层绞式光缆纤长差异的研究

PAGE 070光缆纤长不一致问题的分析与改善■ 陈坚 薛栋伟（江苏法尔胜光通有限公司 江苏 无锡 214434）本文从套塑、成缆工序进行纤长不一致的原因分析，通过统计数据和逐层查找，从人、机、料、法、环等方面原因分析和提出纠正预防措施，提高光缆中光纤长度的一致性，进而提高产品质量。

This article analyzes the causes of inconsistent fiber length from the process of plastic molding and cable forming. Through statistical data and layer-by-layer search, it analyzes the causes of people, machines, materials, methods, and loops and proposes corrective and preventive measures to Improve the consistency of fiber length in optical cable, and then improve the product quality.光缆 层绞式 纤长差异 束管路径 拉伸窗口Optical cable; Layer twisted; Difference in fiber length; Beam tube path; Stretch windowDoi:10.3969/j.issn.1673-5137.2020.04.006摘 要Abstract关键词Key Words１．　引言我们都知道，光缆能承受的抗拉力是衡量光缆机械性能的一项重要指标。

光缆在承受拉力时，光纤应变不宜过大，应在一定范围以内。

比如：行业标准YD/T901-2009中规定，常规GYTA型管道光缆在短期拉力1500N的状况下，光纤应变小于等于0.15%；在国外的技术规范中，在短期拉力下光纤应变一般要求不超过0.33%。

浅析层绞式光纤带光缆的结构及套管设计一、概述光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。

光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

在我国，光纤通信从70年代末开始运用，到现在已有20年有余，尤其是近年来，光纤光缆的大规模采用，更为显着，一方面因为3G网络的覆盖建设、FTTX网络的规模推广以及IPTV网络在城市的试点开展，另一方面运营商业务容量的急速膨胀，以及不断开发出丰富且多样性的业务内容，同时，运营商随着城市化的发展而不断地建设并完善其基础物理光纤网络，既有其发展的必要性，又有其保持竞争地位的需要。

因此，来自基础建设和业务发展这两方面的大量需求，直接导致了运营商对光纤光缆需求的快速增长。

由于用于敷设光缆的城市地下管网资源在相当长的一段时间内和一定空间范围内的增加又是有限的，并且具有独占性和稀缺的特点。

而光纤带光纤光缆具有光纤密度大，光缆外径小，易于敷设等特点，较好地解决了运营商发展的需要与面临城市地下管网不足的矛盾。

这些年来，运营商对光纤带光缆的运用也越来越普遍，运用的地域也越来越广泛，运营的网络层次也由层逐步向重点接入层扩散，而且芯数也在不断增加，已经运行的大芯数光纤带光缆已经达到了432芯。

正是基于光纤带光纤光缆的发展，本文介绍了制造层绞式光纤带光缆的结构设计原理，通过对不同材质的光纤带套管的选择、不同套管尺寸的设计和性能比较，以及相关的试验，验证了采用不同材料的光纤带套管时，光纤带光缆的性能变化。

光纤通信的原理光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

层绞式、中心束管式、骨架式三种光缆简介一．层绞式光缆1) 光缆结构简图2) 层绞式光缆产品简介松套层绞式是把松套管绞在中心加强芯上构成缆芯，在缆芯外根据需要采用不同的护层结构。

3) 松套层绞式光缆的主要特点有：●松套管材料本身具有耐水解特性和较高的强度，管内充以特种油膏，对光纤进行关键性保护。

●加强芯处于缆芯中央位置，松套管以适当绞合节距围绕加强芯层绞，通过控制光纤余长和调整绞合节距，可使光缆具有很好的抗拉性能和温度特性。

●松套管和加强芯间用缆膏填充绞合在一起，保证了松套管和加强芯间的防水性能。

●光缆的径向和纵向防水由多种措施保证。

●根据不同的要求，有多种抗侧压措施。

二．中心管式光缆1) 光缆结构简图2) 中心管式光缆简介中心管光缆则直接把松套管做为缆芯，光缆的加强构件在松套管的周围，后在外根据需要采用不同的护层结构。

3) 中心管式光缆的主要特点有：●松套管材料本身具有良好的耐水解性能和较高的强度，管内充以特种油膏，对光纤进行了关键性保护。

●直径小、重量轻、容易敷设。

三．骨架式光缆1) 骨架式光缆结构图例2) 骨架式光缆简介骨架式光缆是用聚乙烯在中心加强芯上挤成螺旋骨架槽，再把光纤置入槽中构成缆芯，后在外根据需要采用不同的护层结构。

3) 骨架式光缆主要特点是：●其最大优点在于能够使用中途分支技术取出所需光纤，与接入光缆进行对接，不需要剪断骨架及中间加强件，操作简单÷快捷。

●骨架式光缆结构使用骨架和中心加强件为支撑单元。

骨架采用高密度聚乙烯材料，抗侧压性能好，对光纤有很好的保护。

四．层绞式、中心束管式和骨架式光缆比较1、从结构上讲，层绞式光缆光纤余长比中心束管式光缆光纤余长更容易控制，因此光缆更具有优越的机械和环境性能，骨架式光缆无余长，光缆架设后由于光缆受力造成光纤也受力，直接影响光缆使用寿命。

2、从防水性能上讲，层绞式光缆和中心束管式光缆，均采用全填充式，具有良好的防水性能，而骨架式光缆在骨架槽内一般采用干式阻水，干式阻水的方式采用遇水膨胀的材料，保证水不延缆的纵向延伸，因此骨架式光缆的阻水是被动方式的“堵水”，在“堵水”处光纤泡在水中，影响光纤外涂层寿命，从而直接影响光缆寿命。

层绞式光缆结构及其说明层绞式光缆，听起来是不是有点高大上的感觉？其实它就是现代通信世界里的一颗璀璨明珠，简直就是信息传递的“老司机”。

得跟大家说说它的结构。

光缆的核心部分是一根根细得像头发丝的光纤，正是这些纤维让我们的信息像闪电一样飞速传递。

想象一下，一根光纤就像是一条狭窄的河流，里面流淌着我们的视频、音频和各种信息。

把这些光纤整齐地绞在一起，就形成了层绞式光缆，这样的设计简直是“天才”！再说说它的外面，层绞式光缆外面通常包裹着一层坚韧的保护材料，就像是给这根“细长河流”穿上了厚厚的铠甲。

这个保护层可不是随便做的，它要抵挡各种恶劣环境，比如潮湿、阳光和小动物的“恶作剧”。

大家可能想，“那如果光缆在地下呢？”没错！它可以埋在地下，也可以架在高高的电杆上，无论在哪里，只要有电流，它就能神奇地工作。

不过，光缆的层绞设计可不单单是为了好看，更重要的是为了减少干扰。

想想看，信息在光纤中穿梭，周围一旦有其他信号的干扰，就可能导致传输出问题。

而层绞式设计就像是把光纤“打包”在一起，互相之间可以很好地“合作”，降低了干扰的风险，保证信息的“清晰度”。

这就好比一群朋友一起去看电影，大家一起坐在一起，不容易被外面的喧嚣干扰，享受着大银幕上的精彩。

光缆的应用场合也让人感到惊讶。

比如说，大家常常在电影院里看到的大片，背后其实就有层绞式光缆的默默支持。

你可能不知道，网络游戏的瞬时反应和你在家中畅快的网络体验，都离不开它的身影。

无论是高楼大厦里的会议还是小区里的智能家居，这些看似平常的生活场景，实际上都是在层绞式光缆的助力下得以实现的。

我们再来聊聊这个“层绞”的过程。

想象一下，一个大大的麻花，光纤就像是那些细细的面条，被一层一层地绞在一起。

这样一来，不仅美观，而且每根光纤之间的距离也被设计得恰到好处，确保了信号的高效传输。

就像朋友们一起聚餐，坐得太近容易吵闹，坐得太远又听不清，层绞式的设计恰到好处地解决了这个问题。

当然了，层绞式光缆的生产过程可不是轻松的。

全介质松套层绞式微型光缆具有直径小、重量轻、分歧方便等优点，提高了光纤密度，加大了管道的利用率。

本文阐述了层绞式微型光缆的设计思路，工艺要点和气吹性能。

松套层绞式微型光缆，有4单元/5单元/6单元三种结构，最大直径不超过6.2mm，在10/8mm微管中可以一次吹送1公里以上。

在减小松套管直径和光缆直径的情况下，微型光缆保持良好的机械性能及高低温性能，符合接入网的使用要求。

关键词：微型光缆；微管道；气吹光缆；全介质光缆；气吹敷设技术；气吹试验；气吹性能。

1引言接入网的建设既需要速度，还需要经济性和灵活性，不能照搬长途干线的模式［1］。

为了降低光缆路由的基础设施费用，最大限度的利用子管和微管系统的资源，需要用一种新的小直径微型气吹光缆。

全介质松套层绞式微型光缆GCYFTY-4～72Xn适用于10/8mm微管，其松套管是含有12芯光纤的微型松套管。

与中心管式结构相比，松套层绞式微型光缆的特点是光纤容易识别和分歧，便于接续和施工［2］。

本文讨论了这种微型光缆的设计思路，工艺要点，给出了性能测试和气吹试验结果。

微型光缆外径小、成本低，可分批逐次布放在微管中，减少初期敷设的光缆芯数；也可随时抽换光缆，便于光纤升级换代。

2微管和气吹敷设技术简介2.1微型硅芯管高密度聚乙烯（HDPE）硅芯管是由三台挤出机将HDPE树脂和硅胶塑料共挤出［3］，而形成一种内壁带有固体润滑层，外带彩色识别条纹的管道。

硅胶塑料是一种新型功能性专用料，摩擦系数小，耐高温，对敷设光电缆有利。

HDPE和硅胶塑料共挤出时复合成一体，不剥落，不分层。

共挤出成型工艺已经国产化，国内硅芯管在光缆护套管上的应用、整理已经推广。

微型硅芯管是指外径16mm以下的硅芯管。

2.2微管气吹敷设技术光缆管道气吹的施工方法已在我国多条干线光缆工程中普遍采用，但其施工方法均为在一根直径约40mm的硅芯管中不分缆径大小只吹送一条光缆［4］［5］，不但增加了初次投资而且不利于工程的分期建设。

比较层绞式‎光缆和中心‎束管式光缆‎就会发现，由于层绞式‎光缆在结构‎、性能、敷设方式等‎方面都具有‎显著的优良‎特性，在80%的场合都将‎使用层绞式‎光缆。

层绞式光缆‎和中心束管‎式光缆是常‎见的两种光‎缆形式，它们各有优‎势：前者光缆敷‎设方式多，适用于架空‎、直埋、管道、水下等各种‎场合，而后者具有‎直径小、重量轻、容易敷设的‎特点。

这与它们不‎同的技术结‎构息息相关‎。

一、层绞式光缆‎技术将已着色光‎纤与油膏同‎时加入到高‎模量塑料制‎成的松套管‎中，光纤在套管‎内可以移动‎。

不同的松套‎管沿中心加‎强芯绞合制‎成缆芯。

缆芯外加防‎护材料制成‎松套层绞式‎光缆。

它的主要特‎点有：松套管材料‎本身具有耐‎水解特性和‎较高的强度‎，管内充以特‎种油膏，对光纤进行‎关键性保护‎；加强芯处于‎缆芯中央位‎置，松套管以适‎当绞合节距‎围绕加强芯‎层绞，通过控制光‎纤余长和调‎整绞合节距‎，可使光缆具‎有很好的抗‎拉性能和温‎度特性；松套管和加‎强芯间用缆‎膏填充绞合‎在一起，保证了松套‎管和加强芯‎间的防水性‎能；光缆的径向‎和纵向防水‎由多种措施‎保证；根据不同的‎要求，有多种抗侧‎压措施。

二、中心管式光‎缆技术将光纤套入‎由高模量的‎塑料做成的‎螺旋空间松‎套管中，套管内填充‎防水化合物‎，套管外施加‎一层阻水材‎料和铠装材‎料，两侧放置两‎根平行钢丝‎，并挤制聚乙‎烯护套成缆‎。

它的主要特‎点有：特有的螺旋‎槽松套管设‎计，有利于精确‎控制光纤的‎余长，保证了光缆‎具有很好的‎机械性能和‎温度特性；松套管材料‎本身具有良‎好的耐水解‎性能和较高‎的强度，管内充以特‎种油膏，对光纤进行‎了关键性保‎护。

两根平行钢‎丝保证光缆‎的抗拉强度‎。

直径小、重量轻、容易敷设。

三、两种光缆比‎较比较两种光‎缆，层绞式光缆‎具有以下显‎著的优良特‎性：1、在结构上，层绞式光纤‎余长比中心‎束管式光纤‎余长更容易‎控制。

情境一
知识点 7层绞式光缆
一、教学目标：
熟悉层绞式光缆的结构
熟悉层绞式光缆特点
二、教学重点、难点：
重点掌握层绞式光缆的结构
三、教学过程设计：
1. 层绞式光缆介绍：
层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。

2. 层绞式光缆结构：
层绞式光缆结构是将单模或多模光纤套入由高模量的聚酯材料做成的松套管中，套管内填充防水化合物。

缆芯的中心是一根金属加强芯，对于某些芯数的光缆来说，金属加强芯外还需挤上一层聚乙烯（PE）。

松套管（和填充绳）围绕中心加强芯绞合成紧凑的圆形缆芯，缆芯内的缝隙填充阻水填充物。

双面镀铬涂塑钢带（PSP）纵包后挤制聚乙烯护套成缆。

四、课后作业或思考题：
1）层绞式光缆的结构的组成？
2）层绞式光缆特点？
五、本节小结：
对本节内容进行小结。

层绞式带状光缆的综合余长研究易伟;李金龙;严映律【摘要】建立了层绞式带状光缆的综合余长模型,并对该模型的设计进行了研究,列出了结构参数的方程组,采用逆Broyden秩1迭代法进行数值求解,得到了不同综合余长和宏弯半径下的光缆结构尺寸.结合成本构造了光缆综合指标模型,对其理论设计进行了修正,获得了光缆设计的最佳余长值.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2015(039)007【总页数】3页(P54-56)【关键词】层绞式;带状光纤;余长;数值计算【作者】易伟;李金龙;严映律【作者单位】西南交通大学物理科学与技术学院,成都611756;西南交通大学物理科学与技术学院,成都611756;西南交通大学物理科学与技术学院,成都611756【正文语种】中文【中图分类】TN913.70 引言带状光缆具有光纤密度高的优点，在同样的光缆外径下可以容纳较多的光纤芯数，而且可多根光纤同时接续，简单方便，节省了安装时间和成本。

带状光缆主要有层绞式光缆和中心束管式光缆，其中层绞式光缆因其能获得较大余长的特点被广泛应用，但其光缆结构的初步设计不仅依赖于经验取值，而且需要结合应用现场的相关要求和参数，通过反复验算修正才能渐趋优化，工作量较大。

余长是表征光缆性能的重要参数，文献[1～3]已经对套管余长的两种模型进行了公式推导。

因此，本文主要研究层绞式带状光缆的综合余长。

1 层绞式带状光缆的综合余长模型光纤余长是指光纤恰好不产生应变时的最大应变量，分为套管余长和绞合余长两种。

套管余长有螺旋和正弦两种模型，而绞合余长是通过松套管螺旋状绞合在中心件上获得的。

层绞式带状光缆的空间示意图如图1所示，松套管呈螺旋状绞合，且光纤在松套管中呈正弦状。

图1中，P为绞合节距，L为一个正弦周期长度，R内、R外分别为套管内、外半径，R1为中心加强件半径，R2为缆芯内半径，R为加强件中心到套管中心的距离，a和b为带状光纤尺寸。

图1 层绞式带状光缆的空间示意图设光缆应变达到余长时伸长量为ΔP，光纤在松套管内的剩余套管余长为ε1，绞合余长为ε2，根据拉伸前后光纤长度不变原理，得到综合余长ε为：其中，T为绞合张力，E为套管等效杨氏模量，S为套管截面积，d为带纤能到达的最大高度。