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光纤带光缆

2/14/2005来源:光纤通信人气:10981

光纤带光缆(胡先志、曹美娥) 1、引言 用户对信息需求量的日益增长,加快了用户接入网的发展。为实现用户终端的 多媒体化,国内各大城市正在积极进行光纤用户接入网的建设。通常,光纤用户接 入网的建设步骤是首先实现光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)再逐步实现 光纤到户(FTTH)、光纤到桌面(FTTD)。 众所周知光纤用户接入网建设的特点为投资大、施工难。为经济、快捷地建设 光纤用户接入网,日本于二十世纪80年代着手进行光纤带和密度高、直径小、重量 轻的光纤带光缆及多纤接续技术与设备的研究开发工作90年代开始进行该国光纤用 户接入网的建设。最近日本又提出要在2010年实现FTTH。应该肯定日本的光纤带光 缆技术属世界领先水平,其光纤带光缆品种多、纤芯数高达4000多。 鉴于我国的综合国情所限,我们的光纤用户接入网的发展首先要实现的是FTTC、 FTTB。这样光纤带光缆的研究应着重于1000芯以下的光纤带光缆研究开发。正是在 这种思想的指导下,WRI于1996年承担了原邮电部重点研究项目《用户光缆制造工艺 技术研究)项目编号为96113。经过近两年的努力,WRI已先后开发出216芯中心管式 光纤带光缆干和648芯层绞式光纤带光缆。与此同时,凭借我们的研究经验,在大量 搜集分析国际标准化组织和国外著名光纤带光缆制造厂商有关光纤带光缆结构‘性 能指标和检测方法的基础上,WRI主持起草了两个中华人民共和国通信行业标准和YD /T979-1998《光纤带技术要求和检验方法》、TD/1-981广2-1998《接入网用光 纤带光缆》。 本文仅就我们研究的两种光纤带光缆的结构特点、性能指标和应用情况,作一 简要介绍。 二、光纤带 1光纤带的类型 光纤带由UV固化涂覆光纤和UV固化粘结材料组成,它通过粘结材料把光纤集合 成一个组合的线性阵列。粘结材料应紧密地与台光纤一次涂覆层粘结成一体,其性 能应满足光纤带的要求。根据粘结材料用量的多少光纤带的典型结构分为边缘粘结 型和整体包覆型两种类型。 根据用户要求,光纤带中可包含4芯、6芯、8芯、10芯、12芯、24芯、36芯或 更多芯的光纤。光纤带中的光纤应平行排列不得交叉。光纤带中相邻光纤应紧挨, 中心应保持平直,彼此互相平行和共面。 2光纤带结构 有关光纤带几何尺寸参数的定义如下 (1)宽度和厚度 宽度W和厚度t是包围光纤带横截面的最小矩形的长边和短边的尺寸。 (2)基线 基线是在光纤带横截面中通过第1根光纤(光纤1)中心和最后一根光纤(光纤 n)中心的直线。 (3)光纤水平间距 光纤水平间距是光纤带横截面上两光纤中心在基线上垂直投影之间的距离。 两种水平间距参数区别如下:相邻光纤中心间距离用,d表示:两侧光纤中心 间距离,用b表示。 (4)光纤垂直位置偏差 光纤垂直位置偏差是光纤带横截面上光纤中心到基线的垂直距离。在基线以上 的垂自距离规定为正偏差在基线以下的垂直距离规定为负偏差。 (5)平整度(光纤垂直位置误差) 光纤带手整度(光纤垂直位置误差)是正最大光纤垂直位置偏差与负最大光纤 垂直位置偏差绝对值之和用P表示。 3尺寸要求 除非产品规范中另有规定光纤带的最大几何尺寸参数应符合表1的要求。在此要 说明的是国际电工委员会标准EC60794-2(1999)《光缆第2部分产品规范》对光纤 带厚度和平整度指标要求比我们制定的行标YD/T979-1998要宽松。我们之所以要 求严的原因是光纤带的厚度簿和平整度小是世界发展的趋势。
表1 光纤带的最大尺寸参数
带中光纤数n 宽带W(µm) 厚度t(µm) 相邻光纤水平间距d(µm) 相邻光纤水平间距b(µm) 平整度p(µm)
2 700 400 280 280 -
4 1220 400 280 835 35
6 1770 400 280 1385 35
8 2300 40 300 1920 35
10 2850 400 300 2450 35
12 3400 400 300 2980 35
4光纤带性能 光纤带中光纤的光传输特性由带中所选用的光纤类型而定。光纤带的机械性能 有:带内光纤的可分离性、光纤带剥离性、抗扭转能力、残余扭转度。关于光纤带 的各项机械性能的物理意义和试验方法,请读者查阅YD/T一979-1998相关内容。 光纤带的光学连续性要求完整的光纤带中每根光纤都应是光学连续的(不出现 大于0.1dB的阶跌)。 光纤带的环境性能包括两项:1、带中光纤衰减温度特性要求,即在一40- +70℃范围内在1310nm和1550nm波长光纤带中单模光纤相对于20℃允许的附加衰减 不大于0.05dB/km2热老化性能要求即光纤带试样在(85土2)℃温度下其附加衰减 不大于0.05dB/km亘、光纤带光缆 1.结构 按光缆中光纤包封和免遭外力作用的保护方法,光纤带光缆结构也可分为三种 基本结构:中心管式、层绞式、骨架式。三种结构的光纤带光缆的结构,特点,如 下所述。 (1)中心管式光纤带光缆 中心管式光纤带光缆可分别采用6芯、8芯、10芯、12芯、24芯、36芯光纤带。 松套管中除容纳了光纤带外,还应注入防止水迁移和减小光纤所受应力作用的纤用 阻水油膏。在光缆的外护层中应嵌入平行加强件或选用更小的绞台加强件。加强件 可以是金属材料的,也可以是全介质材料的。对直埋用的中心管式光纤带光缆还要 施加钢铠装。 (2)层绞式光纤带光缆 层绞式光纤带光缆结构,因为松套管提供的组合灵活所以这种结构的光纤带光 缆的纤芯排列方式可多样化。层绞光纤带光缆可分别采用12芯光纤束、12芯光纤带 和24芯光纤带。松套管中注入纤用阻水油膏,然而缆芯间隙都呈于武状态。为便于 路由上下线,各松套管绞合时采用SZ绞。加强件可以是金属材料也可以是全介质材 料、对直埋用的层绞文光纤带光缆应采用钢销装保护。 (3)骨架式光纤带光缆 骨架式光纤带光缆普遍采用4芯、8芯、16芯光纤带,以便于施工时用4纤或8纤 熔接机熔接光纤带。如要获得更多的纤芯数时,采取多根骨架或骨架槽选用U形。 为方便路由上下城骨架槽和绞台最好以SZ形式但是单向绞会制造工艺更简单。光缆 的眼水是由吸水膨胀的阻水带获得的,这样也赋予骨架式光纤带光缆呈干式结构的 特点。缆芯的中心加强件既可是金属材料,又可是全介质材料。 2结构选择 众所周知,因为光纤带光缆结构是由以往的光缆结构派生而来,所以光纤带光 缆的结构类似于以往的光缆结构,具体有三种型式即中心管式、层绞式和骨架式。 这三种结构光纤带光缆的忧缺点如下所述: 这种光缆结构简单、生产工序少、缆径小、重量轻、原材料用量少、成本低, 但其纤芯数以不大于216芯为宜。 这种光缆纤芯数取值范围广(由几十芯至数千芯),最适宜的纤芯数大于1000 芯施工中有利于路由上下线,但其技术难度大、工艺复杂、设备多(如需要骨架济 制设备等)投资大。 这种光缆纤芯为几十至数百特别适宜于14<芯至600芯左右尽管这种光缆结构 复杂、工序多、缆径粗、耗材多、成本高、但是其优点在于:①工艺技术成熟;② 纤芯数适宜(当前国内接入网用户要求的纤芯数多为200-600芯)。③特别有利于 路由上下线。 鉴于WRI现有的技术水平、设备现状及接入网用户对光纤带光缆纤芯数要求普 遍为200-600芯的国情.我们研制的光纤带光缆的结构分别选定为中心管式和层绞 式。 四、光缆性能 在光纤带光缆研究中,我们重点攻关的关键技术内容有:光纤带选型、光纤带 中光纤的标识、松套管材料选择、缆芯中光纤带余长设计、松套管中光纤带的填装 密度、缆芯阻水等。 经过近两年的研究,WRI于 1998年4月圆满地完成了原邮电部重点研究项目 《用户光缆制造工艺技术研究》该项成果于1998年4月1日在武汉通过了部级鉴定。 我们所研制的两种光纤带光缆,即216芯中。肝管式光纤带光光缆和648芯层绞式光 纤带光缆的主要性能指标的测试结果,如表2和表3所示,可供广大用户选用我院光 纤带光缆肘参考。
表2 648芯层绞式光纤带光缆主要性能
性能
要求
实测
采用标准
拉伸应变
长期:1000N,光纤应变≤0.05%
≤0.023%
GB7245,IEC794-3,GB/T13993,
短期:3000N,光纤应变≤0.25%
≤0.103%
拉伸附加衰减
短期:3000N,光纤附加衰减绝对值≤0.05dB
≤0.02dB
GB7425,GB/T13993
压扁
短期:3000N,光纤附加衰减绝对值≤0.05dB
≤0.02dB
GB7245,IEC794-3
冲击
10N..m,5次;每点5次,光纤残余附加衰减绝对值≤0.05dB
≤0.02dB
GB7245,IEC794-3
反复弯曲
张力250N,20倍缆径,循环30次,光纤残余附加衰减绝对值≤0.05dB
≤0.02dB
GB7245,IEC794-3
扭转
张力250N,角度±180°次数10次,光纤残余附加衰减绝对值≤0.05dB
≤0.02dB
GB7245,IEC794-3
温度性能
-40℃~60℃;光纤残余附加衰减绝对值≤0.05dB
≤0.05dB
GB/T8405.2-87
表3 216芯中心管式光纤带光缆主要性能
性能
要求
实测
采用标准
拉伸
附加衰减:6000N(短期)条件下,Δα≤±0.05dB应变;6000N(短期)条件下,光纤应变≤0.15%;1500N(长期)条件下,光纤应变≤0.05%
Δα≤±0.05dB,光纤应变≤0.15%
光纤应变≤0.05%
GB7425,IEC794-3,GB/T13993,YD/T629
压扁
短期(3000N/10cm),附加衰减≤0.05dB
Δα≤0.02dB
GB7425,GB/T13993
冲击
5N.m,5次;冲击附加衰减≤0.05dB
Δα≤0.02dB
GB7425,IEC794-3,YD/T629
反复弯曲
弯曲半径20D,重物重量150N,30 次附加衰减≤0.05dB
Δα≤0.02dB
GB7425,IEC794-3
扭转
扭转角度±180°重物重量150N,10次附加衰减≤0.05dB,外观无目力可见裂纹
Δα≤0.02dB
GB7425,IEC794-3
温度性能
-40℃~60℃;Δα≤0.05dB/KM(1.55µm.1.31µm)
Δα≤0.02dB
GB/T8405.2-87
五、应用实例 由于WRI研制的中心营式和层绞式光纤带光缆的性能指标完全符合国际和国内 相关标准的要求,可完全满足国内光纤用户接入网建设的需要,从而受到了北京电 话局、深圳有线电视台等用户单位的青睬。特别是1998年北京电话高光纤用户接入 网的建设中288芯光纤带光缆全部选用的是WRI的产品,总价值为1亿多元。 鉴于WRI研制的光纤带光缆技术、设备、产品均拥有自主的知识产权,并创下 了累计数亿产值的业绩,《用户光缆制造工艺技术研究》课题荣获1999年武汉市科 技进步一等奖。 今天面对着国内光纤用户接入网建设的大好形势,我们将继续以一流的产品质 量,一流的服务态度,竭诚为广大的光纤带光缆用户服务。