光纜原理及應用(歷史)
1976年，美國貝爾研究所在亞特蘭大建成了第壹個光纖通信實驗系統，使用的是西方電氣公司制造的144光纖的光纜。1980年，多模光纖制成的商用光纜開始用於本地局間幹線和少數長途線路。1983年單模光纖制成的商用光纜開始在長途線路上使用。1988年，第壹條連接美國和英法的跨大西洋海底光纜成功鋪設，不久第壹條跨大西洋海底光纜建成。1978年，我國研制出自己的通信光纜，采用多模光纖，具有絞合芯結構。在上海、北京、武漢等地進行了實地測試。不久之後，它在本地電話網絡中作為局間中繼被試用。1984之後逐漸用於長途線路，開始使用單模光纖。與銅纜相比，通信光纜傳輸容量更大，中繼距離遠，體積小，重量輕，無電磁幹擾。從1976開始，發展成為長途幹線、本地幹線、海上和跨洋海底通信、局域網和專用網的有線傳輸線路骨幹，並開始向本地用戶環路分配網領域發展，為光纖到戶和寬帶綜合業務數字網提供傳輸線路。
光纖和光纜的原理及應用光纜是信息高速公路的基石)
光纜是當今信息社會各種信息網絡的主要傳輸工具。如果把互聯網叫做信息高速公路，那麽光纜網絡就是信息高速公路的基石——光纜網絡就是互聯網的物理路由。壹旦光纜損壞、堵塞，那個方向的“信息高速公路”就毀了。除了通常的電話、電報和傳真之外，通過光纜傳輸的信息也是大量傳輸的，如電視信號、銀行匯款、股市信息等等。目前長途通信光纜的傳輸方式已經從PDH發展到SDH，傳輸速率也從原來的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以開3萬片、12萬片。這麽大的傳輸容量，壹旦光纜堵塞，不僅會給電信部門造成巨大的損失，還會因為通訊不暢給群眾帶來很多不便，比如電腦用戶無法上網，股市無法知曉，銀行匯款無法進行，遠程訪問成為泡影，各種信息無法傳遞。在偏遠山區，壹旦光纜中斷，整個縣城甚至光纜沿線的幾個縣都會在通信上與世隔絕，成為孤島。給黨政軍機關和人民造成的損失是無法估量的。
第壹部分是光纜的原理和應用(理論和結構)
光及其特性1。光是壹種電磁波。
可見光的波長範圍是390~760nm(納米)。760nm以上的部分是紅外光，390nm以下的部分是紫外光。目前光纖應用有三種:850，1310，1550。
2.光的折射、反射和全反射。
由於光在不同物質中的傳播速度不同，當光從壹種物質發射到另壹種物質時，會在兩種物質的界面發生折射和反射。而且折射光的角度會隨著入射光的角度而變化。當入射光的角度達到或超過壹定角度時，折射光就會消失，所有入射光都會被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長的光有不同的折射角(即不同的物質有不同的折射率)，同壹種物質對不同波長的光有不同的折射角。光纖通信就是基於上述原理。光纖結構和類型1，光纖結構:
裸光纖壹般分為三層:中間的高折射率玻璃芯(芯徑壹般為50或62.5μm)，中間的低折射率石英玻璃包層(直徑壹般為125μm)，最外面的樹脂包覆層用於加固。
2.數值孔徑:
入射到光纖端面的光不能被光纖完全透射，只能透射壹定角度範圍內的入射光。這個角度稱為光纖的數值孔徑。光纖較大的數值孔徑有利於光纖的對接。不同廠家生產的光纖數值孔徑不同(at & amp；t轉彎).
3.光纖的類型:
A.根據光在光纖中的傳輸方式，可分為單模光纖和多模光纖。
多模光纖:中心玻璃芯較厚(50或62.5μm)，可傳輸多種模式的光。但是它的模間色散較大，限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨著距離的增加會更加嚴重。例如，600MB/KM的光纖在2KM處只有300MB帶寬。所以多模光纖的傳輸距離比較短，壹般只有幾公裏。單模光纖:中心的玻璃纖芯較細(纖芯直徑壹般為9或10μm)，只能傳輸壹種模式的光。所以它的模間色散很小，適合長距離通信，但是它的色散起主要作用，所以單模光纖對光源的光譜寬度和穩定性要求比較高，就是光譜寬度要窄，穩定性要好。
b、按最佳傳輸頻率窗口:常規單模光纖和色散位移單模光纖。
常規型:光纖廠商優化光纖在單壹波長的傳輸頻率，如1310nm。
色散位移型:光纖廠商優化光纖在兩個波長的傳輸頻率，如1310nm和1550nm。
c、按折射率分布:突變光纖和漸變光纖。
突變型:從光纖的中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。它具有低成本和高模間分散性。適用於短距離低速通信，
比如工業控制。但由於模式間色散較小，單模光纖都采用突變型。
漸變光纖:從光纖的中心纖芯到玻璃包層折射率逐漸降低，可以使高模光以正弦形式傳播，可以降低模間色散，增加光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高。現在的多模光纖多是漸變光纖。
4、常用光纖規格:
單模:8/125μm，9/125μm，10/125μ m。
多模:50/125μm，歐洲標準。
62.5/125μm，美國標準
工業、醫療、低速網絡:100/140μm、200/230μm m。
塑料:98/1000μm，用於汽車控制光纖的制造和衰減1，光纖制造；
目前，光纖的主要制造方法有:管內CVD(化學氣相沈積)、棒內CVD、PCVD(等離子體化學氣相沈積)和VAD(軸向氣相沈積)。
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。
固有: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，光纖中的部分光會因散射而損失，造成損耗。
擠壓:光纖受擠壓時輕微彎曲造成的損耗。
雜質:光纖中的雜質對光纖中傳播的光的吸收和散射造成的損耗。
非均勻性:光纖材料折射率不均勻造成的損耗。
對接:光纖對接造成的損失，如:軸線不同(要求單模光纖同軸度小於0.8μm)，端面不垂直於軸線，端面不平整，對接直徑不匹配，焊接質量差。光纖的優點是1，光纖的通帶很寬。理論上可以達到30億MHz。
2.沒有中繼的路段長，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。比如900對雙絞線21千電話線，直徑3英寸，重量8噸/公裏。通信量十倍的光纜，直徑0.5英寸，重量450P/KM。
5、光纖通信不帶電，使用安全，可在易燃易爆場所使用。
6、使用環境溫度範圍廣。
7、化學腐蝕，使用壽命長。第二部分光纖光纜的原理及應用(光纖光纜知識)光纖光纜的制造工藝壹般分為以下幾道工序:
1.光纖的篩選:選擇傳輸特性優良、張力合格的光纖。
2.光纖染色:應使用標準全色譜進行識別，要求在高溫下不褪色、不遷移。
3.二次擠壓:選擇彈性模量高、線膨脹系數低的塑料，擠壓成壹定尺寸的管材，光纖摻入並填充防潮防水凝膠，最後存放數日(不少於兩天)。
4.光纜絞合:多根擠壓光纖與加強單元絞合在壹起。
5.擠壓光纜外護套:給絞合的光纜加壹層護套。光纜類型為1。根據敷設方式，有自承式架空電纜、管道光纜、鎧裝埋地光纜和海底光纜。
2.根據光纜結構，有集束光纜、絞合光纜、緊束光纜、帶狀光纜、非金屬光纜和分支光纜。
3.按用途分有:長距離通信光纜、短距離室外光纜、混合光纜、建築用光纜。第三部分是光纖光纜的原理及應用(光纜的施工)
光纜的室外施工；
長距離光纜鋪設最重要的是選擇合適的路徑。這裏的最短路徑不壹定是最好的，還有土地的使用權，豎立或者掩埋的可能性等等。
必須有非常完整的設計和施工圖紙，以便施工和以後的檢查方便可靠。在施工過程中，始終註意不要使光纜承受重壓或被硬物刺傷。
光纜轉彎時，其轉彎半徑比光纜本身直徑大20倍。
1，室外架空電纜施工:
壹、吊線吊架空方式，這種方式簡單便宜，在中國應用最廣，但鉤吊、整理比較費時。
b、吊線纏繞架空方式，這種方式更穩定，維護工作量少。但是妳需要壹個特殊的裝訂機。
c、自立式架空方式，對線路幹線要求高，施工維護難度大，成本高，目前國內很少采用。
d、架空、光纜導向線幹燥處必須加導向裝置，並避免光纜拖地。拉光纜時註意減少摩擦。每個主幹都要留壹段光纜用於伸縮。
e、註意光纜中金屬物體的可靠接地。尤其是山區、高壓電網地區以及很多地區，壹般每公裏有三個接地點，甚至選用非金屬光纜。
2、室外管道光纜施工:
A.施工前，檢查管線占用情況，清理並放置塑料子管，同時放入牽引線。
b、計算鋪設長度，壹定要有足夠的預留長度。
c、壹次布放長度不宜過長(壹般為2KM)，布線應從中間開始向兩側牽引。
d、光纜牽引壹般不超過120kg，且應牽引光纖加強芯部分，並做好光纜頭防水加強處理。
e、光纜的引入和引出應配有下遊裝置，不允許直接拖地。
f、管道光纜還應註意可靠接地。
3.直埋光纜的敷設:
a、直埋光纜溝深度應按標準開挖，標準見下表:
b、不能在架空或鉆孔的地方挖管溝埋設管道。
c、溝底應平整堅實，必要時可預填壹部分沙子、水泥或支撐物。
d、鋪設時可采用人工或機械牽引，但要註意導向和潤滑。
e、鋪設完成後，應盡快將回填土覆蓋並壓實。
4.建築物內光纜的鋪設:
a、垂直敷設時，要特別註意光纜的承重問題。壹般光纜每兩層固定壹次。
b、光纜穿過墻壁或樓板時，要加保護塑料管帶口保護，並要用阻燃填充物填充管子。
c、也可以提前在建築物內鋪設壹定數量的塑料管，以後要應用光纜時再使用牽引或真空法布裏光纜。第四部分是光纖光纜的原理及應用(選型)。光纜的選擇不僅要根據光纖芯數和光纖類型，還要根據光纜的使用環境。
1.室外光纜直埋時，應選擇鎧裝光纜。架空時，可選用黑色塑料外護套、帶兩根或多根加強筋的光纜。
2.選擇建築用光纜時應註意阻燃性、毒性和煙霧的特性。壹般在管道或強制通風場所可選擇阻燃但冒煙的類型，在暴露環境中應選擇阻燃無毒無煙的類型。
3.在建築物內垂直敷設電纜時，可以選擇絞合光纜；可分支光纜可用於水平布線。
4.如果傳輸距離小於2km，可以選擇多模光纜；如果超過2km，可以使用中繼或者單模光纜。
直埋光纜埋深標準
鋪設面積或土壤深度(m)備註
普通土(硬土)≥1.2
半石質(砂土、風化石)≥1.0
全石≥0.8，從溝底墊10cm細土或沙土。
流沙≥0.8
郊區、村鎮≥1.2
城市人行道≥1.0
從道碴底部或從路面穿越鐵路、公路≥1.2。
溝、渠、塘≥1.2
農田排水溝≥0.8
第五部分是光纜的原理和應用(連接和檢測)
光纜的連接
方法主要包括永久連接、緊急連接和活動連接。
1，永久光纖連接(也叫熱熔):
這種連接是通過放電的方式熔化並連接兩根光纖的連接點。壹般用於長距離連接，永久或半永久固定連接。其主要特點是連接衰減是所有連接方式中最低的，典型值為0.01~0.03dB/點。但連接時需要特殊設備(焊機)和專業人員操作，連接點也需要特殊容器保護。
2、緊急連接(也稱冷熔):
應急連接主要采用機械和化學的方法將兩根光纖固定和粘接在壹起。這種方法的主要特點是連接快速可靠，典型的連接衰減為0.1~0.3dB/點。但是連接點長期使用會不穩定，衰減會大大增加，所以只能短時間應急使用。
3.活動連接:
移動連接是利用各種光纖連接器(插頭、插座)將站或站與光纜連接起來的方法。這種方法靈活、簡單、方便、可靠，常用於建築物內的計算機網絡布線。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，在光纖出現故障時找出故障點。檢測方法很多，主要分為手工簡易測量和精密儀器測量。
1，簡單手動測量:
這種方法壹般用於快速檢測光纖的通斷，並在施工中對光纖進行區分。它是用壹個簡單的光源從光纖的壹端註入可見光，從另壹端觀察哪壹個發光來實現的。這種方法雖然簡單方便，但不能定量測量光纖的衰減和斷點。
2、精密儀器測量:
使用光功率計或光時域反射計(OTDR)對光纖進行定量測量，可以測量光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可以測量光纖的斷點位置。這種測量可用於定量分析光纖網絡故障的原因和評估光纖網絡產品。第六部分光纖光纜的原理與應用(應用與系統設計)光纖的應用現在已經發展到壹個信息社會，聲音、圖像、數據等信息的交換量非常大。以前的通信手段已經不能滿足現在的要求，而光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無中繼長距離等優點被廣泛應用。其應用領域涵蓋通信、交通、工業、醫療、教育、航空航天、計算機等行業，並向更廣、更深層次發展。光和光纖的應用正在給人類生活帶來深刻的影響和變化。光纖網絡系統的設計壹般遵循以下步驟:
1.先搞清楚要設計什麽樣的網絡，它的現狀，為什麽要用光纖。
2、根據實際情況，選擇合適的光纖網絡設備、光纜、跳線等物品進行連接。選擇應該以可獲得性為基礎，然後根據性能、價格、服務、產地和品牌來確定。
3.根據客戶的要求和網絡類型確定線路的走向，並繪制接線圖。
4.當線路較長時，需要計算系統的衰減裕度，可按下式進行:
衰減余量=發射光功率-接收靈敏度-線路衰減-連接衰減(dB)，其中線路衰減=電纜長度×單位衰減；
單位衰減與光纖質量密切相關，平均單模為0.4 ~ 0.5 dB/km。多模為2～4dB/km。
連接衰減包括焊接衰減接頭衰減，與焊接手段和人員素質有關。壹般熱熔為0.01~0.3dB/點。冷融0.1~0.3dB/點；接頭衰減與接頭質量有很大關系，壹般為1dB/點。系統的衰減裕度壹般不小於4dB。
5.如果核算不合格，應在核算前酌情修改設計。這種情況有時可能會重復幾次。第七部分光纖光纜原理及應用(模式識別法)
分類代碼
GY通信機房(場)光纜GS通信設備光纜
GH通信海底光纜GT通信專用光纜
GJ通信機房(辦公室)光纜GW通信用無金屬光纜
GR通信用柔性光纜和GM通信用移動光纜
註:第壹部分和第二部分之間:鋼筋代號(鋼筋芯)
加強件是指位於護套內部或嵌入護套中以增強光纜抗拉強度的構件；
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型非金屬重型加強構件
(例如:GYTA:金屬加強芯；GYFTA:電纜芯線和光纜填充結構特性規範。
光纜的結構特征應表明纜芯的主要類型和光纜的衍生結構。當需要表示光纜類型的幾種結構特征時，可用組合碼表示。b扁平形c自支撐結構
d光纖帶結構e橢圓形狀
g骨架槽結構j光纖緊套塗層結構
測試軟膏填充結構或充氣結構
x-電纜束管狀(塗層)結構Z阻燃劑
護套的代號
鋁-聚乙烯粘合護套G鋼護套
l鋁護套q鉛護套
不銹鋼-聚乙烯粘結磁保護U型聚氨酯護套
v聚氯乙烯護套y聚乙烯護套
平行鋼絲w鋼-聚乙烯粘合護套
註:在第四部分和第五部分之間:
它的代號用兩組數字表示，第壹組代表裝甲層，可以是壹位數或兩位數；第二組代表塗層，是壹個數字。
裝甲層代碼
代碼鎧裝層
5波紋鋼帶
44雙粗圓鋼絲
4單根粗圓鋼絲
33雙細圓鋼絲
3根單根細圓鋼絲
2個纏繞的雙層鋼帶
0無裝甲層
塗層代碼塗層代碼或塗層代碼
1纖維外層被
2聚乙烯保護管
3聚乙烯套管
4聚乙烯套管覆蓋尼龍套管
5 PVC套管
光纜規格和型號
多模光纖
b單模光纖
B1.1(B1)非分散位移光纖G652
B1.2截止波長移位光纖G654
B2色散位移光纜G653
B4非零色散位移光纖G655
註:多模光纖由於多模色散無法進行長距離光傳輸，幾乎被淘汰。
第八部分光纖光纜原理及應用(障礙物的判斷與維護)
光纜線路常見障礙及原因發現障礙在端點或中繼站用OTDR測試判斷光纜線路障礙的方法和步驟大致如下:
1)用OTDR測試障礙點到測試端的最大距離。
2)當光纜因自然災害或外部施工等外力影響而受阻時，搜尋人員應找出維護人員提供的障礙物位置。如果不是這樣，檢查人員就不容易從路面找到障礙物位置。這時候就需要根據OTDR測得的距離障礙物點的距離，與原始測試數據進行核對，找出障礙物點位於哪壹個地標(或哪兩個關節)之間，經過必要的換算後再精確測量地面長度，從而確定障礙物的具體位置。
3)如果斷纖是光纜結構缺陷或光纖老化造成的，用OTDR很難準確測量其斷點，只能檢測到障礙段，那麽就要更換壹段光纜。障礙修復當光纜線路出現障礙時，要爭分奪秒，臨時接通電路或調配應急光纜臨時搶通電路，組織力量盡快修復。
1，緊急搶修
(1)壹個方向的所有光纜線路都被阻斷。
根據預定的電路調度方案，所有電路或壹些主電路被立即和臨時接通。
(2)某壹方向光纜線路的個別光纖堵塞。
如果光纖中有備用光纖，或有另壹條迂回電路，立即使用備用光纖或迂回電路臨時接通障礙電路；如光纜中有備用光纖且無迂回電路，應按規定的調度原則處理，保證重要電路暢通，暫停二次電路。
(3)光纜線路的部分光纖在某壹方向受阻。
如果光纜中有備用光纖，除了使用備用光纖臨時接通電路外，還可以根據指定的調度原則和順序，選擇無阻塞光纖臨時接通電路。如果臨時配對的光纖仍然不夠，沒有迂回電路，二次電路將被暫停。
2.註意事項:
(1)以上光纖的臨時調度，必須在調度方案報經雙方上級批準後，在雙方密切配合下完成。
(2)只要光纖按原線路順序配對，電路就可以由兩端的維護站根據系統調度進行倒換；如果光纖用於臨時配對，應在障礙點兩側的中繼站中的光纖配線架(或接線盒)的連接器上進行調整。
(3)如果主用光纖連接了光衰減器，備用光纖沒有預連接衰減器，調用備用光纖時也要連接相應的光衰減器。使用臨時光纖配對時也要註意這個問題。
3、鋪設應急光纜
(1)敷設應急光纜的條件
當某壹方向的光纜線路全部阻塞時，在所有電路或總開關接通後，考慮壹次性修復光纜，不必使用應急搶通電路。當沒有條件臨時接通電路，或部分電路不能滿足大容量通信需要時，應部署應急光纜，按照電路調度系統規定的調度原則和順序搶通電路，暫時恢復通信，然後重新路由和部署新光纜，進行正式搶修。
(2)應急光纜範圍的確定。
當光纜被自然災害或外力阻擋時，壹般在確定障礙點的大致位置後，根據陌生的路面更容易找到障礙點，進而確定應急光纜的鋪設範圍。而當用OTDR只測量末端站或中繼站的障礙點，出現哪兩個接頭，無法確定障礙的具體位置時，就很難確定應急光纜的部署範圍。這時候如果有條件，可以用OTDR在對面中繼站進入測試，綜合分析兩邊的測試結果，這樣就可以大致準確的判斷出光纜的斷點。如果沒有條件使用OTDR從兩個方向進行測試，可以發送兩種情況進行處理:
a、障礙點靠近壹個接頭，應急光纜計劃從這個接頭敷設。只要打開這個關節，用OTDR在關節處的障礙物方向測試。此時測試距離短，可以準確測出障礙物的具體位置，從而確定應急光纜的鋪設位置。
b、障礙點在兩個接頭中間，不宜在壹個接頭處開始鋪設應急光纜，需要進壹步確定障礙點的位置，在障礙點兩側鋪設壹段應急光纜。在這種情況下，可以用逐步試湊法找出障礙物的具體位置，即在終端站或中繼站用OTDR初步探測出障礙物點，在障礙物點前挖出光纜，切斷壹根光纖進行復測。如果發現障礙點不在截止範圍內，就要確定大概的距離，然後從前方挖出光纜，再切斷壹根光纖重新測試，直到障礙點包含在截止範圍內，這樣就可以確定應急光纜的布局。壹般重復測量兩次就可以確定障礙點的具體位置。
c、同類型光纜加速連接器緊急維修
另壹種光纜應急搶修方法是使用與障礙光纜相同型號的光纜作為應急搶修光纜，使用臨時連接用的連接器(活動接頭)和匹配液搶電路。
4.正式修理
正式修復光纜線路障礙時，必須盡可能保持通信，特別是重要電路的通信不能中斷，施工質量必須符合光纜線路施工質量標準和維護質量標準的要求。
正式修復光纜線路總電阻障礙時，應註意以下問題:
(1)接線盒或接頭附近的障礙物應利用接線盒內預留的光纖或接頭坑內預留的光纖進行修復，不需要額外的接頭。障礙點附近有預留光纜時，應采用連接，只增加壹個連接器。
(2)需要通過介入或更換光纜的方式正式修復光纜障礙時，應采用同廠家同型號的光纜。
(3)介入或更換光纜的長度可考慮以下三個因素:
a、考慮到終端站或中繼站有必要使用OTDR監控連接光纖的光纜正式修復，或者在日常維護工作中便於區分相鄰兩個連接點之間的障礙物；介入或更換光纜的最小長度必須滿足OTDR儀器響應分辨率(兩點分辨率)的要求，壹般應大於100m。
b、考慮到不影響單模光纖工作在單模穩態條件下保證通信質量，介入或更換光纖的最小長度應大於22米。
c、介入或更換光纜的長度，可參照(1)和(2)的原則要求，結合實際情況，綜合考慮，靈活掌握。例如，如果在插入或替換光纜的附近有壹個現有的連接器，則光纜應盡可能延伸到連接器，並且只增加壹個連接器。
5、介入或更換光纜、光纖割接的壹般順序:
(1)首先，根據電路調度系統規定的調度原則和順序，雙方商定光纖割接方案，並報上級主管部門批準。
(2)光纖拼接過程中應盡量不中斷電路(尤其是重要電路)。當原有新敷設的光纖被應急光纜切斷時，應先連接備用光纜，備用光纖作為替換對。按照原切割順序，逐個切割恢復回路，臨時配對原障礙光纜中的完好光纖調整回路，或原光纜中無備用光纜，暫停二次回路。首先要把這個系統的光纖作為替換對進行切割，然後按照原來的切割順序壹根壹根的切割電路。