责任编辑:匿名 (未验证)
2012/08/27
作者:张家斌
一、前言
随着人们对信息需求量的扩大,以及信息技术的发展,光纤光缆和光端设备以及光器件的价格走低,普通家庭通信线路的光纤化的步伐将会大大加快,这给FTTx的发展创造了有利的条件,光纤光缆的新技术也得到了飞跃进步和发展。
随着光缆在建筑中的进一步推广使用,光纤进入家庭即将成为现实,室内光缆的生产和应用将会越来越普遍。但目前室内光缆的各个方面尚处在初期研究阶段,在这个领域尚有大量的工作要做,因此有必要对室内光缆的结构、材料、性能等方面进行研究推广。
二、室内光缆简介
室内光缆顾名思义是敷设在建筑物内的光缆,主要用于连接建筑物内的通信设备、计算机、小交换机和终端用户设备等,以便传递信息。光纤发展到局部回路和室内环境中,建筑物内的特殊环境和限制需要新的光缆结构相适应。由于室内光缆受到建筑物环境、敷设条件、连接设备等限制,导致了室内光缆的结构设计比较复杂化,所用材料多样化,光缆的机械性能和光学性能各有侧重,因此,正是室内光缆要求的多样性使得室内光缆的种类繁多。
三、室内光缆的分类
室内光缆要求光缆阻燃、柔软、开剥接续方便。根据不同的划分规则可分为以下种类:
1、按光纤芯数划分则可分为单芯、双芯和多芯三种室内光缆。
室内光缆通常含1至36芯光纤,也有大于36芯的超芯数高密集型光缆。缆中光纤含有普通单模光纤、多模光纤、保偏光纤等等,甚至也能使用塑料光纤。
2、按光缆外型分,则有椭圆形、圆形和其它形状室内光缆。
根据不同的光缆敷设环境要求而设计出不同的外型。
3、按使用区域环境进行划分,可以分为室内主干光缆、室内配线光缆和室内中继光缆三种。
室内主干光缆主要是连接建筑物内外的信息通道,而室内配线光缆和室内中继光缆则用来分别向特定的地点传送信息。
4、按光纤在缆中的结构及位置划分,可以分为束管式、层绞式、骨架式和叠带式等室内光缆。
骨架式光缆中,光纤放置于塑料骨架的槽中,槽的形状可以是不同的合理形状,槽的纵向呈螺旋形或正弦型。叠带式光缆首先使用树脂固化料,采用边缘粘结型方式将光纤粘成带状,然后将光纤带叠放在一起构成光缆芯,空间利用率最高。
5、按室内光缆的护套材料分,有阻燃和不阻燃等光缆。
室内阻燃光缆,是用阻燃聚乙烯护套料代替普通光缆的聚乙烯护套料,使光缆具有阻燃性能。使用普通的聚乙烯护套料生产的光缆为不阻燃室内光缆。
6、根据套塑结构不同,室内光缆分为紧套结构光缆和松套结构光缆。
紧套结构光缆为了便于安装和接续,一般不填充油膏,加强件采用芳纶纱,结构相对简单、外径小、方便美观,符合室内布线的要求。松套材料为PBT(聚对苯二甲酸丁二醇脂),紧套管材料为尼龙或聚脂弹性体+硅胶,PBT与PE材料为半结晶材料,所以存在着一定的后收缩性。
总之,不管室内光缆如何划分,其光缆结构都要求紧固,在安装及分线时要使用方便,敷设后的光缆要具有阻燃保护的措施等。但在某些方面,室内光缆的要求比室外光缆要求要低,例如在防紫外线辐射或防水性能方面[1]。
四、室内光缆的结构及其性能
1、室内光缆结构要求
就目前而言,用户对光缆的基本要求为光纤容量大、密度高、直径小、易处理(可识别,组合单元易分开)、有一定的防火性能等。光缆生产厂家则希望光缆制造工艺简单并且成本低廉,这些要求也是今后光缆结构发展的趋势。
由于室内光缆主要敷设于室内,传输距离短,因而它在机械性能、环境性能和光学传输性能等方面的要求要低于室外光缆。这些特殊要求形成了室内光缆在结构上的独特性,如多采用紧套光纤、尺寸小、阻燃护套、一般不用填充油膏和金属加强件等。通常采用单芯或多芯光纤周边芳纶纤维增强的软光缆。
室内光缆还应有较好的弯曲性和绝缘性、价格低、性价比高等特殊要求,由于室内发生异常的概率较大,因此,室内光缆对阻燃性和易处理的要求也要比一般室外光缆高。对于室内光缆的阻燃性特点,已有的研究方向是从结构和材料两方面着手,结构设计考虑的是加工难易和成本的高低,阻燃性能主要靠材料来控制。
根据Glog的理论[2]:光纤如果带有一层柔软的内涂层和一层硬的外涂层时会有良好的抗侧压能力,不易引起微弯损耗。具体结构示意图见图1:
图1 有无缓冲层光纤结构示意图
例如西康公司,将过去常用的两芯光缆进行了改进。通过把两根光纤放入一根松套管中再进行周边加强,减少了光缆制造材料成本。而且在铺设时不必使用两个分开的连接器。新型两芯光缆外径为3.0~3.4mm,性能与原结构相当,如图2:

图2 改进型两芯光缆
若将上述两根松套管对绞后加上芳纶和护层,可以制成 4 芯缆,外径为 3.3~3.7mm。这种光缆还可用于设备内互连,取代单芯光缆,节约空间和成本。要对套管护套材料的线胀系数,模量和刚化温度Tg进行认真选择。同时套管的尺寸也要控制到使光纤尽量少产生交叉的程度,才能保证光缆的性能。
日本海缆公司用带护层的小直径不锈钢管与钢芯预绞构成了一种用户光缆。钢管单元外径为 4.8mm~5.3mm,加强件套塑后的外径为4.6mm。这种光缆的优点是温度性能好,防潮、直径小、重量轻等。既能用在恶劣气候条件下,也可用于室内,在接入网中很有用处。
2、室内光缆的光纤应用
针对室内光缆使用的光纤材料,其技术发展的明显标志就是波长扩展的非色散位移单模光纤(G.652D低水峰光纤)和非零色散位移单模光纤(G.655光纤)的出现,前者降低了光纤全波段的损耗,扩展了初期的G.652光纤的应用波长,为光纤带宽的升级,提供了可能性;后者由于具有少量色散,有效地抑制了密集波分复用(DWDM)出现的四波混频的非线性效应,更适合在高速、大容量传输系统中应用。
鉴于FTTH 中光器件的价格仍然偏高,许多研究部门正在考虑用塑料光纤光缆系统来取代普通的石英光纤光缆系统。塑料光纤系统具有光源便宜、接口简单、综合成本低等特点。FTTH 采用塑料光纤作为传输介质,系统成本就低于普通光纤用户接入系统,有较高的性价比。塑料光纤(POF)具有良好的物理化学性能和柔软性,毫米级尺寸使其在安装处理和接续方面都比较容易,连续制造过程使其生产费用低廉,所以POF应用于室内光缆具有成本低的潜在能力。但是高损耗、低带宽和长期可靠性方面的问题,使得POF在实际通信应用中遇到了障碍。
为了拓宽窗口和进一步降低非线性影响,某些公司开发了大有效面积和低色散斜率的G.655光纤。为了面向高速城域网的低成本应用,出现了具有负色散的非零色散位移单模光纤。有人设想今后研制出一种新型光纤,它既具有G.652D光纤的衰减特性,又在1260~1675 nm甚至1700 nm整个波段内具有平坦的色散特性,其色散系数在1~10 ps/nm·km 之间可控,即不为零。这种光纤有利于全波长范围的DWDM应用,也适合高速率信号的传输。
3、室内光缆的性能
相对室外光缆而言,室内软光缆目前的产量、产值不可与前者相比,但随着宽带网和智能建筑的迅猛发展,室内软光缆的市场需求大幅度增加。室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输,并且还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。
有种室内光纤带光缆是将光纤带套入高模量材料制成的松套管中,松套管内填充防水化合物,松套管外包覆一层芳纶加强元件,最外挤制一层PVC护套而成。此种产品特点[3]:具有良好的机械和温度性能、良好的抗压性、直径小、重量轻、容易敷设、光纤集成度高。
还有一种室内光缆多是以紧套光纤或单芯缆为基本单元,以芳纶纱作为主要增强元件的软光缆,采用阻燃或不延燃材料为外护套。室内缆的主要原材料,如聚酯弹性体、改性PBT、芳纶纱、PVC、PE等大都为从国外进口的优良产品,其结构和材料的选取使其性能更为优良,品质更加稳定,适用于室内使用场合,部分室内缆采用了钢一护套、铝一护套或双护套的保护型设计,同时适合于在室内和室外使用。
为了用户便于将双芯光缆方便的分支为单芯光缆,并使双芯光缆具有更好的机械和环境性能,我们在设计双芯光缆时,将两根单芯光缆设计为 8 字型结构,如图3所示:
图3 双芯室内光缆的结构
4、室内光缆的材料性能
(1)紧套材料
光缆使用紧套层材料,能提高光纤强度,使光缆在生产、安装和使用过程中,光纤可以承受外力作用而保持良好的信号传输性能,具体要求为:①容易加工,高融化度;②低成型收缩率,优良的尺寸稳定性;③高弯曲模量和优良的抗扭结能力;④低吸潮性,优良的抗水解能力;⑤抗压强度高,抗摩擦能力强;⑥与光纤的相融性好。
目前,国内厂家使用的紧套材料从开始的纯进口,向国产化转移,挤塑紧套工艺用的PVC 等塑料国产材料中有实际应用。
(2)加强件材料
目前,国内外用于室内光缆加强的非金属元件主要有三种:玻璃纤维,芳纶纤维及高分子量聚乙烯纤维,其中芳纶纤维具有较成熟的工艺,并且实际应用的性能良好,一直是室内光缆的首选加强元件。另外,国内开发的高分子量聚乙烯纤维,已在实际生产中得到应用,该纤维具有较高的弹性模量,有更低的生产成本,一定程度上缓解了光缆的生产成本压力。
室内光缆的加强构件一般采用芳纶纱,中心加强件多采用玻璃纤维或芳纶丝束。芳纶纤维是一种芳香族聚酰胺纤维,它具有优越的机械物理和化学性能,如重量小、绝缘性良好、耐侵蚀、高弹性模量、高强度、高柔韧性等。芳纶纤维的这些特性使得它在通信光缆中得到了广泛的应用,主要包括:缆芯周围加强构件、中心加强件、撕裂绳、阻水材料、扎纱、包带、芳纶弹性带等。芳纶纱比较重要的指标有单位丝数、单位重量、弹性模量、抗张强度及密度等,在进行光缆结构设计时,应根据光缆的机械和环境性能要求选用不同的芳纶纱。
(3)护套材料[4]
室内光缆应具有柔软、外径小、重量轻及阻燃等特点,这要求护套材料具有与之相适应的性能。常见的室内光缆的护套材料有PVC 电缆料、PVC护套料,PVC 护套料是以专用PVC树脂为基料,按其性能要求,添加各种改性剂、助剂和优良阻燃剂等,经过均匀混炼充分塑化加工而成的一种材料,具有阻燃或不延燃性能,适合室内光纤光缆使用。另外,还有一些阻燃级别较高的低烟无卤或低烟低卤的阻燃聚烯烃护套料和阻燃聚乙烯护套料,但由于价格及使用环境的考虑,也可采用 PVC 护套料。但在使用时,应注意上述这些材料的机械物理性能、抗老化性能、燃烧性能、含卤量等。
室内光缆护套材料可分为内护套和外护套,内护套侧重于防潮,外护套侧重于抗压和耐磨。因此,护套材料较多,而材料的性能总有高低好坏之分,应根据不同的使用环境选择材料,应在使用之前进行性能验证。在制造室内光缆内外护套时,保证多根芳纶纱的放线张力均匀性和一致性是十分必要的,如受力不均匀,会导致光纤受到不均匀的拉力而被损坏,采用 SZ 绞方式并有助于提高光缆的弯曲性能和拉伸性能。
5、新型结构的室内光缆
随着光纤向用户端的延伸,需要各种各样不同的用途、不同要求的光缆结构,因此,相继有些新型的室内光缆结构与设计方法出现,比如室内外两用光缆、塑料光缆、多芯光纤、半松套结构光缆等等,研究的重点是节省空间,降本增效和提高芯数。
由于FTTH 接入光缆常在室外和室内穿行,Commscope 公司推出了一种室内室外两用缆,主要用于将传统的外线光缆延伸到室内或将室内光缆延伸到室外。它既能满足室外缆的抗紫外性能,良好的阻水性能,又能同时满足室内光缆的柔软、阻燃、开剥接续方便等特点。使用它可以免除将外线光缆进建筑物时与室内光缆间的接头,从而减小了接续损耗,并缩短光缆所需的盘留长度。光缆缆芯由900 nm 阻燃紧套光纤绞合在用无卤阻燃料套塑过的加强芯上构成。再用芳纶丝对缆芯加强后挤上LSZH 护套。这种光缆满足竖井级阻燃要求,但不满足通风道级的阻燃要求。
NTT 的新型接入网分配光缆就是对过去使用的小芯数、8字型骨架带状分配光缆的结构进行改进后的产品。通过将骨架去除并改用紧包方式,在保证各项性能(包括接入性能)的前提下减少了尺寸和重量,降低了制造成本。这种光缆目前主要用于日本的FTTH 系统。
另外,还有的公司推出取代骨架式室内带状光纤的室内分支光缆。这种结构非常有利于降低安装和接续成本。先把2个4芯光纤带用塑料封装后加上一个缓冲层和含2根细钢丝的无卤阻燃护套做成光缆单元,这些光缆单元再绞合在一个加强芯上后用扎带固定。这种光缆因单元光缆保护较好而没有做外护层,所以分离光缆单元非常方便。光缆单元具有良好的性能,分开后使用敷设不存在任何问题。
五、结束语
随着世界发达国家,尤其是美、日、韩逐渐完成了其国内的 FTTx应用,使得这些国家的室内光缆研发工作起步较早,而且具有系统性和连续性,从主干光缆到终端光缆,整个光纤接入系统已经形成较为完整的结构系列。国外的室内光缆,已从开始阶段的基础使用性,向适应特殊使用性发展,例如提高光纤的集约程度,较多地采用了光纤带,节约建筑物的管道、空间,方便施工。
目前,在国内光缆行业中,室内光缆是一个比较新的领域,室内光缆结构性能还处于发展进步中,还有很多的方面需要研究。室内光缆的研发工作最早是借鉴国外的技术,到目前的自主研发,也经过一个漫长的发展时期。由于缺乏对FTTx整个系统的规划,阻碍了我国室内光缆的研发工作,另一点就是同整个光缆行业相类似,部分材料国产化工作十分艰难,也制约着我国室内光缆的发展。为了迎接光通信的发展需求,我国在光缆结构改进、材料国产化和光缆品质提升等方面都还有待进一步发展[5]。
目前室内光缆主要敷设于新型办公大楼或高档住宅小区等少数建筑物内,进入普通住宅及一般家庭的还很少。随着全球信息化、网络化、数字化社会的到来,作为通信设备的互联和大楼布线,室内光缆将继续在局域网和FTTx中发挥着关键作用。
随着人们对信息需求量的扩大,以及信息技术的发展,光纤光缆和光端设备以及光器件的价格走低,普通家庭通信线路的光纤化的步伐将会大大加快,这给FTTx的发展创造了有利的条件,光纤光缆的新技术也得到了飞跃进步和发展。
随着光缆在建筑中的进一步推广使用,光纤进入家庭即将成为现实,室内光缆的生产和应用将会越来越普遍。但目前室内光缆的各个方面尚处在初期研究阶段,在这个领域尚有大量的工作要做,因此有必要对室内光缆的结构、材料、性能等方面进行研究推广。
二、室内光缆简介
室内光缆顾名思义是敷设在建筑物内的光缆,主要用于连接建筑物内的通信设备、计算机、小交换机和终端用户设备等,以便传递信息。光纤发展到局部回路和室内环境中,建筑物内的特殊环境和限制需要新的光缆结构相适应。由于室内光缆受到建筑物环境、敷设条件、连接设备等限制,导致了室内光缆的结构设计比较复杂化,所用材料多样化,光缆的机械性能和光学性能各有侧重,因此,正是室内光缆要求的多样性使得室内光缆的种类繁多。
三、室内光缆的分类
室内光缆要求光缆阻燃、柔软、开剥接续方便。根据不同的划分规则可分为以下种类:
1、按光纤芯数划分则可分为单芯、双芯和多芯三种室内光缆。
室内光缆通常含1至36芯光纤,也有大于36芯的超芯数高密集型光缆。缆中光纤含有普通单模光纤、多模光纤、保偏光纤等等,甚至也能使用塑料光纤。
2、按光缆外型分,则有椭圆形、圆形和其它形状室内光缆。
根据不同的光缆敷设环境要求而设计出不同的外型。
3、按使用区域环境进行划分,可以分为室内主干光缆、室内配线光缆和室内中继光缆三种。
室内主干光缆主要是连接建筑物内外的信息通道,而室内配线光缆和室内中继光缆则用来分别向特定的地点传送信息。
4、按光纤在缆中的结构及位置划分,可以分为束管式、层绞式、骨架式和叠带式等室内光缆。
骨架式光缆中,光纤放置于塑料骨架的槽中,槽的形状可以是不同的合理形状,槽的纵向呈螺旋形或正弦型。叠带式光缆首先使用树脂固化料,采用边缘粘结型方式将光纤粘成带状,然后将光纤带叠放在一起构成光缆芯,空间利用率最高。
5、按室内光缆的护套材料分,有阻燃和不阻燃等光缆。
室内阻燃光缆,是用阻燃聚乙烯护套料代替普通光缆的聚乙烯护套料,使光缆具有阻燃性能。使用普通的聚乙烯护套料生产的光缆为不阻燃室内光缆。
6、根据套塑结构不同,室内光缆分为紧套结构光缆和松套结构光缆。
紧套结构光缆为了便于安装和接续,一般不填充油膏,加强件采用芳纶纱,结构相对简单、外径小、方便美观,符合室内布线的要求。松套材料为PBT(聚对苯二甲酸丁二醇脂),紧套管材料为尼龙或聚脂弹性体+硅胶,PBT与PE材料为半结晶材料,所以存在着一定的后收缩性。
总之,不管室内光缆如何划分,其光缆结构都要求紧固,在安装及分线时要使用方便,敷设后的光缆要具有阻燃保护的措施等。但在某些方面,室内光缆的要求比室外光缆要求要低,例如在防紫外线辐射或防水性能方面[1]。
四、室内光缆的结构及其性能
1、室内光缆结构要求
就目前而言,用户对光缆的基本要求为光纤容量大、密度高、直径小、易处理(可识别,组合单元易分开)、有一定的防火性能等。光缆生产厂家则希望光缆制造工艺简单并且成本低廉,这些要求也是今后光缆结构发展的趋势。
由于室内光缆主要敷设于室内,传输距离短,因而它在机械性能、环境性能和光学传输性能等方面的要求要低于室外光缆。这些特殊要求形成了室内光缆在结构上的独特性,如多采用紧套光纤、尺寸小、阻燃护套、一般不用填充油膏和金属加强件等。通常采用单芯或多芯光纤周边芳纶纤维增强的软光缆。
室内光缆还应有较好的弯曲性和绝缘性、价格低、性价比高等特殊要求,由于室内发生异常的概率较大,因此,室内光缆对阻燃性和易处理的要求也要比一般室外光缆高。对于室内光缆的阻燃性特点,已有的研究方向是从结构和材料两方面着手,结构设计考虑的是加工难易和成本的高低,阻燃性能主要靠材料来控制。
根据Glog的理论[2]:光纤如果带有一层柔软的内涂层和一层硬的外涂层时会有良好的抗侧压能力,不易引起微弯损耗。具体结构示意图见图1:

图1 有无缓冲层光纤结构示意图

图2 改进型两芯光缆
日本海缆公司用带护层的小直径不锈钢管与钢芯预绞构成了一种用户光缆。钢管单元外径为 4.8mm~5.3mm,加强件套塑后的外径为4.6mm。这种光缆的优点是温度性能好,防潮、直径小、重量轻等。既能用在恶劣气候条件下,也可用于室内,在接入网中很有用处。
2、室内光缆的光纤应用
针对室内光缆使用的光纤材料,其技术发展的明显标志就是波长扩展的非色散位移单模光纤(G.652D低水峰光纤)和非零色散位移单模光纤(G.655光纤)的出现,前者降低了光纤全波段的损耗,扩展了初期的G.652光纤的应用波长,为光纤带宽的升级,提供了可能性;后者由于具有少量色散,有效地抑制了密集波分复用(DWDM)出现的四波混频的非线性效应,更适合在高速、大容量传输系统中应用。
鉴于FTTH 中光器件的价格仍然偏高,许多研究部门正在考虑用塑料光纤光缆系统来取代普通的石英光纤光缆系统。塑料光纤系统具有光源便宜、接口简单、综合成本低等特点。FTTH 采用塑料光纤作为传输介质,系统成本就低于普通光纤用户接入系统,有较高的性价比。塑料光纤(POF)具有良好的物理化学性能和柔软性,毫米级尺寸使其在安装处理和接续方面都比较容易,连续制造过程使其生产费用低廉,所以POF应用于室内光缆具有成本低的潜在能力。但是高损耗、低带宽和长期可靠性方面的问题,使得POF在实际通信应用中遇到了障碍。
为了拓宽窗口和进一步降低非线性影响,某些公司开发了大有效面积和低色散斜率的G.655光纤。为了面向高速城域网的低成本应用,出现了具有负色散的非零色散位移单模光纤。有人设想今后研制出一种新型光纤,它既具有G.652D光纤的衰减特性,又在1260~1675 nm甚至1700 nm整个波段内具有平坦的色散特性,其色散系数在1~10 ps/nm·km 之间可控,即不为零。这种光纤有利于全波长范围的DWDM应用,也适合高速率信号的传输。
3、室内光缆的性能
相对室外光缆而言,室内软光缆目前的产量、产值不可与前者相比,但随着宽带网和智能建筑的迅猛发展,室内软光缆的市场需求大幅度增加。室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输,并且还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。
有种室内光纤带光缆是将光纤带套入高模量材料制成的松套管中,松套管内填充防水化合物,松套管外包覆一层芳纶加强元件,最外挤制一层PVC护套而成。此种产品特点[3]:具有良好的机械和温度性能、良好的抗压性、直径小、重量轻、容易敷设、光纤集成度高。
还有一种室内光缆多是以紧套光纤或单芯缆为基本单元,以芳纶纱作为主要增强元件的软光缆,采用阻燃或不延燃材料为外护套。室内缆的主要原材料,如聚酯弹性体、改性PBT、芳纶纱、PVC、PE等大都为从国外进口的优良产品,其结构和材料的选取使其性能更为优良,品质更加稳定,适用于室内使用场合,部分室内缆采用了钢一护套、铝一护套或双护套的保护型设计,同时适合于在室内和室外使用。
为了用户便于将双芯光缆方便的分支为单芯光缆,并使双芯光缆具有更好的机械和环境性能,我们在设计双芯光缆时,将两根单芯光缆设计为 8 字型结构,如图3所示:

图3 双芯室内光缆的结构
(1)紧套材料
光缆使用紧套层材料,能提高光纤强度,使光缆在生产、安装和使用过程中,光纤可以承受外力作用而保持良好的信号传输性能,具体要求为:①容易加工,高融化度;②低成型收缩率,优良的尺寸稳定性;③高弯曲模量和优良的抗扭结能力;④低吸潮性,优良的抗水解能力;⑤抗压强度高,抗摩擦能力强;⑥与光纤的相融性好。
目前,国内厂家使用的紧套材料从开始的纯进口,向国产化转移,挤塑紧套工艺用的PVC 等塑料国产材料中有实际应用。
(2)加强件材料
目前,国内外用于室内光缆加强的非金属元件主要有三种:玻璃纤维,芳纶纤维及高分子量聚乙烯纤维,其中芳纶纤维具有较成熟的工艺,并且实际应用的性能良好,一直是室内光缆的首选加强元件。另外,国内开发的高分子量聚乙烯纤维,已在实际生产中得到应用,该纤维具有较高的弹性模量,有更低的生产成本,一定程度上缓解了光缆的生产成本压力。
室内光缆的加强构件一般采用芳纶纱,中心加强件多采用玻璃纤维或芳纶丝束。芳纶纤维是一种芳香族聚酰胺纤维,它具有优越的机械物理和化学性能,如重量小、绝缘性良好、耐侵蚀、高弹性模量、高强度、高柔韧性等。芳纶纤维的这些特性使得它在通信光缆中得到了广泛的应用,主要包括:缆芯周围加强构件、中心加强件、撕裂绳、阻水材料、扎纱、包带、芳纶弹性带等。芳纶纱比较重要的指标有单位丝数、单位重量、弹性模量、抗张强度及密度等,在进行光缆结构设计时,应根据光缆的机械和环境性能要求选用不同的芳纶纱。
(3)护套材料[4]
室内光缆应具有柔软、外径小、重量轻及阻燃等特点,这要求护套材料具有与之相适应的性能。常见的室内光缆的护套材料有PVC 电缆料、PVC护套料,PVC 护套料是以专用PVC树脂为基料,按其性能要求,添加各种改性剂、助剂和优良阻燃剂等,经过均匀混炼充分塑化加工而成的一种材料,具有阻燃或不延燃性能,适合室内光纤光缆使用。另外,还有一些阻燃级别较高的低烟无卤或低烟低卤的阻燃聚烯烃护套料和阻燃聚乙烯护套料,但由于价格及使用环境的考虑,也可采用 PVC 护套料。但在使用时,应注意上述这些材料的机械物理性能、抗老化性能、燃烧性能、含卤量等。
室内光缆护套材料可分为内护套和外护套,内护套侧重于防潮,外护套侧重于抗压和耐磨。因此,护套材料较多,而材料的性能总有高低好坏之分,应根据不同的使用环境选择材料,应在使用之前进行性能验证。在制造室内光缆内外护套时,保证多根芳纶纱的放线张力均匀性和一致性是十分必要的,如受力不均匀,会导致光纤受到不均匀的拉力而被损坏,采用 SZ 绞方式并有助于提高光缆的弯曲性能和拉伸性能。
5、新型结构的室内光缆
随着光纤向用户端的延伸,需要各种各样不同的用途、不同要求的光缆结构,因此,相继有些新型的室内光缆结构与设计方法出现,比如室内外两用光缆、塑料光缆、多芯光纤、半松套结构光缆等等,研究的重点是节省空间,降本增效和提高芯数。
由于FTTH 接入光缆常在室外和室内穿行,Commscope 公司推出了一种室内室外两用缆,主要用于将传统的外线光缆延伸到室内或将室内光缆延伸到室外。它既能满足室外缆的抗紫外性能,良好的阻水性能,又能同时满足室内光缆的柔软、阻燃、开剥接续方便等特点。使用它可以免除将外线光缆进建筑物时与室内光缆间的接头,从而减小了接续损耗,并缩短光缆所需的盘留长度。光缆缆芯由900 nm 阻燃紧套光纤绞合在用无卤阻燃料套塑过的加强芯上构成。再用芳纶丝对缆芯加强后挤上LSZH 护套。这种光缆满足竖井级阻燃要求,但不满足通风道级的阻燃要求。
NTT 的新型接入网分配光缆就是对过去使用的小芯数、8字型骨架带状分配光缆的结构进行改进后的产品。通过将骨架去除并改用紧包方式,在保证各项性能(包括接入性能)的前提下减少了尺寸和重量,降低了制造成本。这种光缆目前主要用于日本的FTTH 系统。
另外,还有的公司推出取代骨架式室内带状光纤的室内分支光缆。这种结构非常有利于降低安装和接续成本。先把2个4芯光纤带用塑料封装后加上一个缓冲层和含2根细钢丝的无卤阻燃护套做成光缆单元,这些光缆单元再绞合在一个加强芯上后用扎带固定。这种光缆因单元光缆保护较好而没有做外护层,所以分离光缆单元非常方便。光缆单元具有良好的性能,分开后使用敷设不存在任何问题。
五、结束语
随着世界发达国家,尤其是美、日、韩逐渐完成了其国内的 FTTx应用,使得这些国家的室内光缆研发工作起步较早,而且具有系统性和连续性,从主干光缆到终端光缆,整个光纤接入系统已经形成较为完整的结构系列。国外的室内光缆,已从开始阶段的基础使用性,向适应特殊使用性发展,例如提高光纤的集约程度,较多地采用了光纤带,节约建筑物的管道、空间,方便施工。
目前,在国内光缆行业中,室内光缆是一个比较新的领域,室内光缆结构性能还处于发展进步中,还有很多的方面需要研究。室内光缆的研发工作最早是借鉴国外的技术,到目前的自主研发,也经过一个漫长的发展时期。由于缺乏对FTTx整个系统的规划,阻碍了我国室内光缆的研发工作,另一点就是同整个光缆行业相类似,部分材料国产化工作十分艰难,也制约着我国室内光缆的发展。为了迎接光通信的发展需求,我国在光缆结构改进、材料国产化和光缆品质提升等方面都还有待进一步发展[5]。
目前室内光缆主要敷设于新型办公大楼或高档住宅小区等少数建筑物内,进入普通住宅及一般家庭的还很少。随着全球信息化、网络化、数字化社会的到来,作为通信设备的互联和大楼布线,室内光缆将继续在局域网和FTTx中发挥着关键作用。
