单元七光纤熔接技术(YQ已修改校对)ppt课件.ppt
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1、信息网络布线工程技术训练教程世界技能大赛信息网络布线竞赛项目训练指导书,主编:卢勤、王公儒,单元七 光纤熔接技术,训练任务 本单元重点学习和了解光纤通信原理与种类、光缆结构、各种连接器,了解光纤熔接技术原理,掌握光缆开缆、光纤熔接和盘纤等技术,熟悉光纤测试技术和方法。,训练目标1.学习光纤通信技术原理,了解光缆结构与种类、各种光纤连接器等。2.了解光纤熔接技术原理,掌握光缆开缆、光纤熔接和盘纤等技术。3.熟悉光纤测试技术和方法。,7.1.1 光纤通信技术原理与损耗要求1.光纤通信技术的发展光纤通信是以光波作为信息载体、以光纤作为传输介质的通信方式。1966年,英籍华人高锟和霍克哈姆发表论文,开
2、启了光纤通信技术的大门。2009年高锟因有关光纤传输与光学通信方面取得了突破性成就,获得诺贝尔物理学奖。2.光纤通信技术特点与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信技术具有传输频带宽,信息容量大,损耗小,传输距离长,抗干扰性好,保密性强,体积小,重量轻,便于施工和维护等特点。光纤主要材料为二氧化硅,原材料来源丰富,节约了大量有色金属材料。光纤通信存在弯曲半径不宜过小,切断和接续技术复杂,分路和耦合不方便等缺点。,7.1 光纤通信技术原理与种类,7.1.1 光纤通信技术原理与损耗要求3.光纤通信系统原理 光纤通信系统主要由光发射机、光纤、光中继器、光放大器、光接收机和配套器件等组成,如图7-1所示
3、。1)电发射机是将电信号进行放大、复用、成帧等处理,然后输送到光发射机。2)光发射机主要由驱动电路、光源等组成,其作用是将电信号转换成光信号,并将光信号注入光纤。3)光纤的作用是将光信号以尽可能小的衰减传输到到另一端。4)光中继器的作用是延长光信号的传输距离,将经过长途传输损耗了的光信号转换成电信号,并对电信号进行再定时、整形、再生,然后将再生的电信号转换为光信号再送入光纤。光中继器无需进行转换,直接对光信号进行放大。由于光中继器在连续使用后,虽然能保持信号强度,但信号的衰减不能消除,因此,一般在连续使用几个光放大器后,要使用一个光中继器进行再定时和整形。5)光接收机的作用是将光纤传输过来的光
4、信号转换成发射端的电信号,它一般包括光电检测器及一些信号处理电路。6)电接收机的主要作用是对电信号进行解复用、放大等处理。,7.1 光纤通信技术原理与种类,7.1 光纤通信技术原理与种类,7.1.1 光纤通信技术原理与损耗要求4.光纤结构原理与分类 光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。其典型结构是多层同轴圆柱体,如图7-2所示,自内向外为纤芯、包层和涂覆层。 图7-1 光纤通信系统的基本组成 图7-2 光纤的结构 核心部分是纤芯和包层,其中纤芯由高度透明的材料制成,是光波的主要传输通道,包层的折射率略小于纤芯,使光的传输性能相对稳定。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率,对光纤的特性起决定性
5、影响。涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆,起保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤,同时又增加光纤的柔韧性,起着延长光纤寿命的作用。由纤芯和包层组成的光纤称为裸纤。熔接时,放在型槽内的就是裸纤。,7.1 光纤通信技术原理与种类,7.1.1 光纤通信技术原理与损耗要求5.光纤的损耗 光波在光纤中传输,随着距离的增加光功率逐渐下降,这就是光纤的传输损耗,该损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短,是光纤最重要的传输特性之一。自光纤问世以来,人们在降低光纤损耗方面做了大量的工作,1.31m光纤的损耗值在05dB/km以下,而1.55m的损耗为0.2dB/km以下,这个数量级接近了光纤损耗的理论极限。
6、TIA/EIA-568-B.3标准定义了光缆的损耗标准。 (1)光缆每公里最大衰减(850nm)为3.75dB。 (2)光缆每公里最大衰减(1300nm)为1.5dB。 (3)光缆每公里最大衰减(1310nm、1550nm)为1.0dB。,7.1 光纤通信技术原理与种类,7.1.2 单模与多模光纤 根据光纤中传输模式的多少,可分为单模光纤和多模光纤两类。 1.单模光纤 单模光纤只能传输一个最低模式的光纤,其它模式均被截止。单模光纤的纤芯直径较小,为4m10m 范围内,通常纤芯中折射率的分布认为是均匀分布的。由于单模光纤只传输基模,从而完全避免了模式色散,使传输带宽大大加宽。因此,它适用于大容量
7、、长距离的光纤通信。这种光纤特点是信号衰减小。单模光纤工作在长波长(1310nm和1550nm),单模光纤的纤芯直径为9m,包层直径125m,表示为9/125m。1310nm的损耗一般为0.35dB/km,1550nm的损耗一般为0.20dB/km。国际电信联盟标准规定,室内单模光缆的外护层颜色为黄色。2.多模光纤 多模光纤是指可以传输多种模式的光纤,即光纤传输的是一个群模。多模光纤的纤芯直径为50m或62.5m,由于模式色散的存在会使多模光纤的带宽变窄,但是其制造、耦合、连接都比单模光纤容易和成本较低。多模光纤工作在850nm或1300nm,多模光纤的纤芯直径为50或62.5m,包层直径12
8、5m,表示为50/125m或62.5/125m。850nm的损耗一般为2.5dB/km。国际电信联盟标准规定,室内多模光缆的外护层颜色为橙色。,7.2 光缆与连接器件,7.2.1 光缆1.光缆的结构 光纤通信中的各种光缆,其结构形式多种多样,但无论何种结构形式的光缆,基本上都由缆芯、加强元件和保护层三部分组成。1)缆芯 一般将带有涂覆层的单根或多根光纤合并在一起再套上一层塑料管,通常称为套塑,套塑后光纤称为光纤芯线。将套塑并满足机械强度要求的单根或多根光纤芯线,与不同形式的加强件和填充物组合在一起称为缆芯。2)加强元件 由于光纤材料比较脆弱,容易断裂,为了使光缆便于敷设安装时可承受所外加的外力
9、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,例如增强塑料(FRP)等。3)保护层 光缆的保护层主要是对已经成缆的光纤芯线起保护作用,要求护层具有耐压力、防潮、温度特性好、重量轻、耐化学侵蚀、阻燃等特点。光缆的护层可分为内保护层和外保护层。内保护层一般用聚乙烯和聚氯乙烯等,外保护层可根据敷设条件而定,可采用由铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等。,7.2.1 光缆2.光缆的分类光缆可根据不同分类方法加以区分,通常的分类方法有:1)按照应用场合分为室内光缆、室外光缆、特种光缆等。室外光缆的抗拉强度较大,保护层较厚重,并且通常采用金属铠装包
10、裹,图7-3为为常用室外光缆结构图。2)按照敷设方式分为架空光缆、直埋光缆、管道光缆、隧道光缆、水底光缆等。3)按照缆芯结构分为层绞式光缆、中心管式光缆、骨架式光缆、带状结构光缆、单芯结构光缆等。 为了快速学习和掌握常用光缆知识,认识产品和积累工程经验,推荐以“西元光缆器材展示柜”为例介绍和教学实训,图7-4为“西元”光缆展示柜。,7.2 光缆与连接器件,7.2 光缆与连接器件,图7-5 松套管全介质无凝胶光缆,图7-3 室外光缆 图7-4 “西元”光缆展示柜,3.松套管全介质无凝胶光缆 2013年WSC2013-TP02项目使用了48芯松套管全介质无凝胶光缆,也称为干式光缆,如图7-5所示。
11、例如48芯单模(OS2)光缆,专为室外和室内环境校园骨干网的架空和管道安装使用而设计,开缆简单和环保,并有中密度聚乙烯护套,坚固,耐用,易剥离。,7.2 光缆与连接器件,7.2.2光纤接头的型号种类1.光纤接头的种类,光纤接头也称为光纤连接器,就是接入光模块的光纤接头,是光纤与光纤之间进行连接的器件,它是把光纤的两个端面精密对接起来,使发射的光能量以最大限度的耦合到接收光纤中。下面对工程中几种常用的光纤连接器进行说明:1)SC型光纤连接器SC型光纤连接器外壳采用矩形套,紧固方式采用插拔销闩式,不需旋转,该连接器价格低廉,插拔操作方便,接入损耗波动小,抗压强度较高,安装密度高等,最早由日本NTT
12、开发,如图7-6所示,在路由器、交换机上用的最多。2)ST型光纤连接器ST型光纤连接器外壳采用圆形,紧固方式为卡装式螺丝扣,最早由日本NTT开发,如图7-7所示,常用于光纤配线架。3)FC型光纤连接器FC型光纤连接器外壳采用金属套,紧固方式为螺丝安装方式,结构简单,操作方便,制作容易,如图7-8所示,一般在ODF侧采用,配线架上用的最多。4)LC型光纤连接器LC型光纤连接器外壳采用小方形,采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机构,插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等尺寸的一半,可以提高光纤连接器的密度。目前,LC类型的连接器实际已经占据了主导地位,最早由Bell(贝尔)研究所开发,如图7-9所示
13、。,7.2 光缆与连接器件,7.2.2光纤接头的型号种类1.光纤接头的种类,图7-6 SC型连接器 图7-7 ST型连接器 图7-8 FC型连接器 图7-9 LC型连接器,7.2 光缆与连接器件,7.2.2光纤接头的型号种类2.光纤耦合器,(1)SC单联耦合器 (2)ST单联耦合器 (3)FC单联耦合器 (4)LC单联耦合器图7-10 单联光纤耦合器,光纤耦合器又称适配器等,是实现光信号分路或合路,或用于延长光纤链路的元件,与相应的光纤连接器对接。,7.2 光缆与连接器件,7.2.2光纤接头的型号种类2.光纤耦合器,(1)SC-FC单联耦合器 (2)SC-LC单联耦合器 (3)FC-ST单联耦
14、合器 (4)SC-ST双联耦合器图7-12 两端不同接口的光纤耦合器,(1)SC双联耦合器 (2)ST双联耦合器 (3)FC双联耦合器 (4)LC双联耦合器图7-11 双联光纤耦合器,7.2 光缆与连接器件,7.2.3光纤跳线与尾纤,1.光纤跳线种类光纤跳线是指光缆两端都装上连接器接头,用来实现光路活动连接。光纤跳线分为单模、多模跳线;按连接头结构形式可分为SC跳线、ST跳线、FC跳线、LC跳线等各种形式。工程中常见的光纤跳线如下:1)两端相同连接器的光纤跳线:SC-SC、ST-ST、FC-FC、LC-LC等,如图7-13所示。2)两端不同连接器的光纤跳线:SC-ST、SC-FC、SC-LC、
15、ST-FC、ST-LC、FC-LC等如图7-14所示。,(1)SC-SC跳线 (2)ST-ST跳线 (3)FC-FC跳线 (4)LC-LC跳线图7-13 两端相同连接器的光纤跳线,7.2 光缆与连接器件,7.2.3光纤跳线与尾纤,1.光纤跳线种类,(4)ST-FC跳线 (5)ST-LC跳线 (6)FC-LC跳线图7-14 两端不同连接器的光纤跳线,(1)SC-ST跳线 (2)SC-FC跳线 (3)SC-LC跳线,7.2 光缆与连接器件,7.2.3光纤跳线与尾纤,2. 尾纤,尾纤只有一端有连接器接头,一段没有接头,通过熔接与其它光缆纤芯相连,一般应用在光纤终端盒或者配线架内,用于连接光缆,它包括
16、一个跳线接头和一段光纤。尾纤分为多模尾纤和单模尾纤。光纤跳线从中间剪断就得到两根尾纤,图7-15所示为常用的尾纤,包括SC/PC型尾纤、ST/PC型尾纤、FC/PC型尾纤、LC/PC型尾纤。,(1)SC/PC型尾纤 (2)ST/PC型尾纤 (3)FC/PC型尾纤 (4)LC/PC型尾纤图7-15 常用光纤尾纤,在表示尾纤接头的标注中,我们常能见到“FC/PC”,“SC/PC” ,“ST/PC” ,“LC/PC”等,其含义为“/”前面部分表示尾纤的连接器型号,“/”后面表明光纤连接器截面工艺,即研磨方式。常见的有如下三种。(1)“PC”在电信运营商的设备中应用得最为广泛,其截面是平的。(2)“U
17、PC”的衰耗比“PC”要小,一般用于有特殊需求的设备。(3)广电和早期的CATV中应用较多的是“APC”,其尾纤头采用了带倾角的端面,可以改善电视信号的质量。,7.3 光纤熔接技术与方法,7.3.1 光纤熔接技术,光纤熔接技术是将需要熔接的光纤放在光纤熔接机中,对准需要熔接的部位进行高压放电,产生热量将两根光纤的端头处熔接,合成一段完整的光纤,如图7-16和图7-17所示,这种方法快速准确,接续损耗小,一般小于0.1dB,而且可靠性高,是目前使用最为普遍的一种方法。,图7-16 光纤熔接示意图,图7-17 光纤熔接原理,7.3 光纤熔接技术与方法,7.3.2 光纤熔接机介绍,光纤熔接机用于光通
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