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第五章光缆和光纤通信器件第五章光缆和光纤通信器件第五章光缆和光纤通信器件第五章光缆和光纤通信器件5.1光纤的温度特性和机械特性5.2光缆的结构和种类5.3无源光器件5.4发光二极管器件简介5.5半导体激光二极管器件5.6电检测器件5.7其它新型光通信器件简介5.15.1光纤的温度特性和机械特性光纤的温度特性和机械特性1光纤的温度特性通常情况下，光纤的特性受温度影响不大，但是在温度很低时，损耗随温度降低而增加，尤其是在温度非常低时，损耗急剧增加，所以高寒地区工作的光缆应注意到这个特性。产生这种现象的原因是光纤的热膨冷缩。构成光纤的二氧化硅(SiO2)的热膨胀系数很小，在温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程中必须经涂覆和加上一些其他构件，涂覆材料及其他构件的膨胀系数较大，当温度降低时，收缩比较严重，所以当温度变化时，材料的膨胀系数不同，将使光纤产生微弯，尤其表现在低温区。随着温度的降低，光纤的附加损耗逐渐增加，当温度降至-55℃左右，附加损耗急剧增加。因此，在设计光纤通信系统时，必须考虑光缆的高、低温循环试验，以检验光纤的损耗是否符合指标要求。2光纤的机械特性目前构成光纤的材料是SiO2，要被拉成125μm的细丝。在拉丝过程中，光纤的抗拉强度约为10～20kg/mm2如拉丝后立即在光纤表面进行涂覆，抗拉强度可达400kg/mm2。这里所说光纤的强度是指抗张强度，当光纤受到的张力超过它的承受能力时，光纤就将断裂对于光纤抗断强度，它和涂覆层的厚度有关，当涂覆厚度为5～10μm时，抗断强度为330kg/mm2只有强度符合要求的光纤才能用来成缆。5.25.2光缆的结构和种类光缆的结构和种类由光纤的温度特性和机械特性可知光纤必须制作成光缆才能使用。光缆线路在长期使用中，必须经受敷设安装和长期维护运用的考验。因此，对光缆有如下基本要求：①不能因成缆而使光纤的传输特性恶化；②在成缆过程中光纤不断裂；③缆径细、重量轻；④便于施工和维护1光缆的基本结构光缆由缆芯、加强元件和外护层组成。(1)缆芯缆芯由光纤芯线组成，它可分为单芯和多芯两种。二次涂覆主要采用下列两种保护结构：①紧套结构②松套结构两种保护结构如图5-2-1所示(2)加强元件光纤材料比较脆，容易断裂，为了使光缆便于承受敷设安装时所加的外力等，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——增强塑料(FRP)等。(3)护层光缆的护层主要是对已经成缆的光纤芯线起保护作用，避免由于外部机械力和环境影响造成对光纤的损坏。2光缆的种类(1)层绞式光缆(2)单位式光缆(3)骨架式光缆(4)带状式光缆3几种新型光缆简介(1)常规光缆长途通信光缆线路广泛使用的是G·652常规单模光缆。这种光缆的光纤损耗在λ=1.55μm附近时最小，但色散较大约为18ps/(nm·km)；在λ=1.31μm损耗较小，约0.35dB/km色散几乎为零。(2)色散位移光缆色散位移光缆即是由色散位移光纤DSF构成的光缆。DSF是使单模光纤的材料色散和波导色散相互补偿，在1.55μm附近总色散为零。色散位移光缆可以实现光纤通信系统的大容量，超长距离的传输。(3)非零色散光缆它是由非零色散光纤NZDF构成的光缆。在波分复用WDM技术中，DSF由于光纤的非线性效应而产生四波混频等现象。为了解决这个问题设计一种新型光缆。非零色散光纤NZDF，光纤工作波长在1.54～1.565μm范围内，色散值不为零，但这个值较小约为1.0～4.0ps/(km·nm)。和常规光纤相比，在这个波长范围内，色散和损耗都比较小，所以可以实现超长距离的传输，又可以采用WDM技术。(4)色散平坦光缆利用WDM技术，为了挖掘光纤的潜力，充分利用光纤的有效带宽，在1.3～1.6μm的波长范围内，都能够保持低损耗和低色散，在相对比较宽的范围内得到平坦的低色散特性，设计一种新型光纤——色散平坦光纤DFF。由DFF构成的光缆即是色散平坦光缆。DFF也是通过改变光纤的折射率的方法实现在1.3～1.6μm波长范围内的平坦的低色散。5.35.3无源光器件无源光...