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光缆的结构特性

浏览:7870  来源:通信人在线  日期:2023-03-02

光缆是依靠其中的光纤提供信道来传递信息的。经过一次涂覆和二次涂覆的光纤虽然具有一定的抗张强度,但仍较脆弱,经不起弯折、扭曲和侧压力的作用。为了能使光纤用于多种环境下,又便于敷设施工,必须将光纤和其它元件组合起来构成一体,这种组合体就是光缆。

光缆的基本结构一般由缆芯、加强构件、填充物和护层等几部分组成,另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。

1、缆芯

为了进一步保护光纤,提高光纤的强度,一般将带有涂覆层的单根光纤再套上一层塑料层,通常称为套塑,套塑后的光纤称为光纤芯线。根据使用条件和用户要求,套塑可分为紧结构和松结构,其特点如下表1所示。目前使用的光缆多为松结构光缆。

1:紧结构和松结构的特点

紧结构包括绞合结构和带状结构两种;松结构包括绞合结构、带状结构及骨架式结构三种。将套塑后且满足机械强度要求的单根或多根光纤芯线以不同形式组合在一起称为缆芯。

对于多芯光缆,一般是由以上几种基本结构(紧结构、松结构)为单位组成单元式结构,或在松结构的一个套管(松套管)中或一个骨架槽中放入多根光纤绞合而成,目前常用的几种结构的光缆如图1所示。

1:光缆各种的结构

绞合型光缆是紧结构光缆的主要形式,它是将光纤以一定的节距绞合成缆,并紧紧地包在塑料之中。这种结构的光缆一般都是以中心强度元件来承受张力,用低线性膨胀系数的加强构件来限制因温度变化引起的光纤纵向压缩应变,从而达到改善光纤特性的目的。用这种结构制成光缆单元,再把这些单元绞合成缆,可制成高密度的多芯光缆。

骨架式光缆是松结构光缆中最典型的一种。由于光纤在缆(松套管)中是“自由”的,有一定的“伸缩”余地,所以当光缆受到张力或侧压力时,光纤本身并不会受到应力的影响,避免了光纤的微弯。同时,这种结构中的光纤不直接受侧向力的作用,使得光缆具有优异的抗冲击性能,并且成缆引起的微弯损耗较小。

带状结构的光缆是将多根光纤排列成行制成带状光缆单元,然后再把若干条带状单元按一定的方式排列扭绞成缆的。这种结构光缆的特点是空间利用率高,光纤容易处理和识别,可做到多根光纤一次接续,但制造工艺复杂,加工引起的微弯损耗及光缆的温度特性较难控制。

不管是紧结构的光缆,还是松结构的光缆,都可以使光纤保持成缆前的传输性能,满足使用要求。松结构光缆可以使光纤在缆中完全不受力,从而确保光纤的使用寿命,不过松结构的光纤比较容易受潮气的侵袭,因而需用挡潮复合物(石油膏)填充到光纤周围。紧结构光缆中的光纤容易受到外力的作用,因而影响使用寿命,但光纤由于有塑料的紧密保护,不易受潮气影响。

2、加强构件

加强构件用来增强光缆的抗拉强度,提高光缆的力学性能。在机械特性方面,光缆中的加强构件应具备如下表2所列条件。

2:加强构件应具备的条件

根据上表条件,光缆中的加强元件一般多采用镀锌钢丝、钢丝绳、不锈钢丝和带有紧套聚乙烯垫层的镀锌钢丝绳。为了防止强电和雷击的影响,也可采用芳纶丝或玻璃增强塑料(FRP)。使用的芳纶丝束有国产的芳纶14或美产的Kevlar-49

加强构件一般位于光缆的中心,因而也称为中心加强构件。加强构件外面通常要挤包或绕包一层塑料,以保证与光纤接触的表面光滑并具有一定的弹性。

3、护层结构

光缆的护层主要用来保护缆芯,使缆芯免受外界机械作用和环境的影响。在结构上,光缆的外护层结构与电缆的外护层基本一致,不同的护层结构适用于不同的敷设方式。

光缆的护层分为外护层和护套两部分,护套用来防止钢带、加强构件等金属构件直接与缆芯接触而造成损伤;外护层则用于进一步增强光缆的保护作用。

用于管道敷设的光缆,一般具有一层铝-聚乙烯护套。在填充式结构的光缆中,还可以采用聚乙烯护套。

用于直埋敷设的光缆,一般采用“内护层+外护层+外被层”的防护结构。常用的外护层有粘接皱纹钢套、双钢带或单细圆钢丝铠装。

用于海底敷设的光缆,采用迭层铝-聚乙烯(LAP)护层、单细圆钢丝铠装和聚乙烯护套。用于较大河流敷设的光缆,则采用粘接护套和铝护层双层结构,再加上双粗圆钢丝铠装和麻被层,以提高机械强度和防腐性能。

4、填充结构

为了提高光缆的防潮性能,在光缆缆芯的空隙中注满填充物(油膏),以有效地防止潮气进入光缆。用于填充的复合物应在60下不从光缆中流出,在光缆允许的最低工作温度下不使光缆的低温弯曲特性恶化。

5、示例

下表5列出了二十多种常用的、典型的光缆名称、型号及使用场合,供使用中参考。

5:常用典型的光缆名称、型号及使用场合

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