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光纤光缆资讯

老师傅教你认识光纤光缆布线基础知识及设计

作者:云南光纤光缆 来源:云南光纤光缆厂家 时间:2021-04-07 17:27:13 浏览次数:

光纤作为高带宽、高安全的数据传输介质,广泛应用于各种中型网络。由于电缆和设备成本高,光纤多用于网络干燥,即垂直干燥子系统和建筑群子系统的系统布线,实现大楼间和楼层间的连接,目前也应用于对传输速度和安全性要求高的水平布线子系统。

光纤作为高带宽、高安全的数据传输介质,广泛应用于各种中型网络。由于电缆和设备成本高,光纤多用于网络干燥,即垂直干燥子系统和建筑群子系统的系统布线,实现大楼间和楼层间的连接,目前也应用于对传输速度和安全性要求高的水平布线子系统。

云南光纤光缆厂家

一、光纤

1、光及其特性:

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:850,1300,1550 三种。

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。

2、光纤结构及种类:

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&T??CORNING)。

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:中心玻璃芯粗(50 或 62.5μm),可以传输多种模式的光。但是它的模间分散很大,限制了传输数字信号的频率,随着距离的增加会更严重。比如600MB/KM的光纤2KM只有300MB的带宽。所以多模光纤传输距离比较近,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),只能传递一种模式的光。因此,模具之间的分散很小,适合远程通信,但其色度分散起着主要作用,因此单模光纤对光源的分散宽度和稳定性要求很高,即分散宽度窄,稳定性好。

B.根据最佳传输频率窗口,分为常规单模光纤和色散位移单模光纤。

常规类型:光纤制造商将光纤传输频率优化为单波长光,如 1300 纳米。

色散位移型:光纤制造商将光纤传输频率优化到两个波长的光上,如 1300 纳米和 1550 纳米。

根据折射率的分布情况,可分为渐变型光纤。

突变型:从光纤中心芯到玻璃包层的折射率突变。成本低,模具间色分散高。适用于短途低速通信,如工业控制。然而,由于模具间色分散小,单模光纤采用突变型。

渐变光纤:从光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐降低的,可以使高模光以正弦的形式传播,这样可以减少模间色散,增加光纤带宽,增加传输距离,但是成本更高,现在的多模光纤多为渐变光纤。

4)常用光纤规格:

单模具: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。

塑胶:98/1000μm,用于汽车控制。

3.光纤制造和衰减:

1)光纤制造:

目前光纤制造方法主要有:管内 CVD(化学蒸汽沉积)、棒内 CVD、PCVD(等离子化学蒸汽沉积)、VAD(轴向蒸汽沉积)。

二、光纤衰减:

导致光纤衰减的主要因素有:特征、弯曲、挤压、杂质、不均匀性和对接性。

特征:光纤固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。

弯曲:光纤弯曲时,光纤中的一些光会因散射而损失,造成损失。

挤压:光纤被挤压时微小弯曲造成的损失。

杂质:光纤中杂质吸收和散射光纤中传播的光造成的损失。

不均:光纤材料折射率不均造成的损耗。

对接:光纤对接造成的损失,如不同轴(单模光纤同轴度小于 0.8μm)、端面与轴不垂直、端面不平整、对接心径不匹配、熔接质量差等。

4.光纤的优点:

光纤的通频带非常宽.理论上可以达到 30 亿兆赫兹。

2)无中继段长。几十到 100 公里,铜线只有几百米。

3)不受电磁场和电磁辐射的影响。

四、重量轻,体积小。举例来说:900 对双绞线,通过 21000 话路,直径 3 英寸,重量 8 吨/KM。而且光缆的通信量是它的十倍,直径是 0.5 英寸,重量是 450P/KM。

5)光纤通信不带电,可用于易燃易暴的场所。

六、使用环境温度范围宽。

7)化学腐蚀,使用寿命长。

第二,光缆。

1.光缆制造:

光缆的制造过程一般分为以下几个过程:

1)光纤筛选:选择传输特性优异、张力合格的光纤。

光纤染色:采用标准全色谱进行标识,要求高温不退色不迁移。

3)二次挤出:选择高弹性模量、低膨胀系数的塑料挤出一定尺寸的管子,将光纤放入防潮防水凝胶中,最后保管数天(2 天以上)。

4)光缆绞合:将几根挤出的光纤与强化单元绞合。

挤压光缆外护套:在绞合光缆上加一层护套。

 

2.光缆类型:

按铺设方式分为:自承重架空光缆、管路光缆、铠装地埋光缆和海底光缆。

2)根据光缆结构,有束管光缆、层绞光缆、紧固光缆、带式光缆、非金属光缆和可分支光缆。

3)按用途分为长途通信光缆、短途户外光缆、混合光缆和建筑内光缆。

3.光缆施工:

多年来,光缆施工使我们有了成熟的方法和经验。

光缆室外施工:

长距离铺设光缆最重要的是选择合适的路径。这里最短的路径不一定是最好的,要注意土地的使用权、架设和埋设的可能性等。

必须有完整的设计和施工图纸,以便施工和未来检查方便可靠。在施工过程中,应注意不要让光缆受到重压或被硬物刺伤。

光缆转弯时,转弯半径应大于光缆本身直径的 20 倍。

1)室外架空光缆施工:

吊线托挂架空方式,这种方式简单、便宜,在我国应用最为广泛,但挂钩加挂、整理比较费时。

b.吊线缠绕架空,稳定,维护工作少。但是需要专门的缠绕机。

自承重式架空方式,对线干要求高,施工、维修困难,造价高,目前国内很少采用。

d.架空时,光缆上线干燥处应增加导向装置,避免光缆拖地。牵引光缆时,注意减少摩擦。每个干燥处应留有一段用于伸缩的光缆。

E.注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高压电网区和多个地区,一般每公里有 3 个接地点,甚至选择非金属光缆。

2)室外管道光缆施工:

A.施工前,检查管道的占用情况,清洁和放置塑料子管,同时放入牵引线。

B.计算布置长度时,必须有足够的预留长度。

C.一次放置长度不宜过长(一般为 2KM),接线时应从中间向两侧牵引。

D.布缆牵引力一般不超过 120 公斤,应牵引光缆的加固心,并对光缆头进行防水加固。

E.光缆的引入和引出处必须增加顺引装置,不得直接拖地。

管路光缆还应注意可靠的接地。

3)直接埋设光缆的铺设:

A.直埋光缆沟的深度应按标准挖掘,标准见下表:

不能挖沟的地方可架空或钻孔预埋管路敷设。

C.沟底应平整牢固,必要时可预填部分沙子、水泥或支撑物。

敷设时可采用人工或机械牵引,但应注意导向和润滑。

敷设完成后,应尽快回土覆盖并夯实。

4)建筑物内光缆铺设:

a.垂直铺设时,应特别注意电缆的耐力问题,一般每两层固定一次电缆。

b.光缆穿过墙壁或楼层时,必须加入保护口的保护用塑料管,用阻燃的填充物填充管道。

c.建筑物内也可预先铺设一定量的塑料管道,然后铺设光缆时用牵引或真空法布置光缆。

4、光缆的选择:

电缆的选择不仅要根据光纤芯数和光纤种类,还要根据电缆的使用环境选择电缆的外套。

1)室外用光缆直埋时,请选择铠装光缆。架空时,可以选择带有 2 根以上强筋的黑色塑料外套的光缆。

2)建筑物内用光缆在选择时应注意阻燃、毒和烟雾的特性。一般来说,在管道或强制通风处可以选择阻燃但有烟雾的类型,在暴露的环境中应该选择阻燃、无毒和无烟的类型。

3)楼内垂直布线时,可选用层绞式光缆;水平布线时,可选用分支式光缆。

4)如果传输距离在 2km 以内,可以选择多模电缆,超过 2km 可以转播或选择单模电缆。

三、连接和检查。

1、光缆的连接:

方法主要有永久连接、紧急连接、活动连接。

1)永久光纤连接(也称热熔融):

这种连接是通过放电的方式熔化和连接根光纤的连接点。一般用于长途连接、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有连接方法中最低,典型值为 0.01~0.03dB/点。但是,连接时,需要专用设备(熔接机)和专家操作,连接点也需要专用容器保护。

2)紧急连接(又称冷熔接:

紧急连接主要采用机械化学的方法,将两根光纤固定粘接在一起。该方法的主要特点是连接快速可靠,连接典型衰减为 0.1~0.3dB/点。但是,由于连接点长期使用不稳定,衰减也大幅增加,只能在短时间内应急。

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)将网站与网站或网站与光缆连接的方法。该方法灵活、简单、方便、可靠,多用于建筑物内的计算机网络布线。其典型衰减为 1dB/接头。

2、光纤检查:

光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量,减少故障因素和故障时找到光纤的故障点。检测方法很多,主要分为人工简单测量和精密仪器测量。

1)人工简单测量:

该方法一般用于快速检测光纤的断裂和施工时制作的光纤。用简单的光源从光纤的一端打入可见光,从另一端观察哪个发光。这种方法简单,但不能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)测量光纤,测量光纤的衰减和接头的衰减,测量光纤的断点位置。这种测量可用于定量分析光纤网络故障的原因和光纤网络产品的评价。

四、光纤的应用和系统设计。

1、光纤的应用:

人类社会现在已经发展到信息社会,声音、图像和数据等信息的交流量非常大。以前的通信手段已经不能满足现在的要求,而光纤通信因其信息容量大、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。其应用领域广泛应用于通信、交通、工业、医疗、教育、航空宇宙和计算机等行业,向更深层次发展。光和光纤的应用类生活带来了深刻的影响和变革。

2、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,要设计的是什么样的网络,其现状如何,为什么要使用光纤。

2)根据实际情况选择光纤网络设备、光缆、跳线和连接用品。选择时必须以可用为基础,根据性能、价格、服务、产地和品牌来决定。

3)根据客户的要求和网络类型确定线路路由,绘制布线图。

4)路线长时需要计算系统的衰减馀量,计算可以按以下公式进行

衰减馀量=发射光电力-接受敏感度-线路衰减-连接衰减(dB)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素质有关,一般热熔为 0.01~0.3dB/点;冷熔为 0.1~0.3dB/点;接头衰减与接头质量有很大关系,一般为 1dB/点。系统衰减馀量一般在 4dB 以上。

5)计算不合格时,应根据情况修改设计,然后计算。这种情况有时可能会重复几次。

3、设计实例:

一个校园网的改造:

根据情况,在已有细电缆的一侧使用三口中继器(双绞线-光纤-细电缆),另一侧使用带光纤主干的双绞线 HUB。中间用架空或地埋均匀的束管式 4 芯室外多模电缆熔接成带 ST 头的室内跳线(设备的光纤接口为 ST 型)。

衰减计算:(一般多模型设备不需要在 2km 范围内计算,在此举例)

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:连接器的 2 个衰减为 2 点×1dB/点=2dB。

熔接的两点是 2 点×0.07dB/点=0.14dB。

衰减馀量=-16dBm-(-29.5dBm)-5.25dB-0.14dB-2dB=6.11(dB)。

经过上述计算,可以看出系统容量大于 4dB,以上选择可以满足要求。