光纖光纜原理與應用（歷史）
1976年，美國貝爾研究所在亞特蘭大建成第壹條光纖通信實驗系統，采用了西方電氣公司制造的含有144根光纖的光纜。1980年，由多模光纖制成的商用光纜開始在市內局間中繼線和少數長途線路上采用。單模光纖制成的商用光纜於1983年開始在長途線路上采用。1988年，連接美國與英法之間的第壹條橫跨大西洋海底光纜敷設成功，不久又建成了第壹條橫跨太平洋的海底光纜。中國於1978年自行研制出通信光纜，采用的是多模光纖，纜心結構為層絞式。曾先後在上海、北京、武漢等地開展了現場試驗。後不久便在市內電話網內作為局間中繼線試用，1984年以後，逐漸用於長途線路，並開始采用單模光纖。通信光纜比銅線電纜具有更大的傳輸容量，中繼段距離長、體積小，重量輕，無電磁幹擾，自1976年以後已發展成長途幹線、市內中繼、近海及跨洋海底通信、以及局域網、專用網等的有線傳輸線路骨幹，並開始向市內用戶環路配線網的領域發展，為光纖到戶、寬代綜合業務數字網提供傳輸線路。
光纖光纜原理與應用光纜是信息高速路的基石）
光纜是當今信息社會各種信息網的主要傳輸工具。如果把互聯網稱作信息高速路的話，那麽，光纜網就是信息高速路的基石---光纜網是互聯網的物理路由。壹旦某條光纜遭受破壞而阻斷，該方向的“信息高速公路”即告破壞。通過光纜傳輸的信息，除了通常的電話、電報、傳真以外，現在大量傳輸的還有電視信號，銀行匯款、股市行情等壹刻也不能中斷的信息。目前，長途通信光纜的傳輸方式已由PDH向SDH發展，傳輸速率已由當初的140MB/S發展到2.5GB/S、4×2.5GB/S、16×2.5GB/S甚至更高，也就是說，壹對纖芯可開通3萬條、12萬條、48萬條甚至向更多話路發展。如此大的傳輸容量，光纜壹旦阻斷不但給電信部門造成巨大損失，而且由於通信不暢，會給廣大群眾造成諸多不便，如計算機用戶不能上網、股票行情不能知曉、銀行匯兌無法進行、異地存取成為泡影、各種信息無法傳輸。在邊遠山區，壹旦光纜中斷，就會使全縣甚至光纜沿線幾個縣在通信上與世隔絕，成為孤島。給黨政軍機關和人民群眾造成的損失是無法估量的。
第壹部分 光纖光纜原理與應用（理論與結構 ）
光及其特性 1、光是壹種電磁波
可見光部分波長範圍是：390~760nm(毫微米)。大於760nm部分是紅外光，小於390nm部分是紫外光。目前光纖中應用較多的是：850，1310，1550三種。
2、光的折射，反射和全反射。
因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從壹種物質射向另壹種物質時，在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某壹角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。 光纖結構及種類 1、光纖結構：
光纖裸纖壹般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑壹般為50或62.5μm），中間為低折射率矽玻璃 包層（直徑壹般為125μm），最外是加強用的樹脂塗層。
2、數值孔徑：
入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度範圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同（AT&TCORNING）。
3、光纖的種類：
A、按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。
多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，壹般只有幾公裏。單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑壹般為9或10μm），只能傳壹種模式的光。因此，其模間色散很小，適用於遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。
B、按最佳傳輸頻率窗口分：常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。
常規型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單壹波長的光上，如1310nm。
色散位移型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1310nm和1550nm。
C、按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。
突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用於短途低速通訊，
如：工控。但單模光纖由於模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。
漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。
4、常用光纖規格：
單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm
多模：50/125μm，歐洲標準
62.5/125μm，美國標準
工業，醫療和低速網絡：100/140μm，200/230μm
塑料：98/1000μm，用於汽車控制 光纖制造與衰減 1、光纖制造：
現在光纖制造方法主要有：管內CVD（化學汽相沈積）法，棒內CVD法，PCVD（等離子體化學汽相沈積）法和VAD（軸向汽相沈積）法。
2、光纖的衰減：
造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等。
本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
彎曲：光纖彎曲時部分光纖內的光會因散射而損失掉，造成的損耗。
擠壓：光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。
雜質：光纖內雜質吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。
不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
對接：光纖對接時產生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小於0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質量差等。 光纖的優點 1、光纖的通頻帶很寬.理論可達30億兆赫茲。
2、無中繼段長.幾十到100多公裏，銅線只有幾百米。
3、不受電磁場和電磁輻射的影響。
4、重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對雙絞線，其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜，直徑為0.5英寸，重量450P/KM。
5、光纖通訊不帶電，使用安全可用於易燃，易暴場所。
6、使用環境溫度範圍寬。
7、化學腐蝕，使用壽命長。第二部分 光纖光纜原理與應用（光纖光纜知識）光纜的制造 光纜的制造過程壹般分以下幾個過程：
1、光纖的篩選：選擇傳輸特性優良和張力合格的光纖。
2、光纖的染色：應用標準的全色譜來標識，要求高溫不退色不遷移。
3、二次擠塑：選用高彈性模量，低線脹系數的塑料擠塑成壹定尺寸的管子，將光纖納入並填入防潮防水的凝膠，最後存放幾天（不少於兩天）。
4、光纜絞合：將數根擠塑好的光纖與加強單元絞合在壹起。
5、擠光纜外護套：在絞合的光纜外加壹層護套。 光纜的種類 1、按敷設方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。
2、按光纜結構分有：束管式光纜，層絞式光纜，緊抱式光纜，帶式光纜，非金屬光纜和可分支光纜。
3、按用途分有：長途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建築物內用光纜。 第三部分 光纖光纜原理與應用（光纜的施工）
光纜的戶外施工：
較長距離的光纜敷設最重要的是選擇壹條合適的路徑。這裏不壹定最短的路徑就是最好的，還要註意土地的使用權，架設的或地埋的可能性等。
必須要有很完備的設計和施工圖紙，以便施工和今後檢查方便可靠。施工中要時時註意不要使光纜受到重壓或被堅硬的物體紮傷。
光纜轉彎時，其轉彎半徑要大於光纜自身直徑的20倍。
1、戶外架空光纜施工：
A、吊線托掛架空方式，這種方式簡單便宜，我國應用最廣泛，但掛鉤加掛、整理較費時。
B、吊線纏繞式架空方式，這種方式較穩固，維護工作少。但需要專門的纏紮機。
C、自承重式架空方式，對線幹要求高，施工、維護難度大，造價高，國內目前很少采用。
D、架空時，光纜引上線幹處須加導引裝置，並避免光纜拖地。光纜牽引時註意減小摩擦力。每個幹上要余留壹段用於伸縮的光纜。
E、要註意光纜中金屬物體的可靠接地。特別是在山區、高電壓電網區和多地區壹般要每公裏有3個接地點，甚至選用非金屬光纜。
2、戶外管道光纜施工：
A、施工前應核對管道占用情況，清洗、安放塑料子管，同時放入牽引線。
B、計算好布放長度，壹定要有足夠的預留長度。
C、壹次布放長度不要太長（壹般2KM），布線時應從中間開始向兩邊牽引。
D、布纜牽引力壹般不大於120kg，而且應牽引光纜的加強心部分，並作好光纜頭部的防水加強處理。
E、光纜引入和引出處須加順引裝置，不可直接拖地。
F、管道光纜也要註意可靠接地。
3、直接地埋光纜的敷設：
A、直埋光纜溝深度要按標準進行挖掘，標準見下表：
B、不能挖溝的地方可以架空或鉆孔預埋管道敷設。
C、溝底應保正平緩堅固，需要時可預填壹部分沙子、水泥或支撐物。
D、敷設時可用人工或機械牽引，但要註意導向和潤滑。
E、敷設完成後，應盡快回土覆蓋並夯實。
4、建築物內光纜的敷設：
A、垂直敷設時，應特別註意光纜的承重問題，壹般每兩層要將光纜固定壹次。
B、光纜穿墻或穿樓層時，要加帶護口的保護用塑料管，並且要用阻燃的填充物將管子填滿。
C、在建築物內也可以預先敷設壹定量的塑料管道，待以後要敷射光纜時再用牽引或真空法布光纜。 第四部分 光纖光纜原理與應用（選用） 光纜的選用除了根據光纖芯數和光纖種類以外，還要根據光纜的使用環境來選擇光纜的外護套。
1、戶外用光纜直埋時，宜選用鎧裝光纜。架空時，可選用帶兩根或多根加強筋的黑色塑料外護套的光纜。
2、建築物內用的光纜在選用時應註意其阻燃、毒和煙的特性。壹般在管道中或強制通風處可選用阻燃但有煙的類型，暴露的環境中應選用阻燃、無毒和無煙 的類型。
3、樓內垂直布纜時，可選用層絞式光纜；水平布線時，可選用可分支光纜。
4、傳輸距離在2km以內的，可選擇多模光纜，超過2km可用中繼或選用單模光纜。
直埋光纜埋深標準
敷設地段或土質 埋深（m） 備註
普通土（硬土） ≥1.2
半石質（沙礫土、風化石） ≥1.0
全石質≥0.8 從溝底加墊10cm細土或沙土
流沙≥0.8
市郊、村鎮 ≥1.2
市內人行道 ≥1.0
穿越鐵路、公路 ≥1.2 距道渣底或距路面
溝、渠、塘 ≥1.2
農田排水溝 ≥0.8
第五部分 光纖光纜原理與應用（連接和檢測）
光纜的連接
方法主要有永久性連接、應急連接、活動連接。
1、永久性光纖連接（又叫熱熔）：
這種連接是用放電的方法將連根光纖的連接點熔化並連接在壹起。壹般用在長途接續、永久或半永久固定連接。其主要特點是連接衰減在所有的連接方法中最低，典型值為0.01~0.03dB/點。但連接時，需要專用設備（熔接機）和專業人員進行操作，而且連接點也需要專用容器保護起來。
2、應急連接（又叫）冷熔：
應急連接主要是用機械和化學的方法，將兩根光纖固定並粘接在壹起。這種方法的主要特點是連接迅速可靠，連接典型衰減為0.1~0.3dB/點。但連接點長期使用會不穩定，衰減也會大幅度增加，所以只能短時間內應急用。
3、活動連接：
活動連接是利用各種光纖連接器件（插頭和插座），將站點與站點或站點與光纜連接起來的壹種方法。這種方法靈活、簡單、方便、可靠，多用在建築物內的計算機網絡布線中。其典型衰減為1dB/接頭。 光纖檢測 光纖檢測的主要目的是保證系統連接的質量，減少故障因素以及故障時找出光纖的故障點。檢測方法很多，主要分為人工簡易測量和精密儀器測量。
1、人工簡易測量：
這種方法壹般用於快速檢測光纖的通斷和施工時用來分辨所做的光纖。它是用壹個簡易光源從光纖的壹端打入可見光，從另壹端觀察哪壹根發光來實現。這種方法雖然簡便，但它不能定量測量光纖的衰減和光纖的斷點。
2、精密儀器測量：
使用光功率計或光時域反射圖示儀（OTDR）對光纖進行定量測量，可測出光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可測出光纖的斷點位置。這種測量可用來定量分析光纖網絡出現故障的原因和對光纖網絡產品進行評價。 第六部分 光纖光纜原理與應用（應用及系統設計）光纖的應用 人類社會現在已發展到了信息社會，聲音、圖象和數據等信息的交流量非常大。以前的通訊手段已經不能滿足現在的要求，而光纖通訊以其信息容量大、保密性好、重量輕體積小、無中繼段距離長等優點得到廣泛應用。其應用領域遍及通訊、交通、工業、醫療、教育、航空航天和計算機等行業，並正在向更廣更深的層次發展。光及光纖的應用正給人類的生活帶來深刻的影響與變革。 光纖網絡系統設計 光纖系統的設計壹般遵循以下步驟：
1、首先弄清所要設計的是什麽樣的網絡，其現狀如何，為什麽要用光纖。
2、根據實際情況選擇合適是光纖網絡設備、光纜、跳線及連接用的其它物品。選用時應以可用為基礎，然後再依據性能、價格、服務、產地和品牌來確定。
3、按客戶的要求和網絡類型確定線路的路由，並繪制布線圖。
4、路線較長時則需要核算系統的衰減余量，核算可按下面公式進行：
衰減余量＝發射光功率－接受靈敏度－線路衰減－連接衰減（dB）其中線路衰減＝光纜長度×單位衰減；
單位衰減與光纖質量有很大關系，壹般單模為0.4~0.5dB/km；多模為2~4dB/km。
連接衰減包括熔接衰減接頭衰減，熔接衰減與熔接手段和人員的素質有關，壹般熱熔為0.01~0.3dB/點；冷熔0.1~0.3dB/點；接頭衰減與接頭的質量有很大關系，壹般為1dB/點。系統衰減余量壹般不少於4dB。
5、核算不合格時，應視情況修改設計，然後再核算。這種情況有時可能會反復幾次。 第七部分 光纖光纜原理與應用（型號的識別方法）
分類的代號
GY 通信用室（野）外光纜 GS 通信用設備內光纜
GH 通信用海底光纜 GT 通信用特殊光纜
GJ 通信用室（局）內光纜 GW 通信用無金屬光纜
GR 通信用軟光纜 GM 通信用移動式光纜
註：第壹部分與第二部分之間：加強件（加強芯）的代號
加強構件指護套以內或嵌入護套中用於增強光纜抗拉力的構件：
無符號-金屬加強構件；G-金屬重型加強構件
F-非金屬加強構件；H-非金屬重型加強構件
（例如：GYTA：金屬加強芯；GYFTA：非金屬加強芯） 纜芯和光纜內填充結構特征的代號
光纜的結構特征應表示出纜芯的主要類型和光纜的派生結構，當光纜型式有幾個結構特征需要註明時，可用組合代號表示。 B 扁平形狀 C 自承式結構
D 光纖帶結構 E 橢圓形狀
G 骨架槽結構 J 光纖緊套塗覆結構
T 油膏填充式結構 R 充氣式結構
X 纜束管式（塗覆）結構 Z 阻燃
護套的代號
A 鋁-聚乙烯粘結護套 G 鋼護套
L 鋁護套 Q 鉛護套
S 鋼-聚乙烯粘結護磁 U 聚氨脂護套
V 聚氯乙烯護套 Y 聚乙烯護套
W 夾帶平行鋼絲的鋼-聚乙烯粘結護套
註：第四部分與第五部分之間：
其代號用兩組數字表示，第壹組表示鎧裝層，可以是壹位或兩位數字；第二組表示塗覆層，是壹位數字
鎧裝層代號
代號 鎧裝層
5 皺紋鋼帶
44 雙粗圓鋼絲
4 單粗圓鋼絲
33 雙細圓鋼絲
3 單細圓鋼絲
2 繞包雙鋼帶
0 無鎧裝層
塗覆層代號 代號 塗覆層或外套代號
1 纖維外被
2 聚乙烯保護管
3 聚乙烯套
4 聚乙烯套加覆尼龍套
5 聚氯乙烯套
光纜規格型號
A多模光纖
B單模光纖
B1.1（B1） 非色散位移型光纖 G652
B1.2 截止波長位移型光纖 G654
B2 色散位移型光纜 G653
B4 非零色散位移光纖 G655
註：多模光纖因模間色散的原因不能進行長距離光傳輸，幾乎被淘汰。
第八部分 光纖光纜原理與應用（障礙點的判斷與維修）
光纜線路常見的障礙現象和原因障礙點的查找 在端點或中繼站使用OTDR測試判斷光纜線路障礙點的方法步驟大致如下：
1）用OTDR測試出障礙點到測試端的大至距離。
2）當遇自然災害或外界施工等外力影響造成光纜阻斷時，查找人員根據機務人員提供的障礙地點。如非上述情況，則巡查人員就不容易從路面異樣找到障礙地點。此時，就必須按照OTDR測出的障礙點到測試端的距離，同原始測試資料進行核對，查出障礙點大概是處於哪個標石（或哪兩個接頭）之間，通過必要的換算後，再精確丈量其間地面長度，便可斷定障礙的具體位置。
3）倘若斷纖是由於光纜結構缺陷或光纖老化所致，用OTDR難以精確測出其斷點，只能測出障礙段落，則應換用壹段光纜。 障礙的修復 光纜線路發生障礙，必須分秒必爭，臨時調通電路或布放應急光纜臨時搶通電路，並應盡快組織力量進行修復。
1、應急搶修
（1）某壹方向光纜線路全部阻斷
按預定的電路調度方案，立即臨時調通全部電路或部份主要電路。
（2）某壹方向光纜線路個別光纖阻斷
光纖中如有備用光纖，或另有迂回電路，立即用備用光纖或迂回電路臨時調通障礙電路；光纜中如有備用光纖，無迂回電路，則按規定的調度原則處理，保證重要電路暢通，暫停次要電路。
（3）某壹方向光纜線路部分光纖阻斷
光纜中如有備光纖，除用備用光纖臨時調通電路外，可挑選無阻斷的光纖臨時配對，按照規定的調度原則和調度順序，臨時調通電路，倘若臨時配對的光纖還是不夠用，而無迂回電路，則暫停次要電路。
2、註意事項：
（1）以上光纖的臨時調度，必須由機線雙方***同商議調度方案報告上級主管部門批準後，在雙方密切配合下完成。
（2）按原線序配對的光纖，只要由兩端機務站按系統調度，倒換電路即可；光纖臨時配對使用的，則應在障礙點兩側中繼站內光分配架（或終端盒）的連接器上進行調接。
（3）如果主用光纖接有光衰耗器，而備用光纖未預接衰耗器，則在調用備用光纖時，也應接上相應的光衰耗器。光纖臨時配對用時也應當註意這個問題。
3、布放應急光纜
（1）布放應急光纜的條件
當某壹方向光纜線路全部阻斷，在全部電路或主要調通之後，可以考慮壹次性修復光纜，不必采用應急搶通電路。在沒有條件臨時調通電路，或臨時調通部分電路尚不能滿足大容量通信需要的情況下，應布放應急光纜，按照“電路調度制度”規定的調度原則和調度順序來搶通電路，臨時恢復通信，然後再重新選擇路由布放新光纜，進行正式修復。
（2）應急光纜布放範圍的確定
光纜遭受自然災害或外力影響發生阻斷障礙，壹般在測定障礙點大致位置後，根據路面異樣比較容易找到障礙點，便可確定應急光纜的布放範圍。但是，用OTDR在端點站或中繼站僅測出障礙點，是發生在哪兩個接頭之間，而不能確定障礙的具體位置時，就很難確定應急光纜的布放範圍。這時如有條件，可以在對端中繼站用OTDR進測試，把兩邊測試結果進行綜合分析，壹般可準確判斷出光纜斷點，如果沒有條件從兩個方向用OTDR測試，則可分別發下兩種情況進行處理：
A、 障礙點比較靠近某壹個接頭，應急光纜擬由這個接頭開始布放，就打開這個接頭，用OTDR在接頭處往障礙方向測試，這時測試的距離短，可較準確地測出障礙的具體位置，便可確定應急光纜布放到哪裏為止。
B、障礙點處於兩個接頭較居中的位置，不宜由某壹接頭處開始布放應急光纜，就必須進壹步判定障礙點的位置，在障礙點兩側布放壹段應急光纜。遇到這種情況，可采用逐步延伸試探法，查找障礙具體位置，即：在端站或中繼站用OTDR初步測出障礙點，在障礙點的前方挖出光纜，切斷某光纖進行復測，如發現障礙點尚不在切斷範圍之類，則應判斷出大致差多遠，再往前方挖出光纜，切斷另壹根光纖再復測壹次，直到障礙點納入切斷點之內，便可確定應急光纜的布放範圍。壹般復測兩次便可斷定障礙點的具體位置。
C、同型號光纜加速連接器應急搶修
另壹種光纜應急搶修方法，即使用與障礙光纜同壹型號的光纜作為應急搶修光纜，使用連接器（活接頭）加匹配液進行臨時接續，搶通電路。
4、正式修復
正式修復光纜線路障礙時，必須盡量保持通信，尤其不能中斷重要電路的通信，施工質量必須符合光纜線路建築質量標準與維護質量標準的要求。
正式修復光纜線路全阻障礙時，應註意以下問題：
（1）接頭盒或接頭附近的障礙，應利用接頭盒內預留光纖或接頭坑預留光纜進行修理，不必另增接頭。在障礙點附近有預留光纜時，應利用預留光纜進行接續，僅增加壹個接頭。
（2）需要用介入或更換光纜的方式正式修復光纜障礙時，應采用同壹廠家、同壹型號的光纜。
（3）介入或更換光纜的長度可由下面三個因素考慮：
A、考慮到正式修復光纜接續光纖時須由端站或中繼站使用OTDR監視，或者在日常維護工作中便於分辨鄰近兩個接續點的障礙；介入或更換光纜的最小長度必須滿足OTDR儀表的響應分辨率（兩點分辨率）要求，壹般宜大於100米。
B、考慮到不影響單模光纖在單壹模式穩態條件下工作，以保證通信質量，介入或更換光纜的最小長度應大於22米。
C、介入或更換光纜的長度，可參照（1）、（2）兩點的原則要求，結合實際情況綜合考慮，靈活掌握。如：在介入或更換光纜的附近已有接頭，應盡量把光纜延伸放至接頭處，僅增加壹個接頭。
5、介入或更換光纜，光纖割接的壹般順序：
（1）首先應按照“電路調度制度”規定的調度原則和調度順序機線雙方***同商定光纖割接方案，報上級主管部門批準。
（2）光纖割接過程應盡量不中斷電路（尤其不能中斷重要電路）。由應急光纜割接原新布放光纖，應首先接通備用光纜，用備用光纖作為替代線對，按原定的割接順序，逐對割接還原電路，以原障礙光纜中的完好光纖臨時配對調通電路，或原來光纜中無備用光纜的，應暫停次要電路，首先割接該系統的光纖作為替代的線對，然後再按原定的割接順序，逐對割接，還原電路。