光纤基础知识

上海长飞光纤光缆产品工程师（高级）资格认证培训教材（第三部分）2007年11月光纤光缆基础知识光缆部份1.1 什么是光缆用适当的材料和缆结构，对通信光纤进行收容保护，使光纤免受机械和环境的影响和损害，适应不同场合使用。

1.2 影响光纤性能和寿命的因素A）应力：导致光纤断裂或衰减增加B）水和潮气：使光纤易于断裂（变脆），影响寿命C）氢气（压）：光纤在一定具有压力的氢气作用下，光纤衰减曲线会在1240nm处产生突变的吸收峰，使1310nm及1550nm波长处的衰减明显增加。

1.3 光缆设计的基本原则针对光纤的弱点，光缆设计应遵循以下原则：A）为光纤提供机械保护，使光纤在各种环境下免受应力；B）必须防止水分和潮气侵入；C）必须避免光缆中产生氢气，尤其避免形成氢压。

1.4 光缆的基本性能包括：光缆中的光纤传输特性、光缆的机械特性、光缆的环境特性和光缆的电气特性1.5 光缆机械性能的实现A）加强芯——主要抗拉元件B）套管——将光纤外界隔绝，提供最基本的保护C）余长控制——二套及成缆D）金属带纵包——防潮、防水、抗侧压、抗冲击E）护套——抗侧压、抗冲击、抗弯曲1.6 光缆的防潮措施A）径向防水——纤膏及缆膏填充、金属带纵包、PE护套B）轴向防水——纤膏及缆膏填充、阻水环、阻水带、阻水纱、单根加强芯1.7 光缆避免形成氢压的措施A）氢气源于光缆材料B）严格挑选材料，控制材料析氢量，控制不同材料间的反应析氢C）特别是金属件的析氢控制（镀锌钢丝加强芯的禁用）1.8 光缆的分类A）按光纤在光缆中的状态分：紧结构、松结构、半松半紧结构B）按缆芯结构分：中心管式、层绞式、骨架式C）按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋和水底光缆D）按光缆使用环境场合分：室外光缆、室内光缆1.9 光缆的寿命光缆的寿命主要由两方面决定：一是光缆所使用的材料寿命，另一是光缆中光纤的寿命。

光缆材料寿命包括，光缆所使用各种材料本身寿命和它们之间之间相互作用对寿命的影响。

光缆中光纤寿命，则主要由光纤在其服务期间所受到的应力（应变）确定。

二、光缆生产工艺2.1 光纤着色工艺长飞公司的光纤着色采用紫外光固化油墨，其基本成分为：丙烯酸盐+光固化剂+颜料，着色厚度为3~5μm。

2.2 二次套塑工艺二次套塑就是选用合适的高分子材料（PBTP，聚对苯二甲酸丁二醇酯），采用挤塑方法，在合理的工艺条件下，给光纤套上一个合适的与光纤长度相等的松套管，并同时在松套管中注入触变型纤膏。

松套管（相对于光纤的）余长范围为：±0.2%2.3缆芯绞合工艺将多根松套管或填充绳按一定的绞合节距绞合在加强芯周围，并填充缆膏，主要目的在于：A）增加光缆的可弯曲度B）提高光缆的抗拉能力，改善光缆的温度特性2.4 护层工艺按照光缆的使用环境，在缆芯外加上不同的保护层，以便对光纤进行更好的保护；包括：金属带（钢带、铝带）纵包，内护套及外护套。

护层作为光缆抵御外界各种特殊复杂环境的作用的保护层必须具有优良的机械性能、环境性能、化学性能。

2.5生产中光缆测试项目在着色、二套、成缆、护层工艺后均作光纤衰减（1310nm和1550nm）测试，G.655光纤在入库前加测每根光纤的PMD。

2.6喷字和印字的比较印字是利用印模将色带压到缆皮上，会在缆皮上形成微小压痕，但不会对光缆性能产生影响；喷字是将颜料用喷码机喷到缆皮表面，不会破坏缆皮。

因此，从耐磨的角度来看，印字要优于喷字。

一般情况下，印字多用于室外光缆（PE缆皮），喷字多用于室内光缆（PVC缆皮）。

2.7无卤阻燃护套材料无卤阻燃护套料是无毒无烟的洁净阻燃材料，遇火燃烧时，护套料中添加的无机阻燃剂Al(OH)3、Mg(OH)2在燃烧时会释放出结晶水，吸收大量热量，抑制燃烧护套料的温度上升，从而阻止燃烧。

三、光缆产品及命名3.1 长飞主要光缆产品系列A）室外光缆：松套层绞光缆、中心束管光缆、螺旋管中心束管光缆、骨架式光纤带光缆、电力光缆（ADSS、OPGW）、特殊光缆（水缆、阻燃缆、防蚁缆等）；B）室内光缆：1、2、4、6、8、10、12圆形紧套室内光缆，2芯扁平紧套室内光缆，PVC 护套紧套光纤，Hytrel护套紧套光纤。

3.2 光缆命名规则例：GYFTZA-16A1GY- 室外光缆（对应长飞上海公司的命名为：DC-室外数据光缆）F- 非金属加强元件T- 油膏填充Z- 阻燃外护套A- A护套（铝带纵包）16A1- 16芯A1a光纤（50/125μm多模）3.3 长飞采用的光纤色谱（新标准）A）普通层绞缆、ADSS和束管缆光纤色谱采用两种色谱：国标色谱W：蓝\橙\绿\棕\灰\本色\红\黑\黄\紫\粉红\水绿（长飞标准）国标全色谱：蓝\橙\绿\棕\灰\白\红\黑\黄\紫\粉红\水绿（客户特殊要求）3.4 不同种类光纤在光缆中的命名50/125μm多模光纤：A1 62.5/125μm多模光纤：A1bG652B\C\D单模光纤: B1(B1.1)\B1.2\B1.3 G.653单模光纤：B2G.655单模光纤：B4高贝50/125、µm多模光纤: A1 H 高贝62.5/125、µm多模光纤: A1b H 超贝150光纤:M1 超贝300光纤:M3 超贝550光纤:M53.5 长飞光缆的印字标准长飞光缆标志包括以下项目：A）制造商：YOFCB）生产年：XXXX（4字符）C）光缆型号：D）光缆标志：XXXXX（5字符）E）米标：XXXX（4字符）F）客户标识：按合同规定，但不超过28个字符3.6松套层绞式光缆 vs. 中心束管式光缆比较项目松套层绞式光缆中心束管式光缆光纤衰减特性光纤在松套管中得到良好的保护，光缆中每一根光纤的衰减值较为一致当芯数较大时，容易出现部分光纤衰减超标的情况光缆拉伸窗口通过松套管余长参数和松套管绞合节距参数的合理安排，能实现较大的光缆拉伸窗口（5%-8%）通过波状放纤和加大中心束管内径的方式等方式获得光缆拉伸窗口（3%-5%）抗拉性能较大的光缆拉伸窗口保证了光缆出色的抗拉性能（在光缆受到最大拉力时，光纤应变≈0）一般温度性能较大的光缆拉伸窗口保证了光缆出色的温度性能（光缆在-40℃~+70℃的温度范围内，衰减变化在±0.02dB之间）一般抗压性能良好优良安装使用光纤和松套管由色标区分，识别容易，便于施工和使用所有光纤成束放入中心束管中，当光缆芯数较大时，难于分辨致命缺陷无由于中心束管与外部加强件和护套间无法紧密结合，在使用中容易出现在接头盒处发生中心束管回缩，拉断光纤的现象3.7中心束管光缆的命名及应用（新标准）GYXTY：Y护套中心束管光缆（非铠、架空）；GYXTW：W护套中心束管光缆（轻铠、架空、管道、直埋）；3.8中心束管光缆结构例： GYXTW光缆——是将单模或多模光纤套入由高模量的塑料做成的松套管中，套管内填充阻水化合物。

松套管外用一层双面涂塑钢带纵包，钢带和松套管之间加阻水材料以保证光缆的紧凑和纵向阻水，两侧放置两根平行钢丝后护套成缆。

3.9中心束管光缆束管回缩问题的解决由于束管材料PBTP的热膨胀系数较大，在温度变化时会有明显的热胀冷缩的现象。

在光缆结构不够紧密的情况下，以敷设完成的光缆中的中心束管可能发生回缩的现象，导致线路衰减增加甚至断纤。

为解决这一问题，长飞公司专门重新设计了中心束管光缆结构，通过采用阻水纱加阻水环的方式，使束管与钢带和护套连接，获得了紧密的光缆结构，从而杜绝了束管回缩的现象。

四、ADSS光缆(仅供参考，不纳入考试范围)4.1 ADSS光缆定义ADSS：All Dielectric Self-Supporting Arial Cable，全介质自承式架空光缆，用于电力线路，架空敷设。

4.2 ADSS的结构按照最新的国家标准，ADSS光缆可以选择两种基本结构：松套层绞结构和中心束管结构，骨架式结构在标准之列。

长飞的ADSS光缆为松套层绞结构，同时，松套层绞结构也为绝大多数用户认可，其抗拉、抗压及弯曲特性都十分优越。

长飞的ADSS光缆从2~60芯采用专门设计的大5管结构，具有相对较大的光缆拉伸窗口，可实现较大跨踞间的敷设。

大于60芯的ADSS光缆可有工艺工程师专门设计。

4.3 相关参数A）E DS：everyday stress 每日工作应力，单位：kN；B）M AT：maximum allowed tensile 最大允许工作张力，单位：kN；C）断裂强度：单位：kN；D）抗拉元件截面积：芳纶丝的截面积，单位：mm；E）弹性模量：E-module，单位：kN/mm2（Gpa），指物体在弹性形变范围内，拉应力σ与伸长应变ε成正比（虎克定律），即σ=Eε，比例系数E称为弹性模量；F）热膨胀系数：单位：10-6/K。

4.4 ADSS光缆的选择ADSS光缆的选用主要依据四个因素：A）线路气象条件：根据电力系统《全国线路设计气象条件汇集》，全国分为四类气象区域，见下表：气象条件风速(m/s) 覆冰(mm)额外负载(N/m)A类25 0 0.7B类35 0 0.7C类10 5 2.5D类10 10 4.4B）安装弧垂：不同的安装弧垂会对光缆的受力产生很大的影响，一般来说，档距越大安装弧垂也相应增大，而安装弧垂增大会减少光缆所受张力。

因此，我们在选择ADSS光缆之前要向客户确认线路安装弧垂的范围。

C）线路电压等级：不同的线路电压会影响到ADSS光缆弧套类型的选择。

见下表：护套类型最大感应电势适用电压PE 12kV110kV以下线路AT 25kV110kV及以上线路D）档距：某一段线路（耐张段）中可能包含不同的档距，为保证线路的安全性，我们将按照该段线中的最大档距来选择光缆，下表为1%安装弧垂下，ADSS光缆的最大允许工作张力与气象条件、适用档距的对应关系。

PE AT 气象条件与适用档距(1%安装弧垂) 序号最大允许工作张力(kN)缆径(mm)重量(kg/km)重量(kg/km)A 类B 类C 类D 类1 4 12.5 125 136 160 100 140 1002 6 13.0 132 142 230 150 200 1503 10 13.6 145 156 370 250 350 2504 12 13.8 147 159 420 280 400 2805 15 14.5 164 177 480 320 460 3206 18 14.9 171 185 570 380 550 3807 22 15.1 179 193 670 460 650 4608 26 15.5 190 204 750 530 750 5109 28 15.6 194 208 800 560 800 560 10 34 16.3 211 226 880 650 880 650 11 41 16.8 226 242 1000 750 1000 760 12 45 17.2 236 253 1100 800 1100 830 135517.924926611808801180900对于更大安装弧垂下ADSS 光缆的选择，须经过工艺工程师确认。