光纤通信技术第3章光缆

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1、第3章光缆学习目标1.了解光纤存在的缺陷。2.掌握光缆的设计原则。3.理解光缆的分类意义和方法。4.掌握各种光缆的结构特点5.掌握性能是评判光缆质量准则知识要点3.1光缆设计原则3.1.1保护光纤1.保护作用光缆是光纤的实际应用形式。光缆的结构如此繁多源于光纤应用的场所的环境条件多变。从材料科学角度得知，石英玻璃是脆性材料，其表面会存在一定的微裂纹，这些微裂纹本身对外界的机械应力和水的作用非常敏感。因为机械应力会使光纤发生疲劳断裂，水渗入光纤会在1383nm波长引起很大的衰减，使光纤通信系统的光传输质量劣化，同时水侵蚀光纤

2、表面的微裂纹，也会使光纤发生疲劳断裂，所以光缆的设计的使命就是要确实做到使光缆中的光纤免遭机械应力和水的作用。2.考虑因素光缆设计时要考虑的各种因素以下：（1）抗拉强度在光缆的安装中，例如，将光缆拉过管道时，光缆应该具有大的抗拉强度。当光缆吊在一个垂直的管道中，或者在光缆被悬挂在电线杆之间，或者当光缆被安装在海底时，光缆中的抗拉加强件应能够承受光缆的自重。悬挂在电线杆之间的光缆也会受到严重的覆冰和风载的作用。（2）耐压光缆使用中经常会受到大的径向压力作用。过大的径向压力可能会压断玻璃光纤。一些直埋光缆中的光纤要能够经受住大

3、型交通工具（如汽车、拖拉机等）正好停在或驶过其上的压力作用。（3）防止过小弯曲在光缆敷设期间，急剧的小弯曲会出现两个问题：其一是在弯曲处产生光的辐射损耗，其二是光纤可能发生断裂。为了防止光缆出现过小弯曲，国家通信行业标准YD/T901-2009《层绞式通信用室外光缆》规定了光缆的最小弯曲半径。（4）防止摩损如果玻璃光纤受到摩损，它们会发生严重的损伤。摩损引起的小缺陷可以通过玻璃进行传输，从而显著地增加了光损耗。（5）隔离震动震动将会引起光纤的损耗变大。设计的光缆要保证光纤对震动能够进行缓冲，衰减过多的运动。（6）防潮气和防

4、化学侵蚀长期暴露在潮气和化学侵蚀中，玻璃光纤性能会发生劣化。光缆设计要保证光纤避免与这些污染物接触。3.1.2设计原则1.基本原则在充分考虑光缆设计因素的基础上，为了确保光缆在各种各样的实际应用环境使用要求，在光缆设计时应该遵循的一些基本原则如下：（1）极好的机械保护光缆结构必须能够对缆中的光纤提供极好的机械保护，使其具有抵抗外界的拉、弯、压等机械应力和良好的适应环境温度变化的性能。为此，光缆中要设置能够承受规定负荷的机械外力作用的加强件。同时，在缆芯外视光缆的应用环境不同增加各种形式的耐压和抗冲击的外护层或金属铠装层。（

5、2）良好的阻水防潮光缆应该注意防止水分和化学腐蚀性气体侵入光缆与光纤直接接触。水分渗入光缆后与光纤接触会劣化光纤的传输性能和降低光纤强度。为了满足光缆的阻水要求，光缆中都要填充有阻水、防潮的油膏或阻水带（纱）。（3）合理的光纤余长为了确保光缆中的光纤具有25年使用寿命和良好的环境温度特性，光缆中的光纤余长必须合理。所谓光纤余长就是指当光缆从正常状态拉伸到光缆中光纤刚受到拉伸应变时，光缆的相对伸长就是光缆中的光纤余长。业内人士深知，光缆中光纤余长与光缆的结构、抗拉强度和温度特性关系密切。例如，常用中心管式光缆和层绞式光缆的光

6、纤余长一般在0.20%—0.3%；而ADSS光缆和OPGW光缆的光纤余长为0.5%—0.6%。2.合理的结构要保证光纤传输性能不发生劣化，必须使所设计的光缆结构合理，使轻松套管尽可能靠近起支撑作用的部件；选择组成光缆的材料得当，所有的材料彼此应该相容且析氢量非常小。得当的材料选用一定会为光缆赢得最佳的传输、机械和环境性能。除此之外，所设计光缆结构还应该满足制造工艺简单、运输方便、价格便宜等要求。作者认为，光缆研究人员的责任和义务就是在保证光缆使用要求特性的前提下，尽量简化结构、减小直径、降低重量，以最大限度的发挥光纤具有的

7、尺寸小、重量轻等优点。最近，国内外开展的“干缆芯”干式光缆、光纤到户建设使光缆结构、制造技术和施工方法发生了巨大的变化。例如，光纤到户所用的集微管、微缆、气吹为一体的微型光缆使光缆的结构和施工方法都发生了革命性的变化。3.2光缆分类3.2.1光缆分类为了便于读者理解方便，我们按照光缆服役于网络层次、光纤状态、光纤形态、缆芯结构、敷设方式、使用环境等可以将光纤通信中所使用的光缆细分分成图3-1所示各种结构类型。3.3结构特点3.3.1结构类型根据光缆适用场所、敷设方法和特殊要求等，光缆结构类型可分为：室外光缆、室外/内光缆、

8、室内光缆和特殊光缆。合理的光缆结构是能够确保在光缆生产过程和使用期间光纤的传输性能不会发生永久性变化。除了要根据用户要求纤芯数选择合适的光缆基本结构类型和松套管或骨架尺寸外，还要使选择的各种材料具有最佳的性价比。一般光缆结构主要取决于光缆路由情况、敷设方式和性能要求等条件。反之，不同的结构赋予光缆不同的