Логотип

Оптоволоконные кабели связи и их устройство

категория

Из мира электроники

материалы в категории

Сейчас в мире существуют десятки фирм, занимающихся производством оптических кабелей (ОК) самого различного назначения. Здесь рассматриваются кабели, применяющиеся в местных, зоновых и магистральных системах ВОЛС.

Наибольшее распространение получили оптические кабели повивного типа с однослойным повивом. Все они, как и отечественные, характеризуются теми же параметрами: коэффициентом затухания а (дБ/км) для соответствующего окна .прозрачности, количеством волокон в ОК, типом волокон - одно-модовыми или многомодовыми, удельной массой (кГ/км). допустимым усилием на растяжение в ньютонах (Н|. поперечным сжатием, минимально допустимым радиусом изгиба (мм), строительной длиной, рабочим диапазоном температур

В настоящее времл 90 % производимых в мире ОК состоят из одномодозых оптических волокон (ОВ). Обусловлено это тем. что современные одномодовые ОВ дешевле много-модовых и, кроме того, ОК с одномодовыми волокнами имеют меньшее погонное затухание и большую широкополосность. Последнее особенно актуально при быстро растущих скоростях и объемах передачи информации

Для всех кабелей повивного типа с однослойным повивом характерно наличие сердечника и защитных покрытий. Внутри каждой полимерной трубки находится одно (или несколько) оптическое волокно. Трубка вместе с волокном (волокнами) образует модуль. Для сердечника и центрального стержня применяют различные материалы, так. в одних конструкциях они могут содержать металлические элементы, в других - обходиться без них.

В табл. 1 приведены основные параметры ОК с однослойным повивом и одним волокном в модуле. Оптический кабель фирмы General Cabel Company содержит восемь модулей, в каждом из которых находится по одному свободнолежащему волокну. Поперечное сечение этого кабеля приведено на рис.1. Центральный полимерный стержень скреплен лентами из полиэстера. Модули скреплены и защищены оболочкой из полиэтилена с нитями kevlar, поверх нее намотан слой из упрочняющих волокон, который, в свою очередь, покрыт внешней оболочкой, также с нитями kevlar.

Кабели этой фирмы работают во втором и третьем окнах прозрачности с затуханием соответственно 0.35..Д5 дБ/км и 0.2..ДЭ дБ/км. их дисперсий - соответственно 3.5 пс/нм.км и 2.5 пс/нм.км.

Из таблицы видно, что ОК других фирм близки к описанному выше. Различие о основном состоит в использованных материалах для упрочняющих и защитных элементов В оптических кабелях финской фирмы Nokia (конструкция Fzoniu) центральный упрочняющий элемент состоит из прочных волокон, находящихся в оболочке из полиэтилена низкого давления. Поверх модулей также нанесен спой из синтетических волокон высокой прочности на растяжение, пропитанных специальным компаундом. Внешняя защитная оболочка выполнена из полиэтилена. Внешний диаметр кабеля равен 12 мм

Оптический кабель той же финской фирмы конструкции Ffzohbmu имеет шесть оптических модулей и два заполнителя При этом в качестве влагонепроницаемого барьера применена алюминоэтиленован лента. Фирма Nokia выпускает также ОК конструкции Fzohbmpmu. в котором применен броневой повив из оцинкованных круглых стальных проволок. Внешняя оболочка кабеля выполиена из полиэтилена Диаметр кабеля равен 17.5 мм, его удельная масса - 470 кг/км, Этот кабель предназначен для прокладки непосредственно в грунте.

Оптические кабели немецкой фирмы SEL не имеют металлических упрочняющих элементов, но при внешнем диаметре 12 мм выдерживают усилие на растяжение 2500 Н. Это объясняется тем, что в полиэтиленовой оболочке применены дополнительные упрочняющие элементы.

Перечисленные кабели имеют коэффициент затухания во втором окне прозрачности -0.35...0.5 дБ/км. в третьем - 0.2..ДЗ дб/км и дисперсию - соответстпенно 3.5...6 пс/нм.км и2,5...3 пс/нм.км. Они рассчитаны на работу в диапазоне температур от -40 до +70°С.

Для увеличения пропускной способности оптических кабелей и повышения их надежности многие фирмы стали производить кабели с однослойным повивом и несколькими свободнолежащими оптическими волокнами, Это способствовало использованию прочного эпоксиакрилатного защитного покрытия самих оптических волокон. В табл. 2 приведены основные параметры ОК, каждый модуль которых содержит два и более ОВ.

На рис. 2 приведен чертеж поперечного сечения двух марок кабеля повивного типа с многоволоконными модулями производства французской фирмы Les cables de Lyon. Обе модификации содержат шесть модулей с шестью ОВ в каждом. Левая половина рисунка относится к ОК для прокладки в телефонной канализации, правая - в грунте. Вообще же, фирма выпускает ОК с числом модулей до 12. Диаметр кабелей в зависимости от количества модулей — от 13 до 17,5 мм. Коэффициент затухания и дисперсия аналогичны описанным выше ОК.

Изготавливаются также оптические кабели с плотной укладкой оптических волокон, к которым, в частности, относятся кабели Funs фирмы Nokia. 8 ОК такого типа вокруг центрального упрочняющего элемента методом повива плотно наложены шесть оптических волокон с защитным покрытием Диаметр кабеля равен 7,5 мм. удельная масса -45 кг/км, максимальное допустимое усилие -2000 Н.

Кабели указанного типа работают в температурном диапазоне от -5 до +50°С.

Эти кабели имеют преимущество по массо-габаритным параметрам в сравнении с кабелями со свободна уложенными волокнами в модуле, но значительно уступают им по температурному диапазону.

Наряду с оптическими кабелями повивного типа большое распространение получили ОК с профильными сердечниками, являющимися упрочняющими элементами. Сердечники кабелей, такого типа имеют продольные пазы, завитые вокруг оси с определенным шагом. Они подразделяются на три группы: ОК с одним оптическим волокном, уложенным в пазу, с несколькими волокнами, а также с несколькими профильными стержнями, повитые вокруг центрального несущего стержня. На рис. 3 показан чертеж поперечного сечения одной из разновидностей ОК с профильным сердечником. Кабели подобной конструкции производят, например, французские фирмы SAT и Les cables de Lyon Как видно из рисунка, кабель состоит из профильного сердечника с десятью продольными пазами, в каждом из которых свободно уложено одно ОВ В центре ОК расположен трос из 19 стальных проволок диаметром 0.25 мм. Профильный сердечник с ОВ волокнами в пазах покрыт полимерной и бумажной лентами. Поверх лент нанесена металлическая оболочка, которая, в свою очередь, покрыта внешней полиэтиленовой оболочкой. Описанный ОК имеет внешний диаметр 10 мм.

Параметры оптических кабелей с профильным сердечником различных фирм приведены в табл 3 Из приведенных данных видно, что наибольшее число пазов имеет ОК производства H0UMA (Китай) -12. Это стало возможным благодаря увеличению диаметра профильного стержня, а диаметр самого кабеля лежит в пределах 12...23 мм. Различие конструкций таких кабелей объясняется условиями прокладки. Как и кабели повивного типа. ОК с профильными сердечниками могут быть как с металлическими упрочняющими .элементами, так и без них. Без металлических элементов с несколькими 08 в пазу их производят французские фирмы Les cables de Lyon и SAT, а также австралийская Olex Cables и др.

Кабели с профипьными стержнями, повитыми вокруг центрального несущего, производи: ряд фирм, в частности, упоминавшаяся выше французская фирма Les cables de Lyon. Они имею! профильные стержни с дестью пазами в каждом. Эти стержни представляют собой модули, из которых формируются сердечники кабелей с 30.50.70 и 90 оптическими волокнами. Указанные модули образуют однослойный повив. В ОК с двумя слоями повива в таких модулях содержится 120. 150.160 или 210 оптических волокон Описанные конструкции ОК называются также кабелями с пучковой скруткой. Чаще всего они используются для прокладки в грунте. Однако ряд фирм, в частности финская Nokia и южнокорейская SAMSUNG, производят кабели, предназначенные для подвески в линиях электропередач. При этом оптический кабель профильного типа расположен внутри силового электрического кабеля. Поперечное сечение одного из таких кабелей фирмы SAMSUNG представлено на рис. 4. Это силовой электрический кабель из алюминиевых проводников, внутри которого заключен профильный элемент с четырьмя пазами, в каждом из которых размещен модуль с шестью оптическими волокнами

 

 

 


 

Кроме описанных выше, зарубежные фирмы выпускают также оптические кабели ленточного типа. В них упрочняющей является внешняя оболочка, которая образует полую трубку, в которой свободно размещены оптические волокна. В качестве примера можно привести двухволоконный ленточный кабель фирмы SAMSUNG (рис. 5). Ленточные кабели производят также фирмы NTT (Япония) и АТТ (США). Кабели фирмы АТТ состоят из 12 модулей, расположенных в ряд в одной плоскости, и в каждом модуле -12 оптических волокон. Производятся также ленточные кабели, состоящие из 40 и более ОВ.

Существуют и другие конструкции оптических кабелей. Например, одна из них представляет собой прочную трубку, в которой свободно, без скрутки, помещены ОВ. В таких кабелях армирующие элементы - нити, стержни и т. д. - располагаются в стенках трубки. Такие кабели производят фирмы АТТ, NTT и швейцарская VOLROLL ISOLA. На рис. 6 представлены поперечное сечение и внешний вид такого кабеля, производимого швейцарской фирмой.

Указанные конструкции ОК (ленточные и трубчатые) предназначены главным образом для прокладки внутри объектов. Однако некоторые из них могут быть применены и для прокладки в грунте. В этом случае в конструкции ОК предприняты дополнительные меры для повышения прочности, и внутренняя полость, в которой находится ОВ, заполнена гидрофобным составом.

Для сращивания кабеля выпускают соответствующие компоненты и инструмент. Место сращивания помещают в кабельные муфты. которые имеют различное конструктивное исполнение. Муфты немецкой фирмы RXS представлены на рис. 7 и 8. Для соединения оптических волокон концы сращиваемых кабелей на длине 0.5...1.0 м освобождаются от защитной оболочки и других вспомогательных элементов. Освобождают от защитной оболочки на длине 20...30 мм также и ОВ. Путем скалывания получают плоские торцы ОВ. которые сваривают. Сваренные ОВ вставляютв термоусаживающуюся трубку с жестким стержнем либо размещают в V-образной металлической скобе. Затем они укладываются в муфте так, как показано на этих рисунках. Все операции по удалению защитной оболочки ОК. оптического волокна, получению его плоского торца и т. п. производятся с помощью набора инструментов, размещаемых в чемодане (рис. 9).

При больших количествах волокон защитные оболочки ОВ, как правило, имеют одинаковый цвет, и поэтому возникают сложности идентификации нужного ОВ. Для решения этой задачи выпускается специальный прибор - идентификатор. Принцип работы прибора основан на восприятии излучения с боковой поверхности ОВ при его изгибе с радиусом изгиба 5...6 мм. На рис. 10 мастер, производящий соединение ОВ в муфте, держит в руках такой прибор.

В заключение отметим, что технология производства оптических кабелей, а также методов их сращивания непрерывно совершенствуется. Разрабатываются новые, более совершенные, более прочные и стойкие к тепловым и химическим воздействиям, материалы, которые в то же время позволяют создавать ОК меньшего диаметра, веса и стоимости. Совершенствование ОК ведется также в направлении увеличения их строительных длин до 10 км и более, а подводных - до 50 км.

   

 

Журнал Радио 1998 год, номер 2

Почта сайта