科技2022-12-141021.水底光缆水底光缆由于敷设时短期拉力大，需要将光缆进行钢丝铠由于敷设时短期拉力大，需要将光缆进行钢丝铠装，以提供足够的抗拉强度。装，以提供足够的抗拉强度。水底光缆的抗拉、抗恻压力机械特性和密封性能水底光缆的抗拉、抗恻压力机械特性和密封性能是光缆设计要考虑的主要问题。是光缆设计要考虑的主要问题。水底光缆的密封有加金属管作密封层的，一般要水底光缆的密封有加金属管作密封层的，一般要求的水底光缆，最普遍的方法是在缆芯中填充阻求的水底光缆，最普遍的方法是在缆芯中填充阻水油膏，在缆芯外加金属护套密封。水油膏，在缆芯外加金属护套密封。光与现光与