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幾種新結構的4芯室內光纜

摘 要：
文章首先綜述了幾種新結構的4芯室內光纜，其次推測出4芯室內光纜結構的變化趨勢.
關鍵詞：
4芯室內光纜；結構；材料
眾所周知，光纖通信硬件是由光纖、光器件和系統(tǒng)設備3大部分組成的.在實際工程中光纖是以光纜形式應用的.光纜作為光纖的具體應用形式，包含著兩重含義：(1) 可以用不同品種的光纖制成同一結構的光纜，供不同層次的網(wǎng)絡使用；(2) 可以用不同的材料制成不同結構的光纜來滿足不同應用場所的需要.自20世紀80年代初至今，光纜應用場所經(jīng)歷了從核心網(wǎng)到城域網(wǎng)、接入網(wǎng)的發(fā)展過程,未來將再度向著家庭桌面延伸或者由室外向室內發(fā)展.在光纖發(fā)展的同時，4芯室內光纜無論是從材料選擇、結構優(yōu)化和制造工藝，還是從應用場所、鋪設方式等方面都得到了長足的發(fā)展.
然而，近年來全球經(jīng)濟發(fā)展步伐緩慢，光纜建設工程數(shù)量減少，國內外出現(xiàn)了光纖、光纜供過于求的局面.特別是2002年國內光纜市場競爭十分激烈.光纜競爭的具體b體現(xiàn)形式是價格.正是光纜的價格和鋪設方式等因素，促使聰明的光纜制造商在確保光纜的基本光傳輸性能和機械性能的基礎上，通過設計新結構的4芯室內光纜，積極采用新的光纜材料等具體措施來達到降低4芯室內光纜成本和施工費用的目的.
為此，本文作者在閱讀了2002年11月18～21日在美國佛羅里達州召開的第51屆國際線纜會的會議論文集的基礎上，通過分析幾種新4芯室內光纜的結構和性能之后，推測出4芯室內光纜結構的發(fā)展趨勢，供廣大光纜制造商和用戶參考.
1結構設計
光纖通信中常用的光纖是由石英玻璃制成的.盡管石英玻璃光纖具有優(yōu)良的物理和化學性能，但是石英玻璃光纖的脆性，使其在由預制棒拉成光纖的過程中會在光纖表面產生一些微裂紋.光纜結構設計的關鍵就是要想方設法保證光纖表面產生的一些微裂紋不會受到外界環(huán)境機械應力和潮氣的作用，否則光纖上的微裂紋會擴展甚至引起疲勞斷裂.如果光纜結構設計不合理，材料選擇不恰當，那么光纜受到的外界環(huán)境機械應力和潮氣會使光纖上的微裂紋擴展甚至引起疲勞斷裂.光纜中的光纖斷裂就意味著光纜線路出現(xiàn)光信號傳輸中斷故障，進而會導致整個光纖通信系統(tǒng)業(yè)務中斷.因此，光纜的結構設計就是要選擇合理的結構和優(yōu)質的材料來有效地保護光纜中的光纖不受外界環(huán)境機械應力和潮濕氣體的直接作用.在4芯室內光纜的設計、生產和應用的發(fā)展過程中，人們逐漸認識到4芯室內光纜研究的5個主要問題是：（1） 一定要按照光纜應用的實際場所的具體情況、敷設方法來設計光纜結構.（2） 光纜中所用的各種材料應該賦予光纜必要的機械性能和環(huán)境性能，如護套料給光纜以耐摩擦性能、阻水性能，油膏給光纜以良好的加工、阻水性能，金屬加強件、金屬復合帶為光纜提供耐外界環(huán)境機械應力作用的性能.（3） 特種光纜的特殊性能是由特殊材料賦予的，如尼龍12、無鹵阻燃護套料、耐電痕護套料分別賦予光纜防白蟻、無鹵阻燃、耐電痕作用的性能.（4） 用先進的制造設備和良好的生產技術來制造優(yōu)質的光纜.（5） 設法建立一整套適用于檢測各種不同結構光纜性能的科學合理的試驗方法.
現(xiàn)在，大多數(shù)4芯室內光纜都是松套光纜.究其原因是松套光纜具有3大優(yōu)點：（1） 松套管能夠為光纖提供初級保護；（2） 松套管可以容納阻水油膏；（3） 松套管可為光纖提供合適的余長，使光纖處在松疏狀態(tài).松套光纜按照纜芯可以容納的纖芯數(shù)的多少和纜芯的剖面結構形狀可以分為3種基本結構形式：中心管式光纜、層絞式光纜和骨架式光纜.
今天，作為4芯室內光纜制造廠商和用戶都十分熟悉光纜是由光纖和各種材料共同組成的.光纜的傳輸性能是由光纖的品種及其性能決定的，而光纜的機械性能和環(huán)境性能是由光纜材料的內在質量與制造工藝技術水平?jīng)Q定的.按照材料在光纜中所起的作用不同，可以將光纜材料分為3種：加強材料、阻水材料和特殊材料.加強材料為光纜提供良好的抗拉、耐側壓、抗沖擊和耐彎曲等機械性能.光纜中常用的加強材料有磷化鋼絲、不銹鋼絲、玻璃鋼棒和芳綸紗等.阻水材料賦予光纜完好的密封阻水性能.用作光纜的阻水材料有阻水油膏、阻水帶、阻水紗、金屬-塑料復合帶和護套料等.特殊材料給予光纜特殊性能，如阻燃、耐電痕等.
筆者認為新結構的4芯室內光纜變化要解決的主要問題是：（1） 積極選擇新的材料，為研究新的光纜結構奠定物質基礎；（2） 減小光纜尺寸，降低光纜重量，節(jié)約光纜材料（降低光纜成本，提高施工速度）；（3） 采用干式結構，縮短接續(xù)時間，節(jié)省施工費用.
2新結構的4芯室內光纜
2.1小直徑、輕重量光纜
一般評價光纜質量優(yōu)劣的性能包括：光傳輸性能、機械性能和環(huán)境性能.光纜的光傳輸性能是由光纜中采用的光纖類型所決定的.光纜的機械性能和環(huán)境性能則取決于光纜結構、選用的材料種類及其質量、光纜制造技術水平.
針對目前光纖通信工程中，光纜結構發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出以管道光纜為主，直埋光纜和室外架空光纜為輔的格局.人們自然會想是否可以將對光纜結構的重型保護移植到管道上或選擇其他的光纜材料，這樣做既可以降低光纜成本（減小光纜尺寸，降低光纜重量），又可以節(jié)約施工費用（節(jié)約管道空間和施工更簡便）.美國OFS BrightWave Carrollton的Richard.G.Gravely的論文[1]指出減小松套管光纜尺寸和重量的辦法是：(1) 在保證光纜耐低溫彎曲和機械性能穩(wěn)定的前提下，設法減小松套管和中心加強件的尺寸；(2) 減小護套和皺紋金屬覆膜帶厚度.這種方法適用于全介質單層護套光纜、輕型鎧裝光纜（單層護套、單層鎧裝）、鎧裝光纜（雙層護套、單層鎧裝）和短跨度接入ADSS光纜.例如，他們研制的144芯單層護套小直徑管道光纜的直徑僅為13.4 mm，而典型商用144芯單層護套管道光纜的直徑為18.8 mm.表1給出了與傳統(tǒng)光纜相比，直徑小、重量輕的光纜的直徑、重量降低的百分比數(shù)值.

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