第3章 光 缆 本章内容提要 光缆的结构、材料与光缆的制备方法 光缆的主要特性 光缆分类 光缆型号与规格

本章要点 光缆结构 光缆余长设计意义和与那些因素有关？ 特种光缆？UV固化光纤结构？ 光缆型号与规格

第三章 光 缆与光缆材料 §3.1 光缆的结构、材料与光缆的制备方法 3.1.1 光缆结构 第三章 光 缆与光缆材料 §3.1 光缆的结构、材料与光缆的制备方法 3.1.1 光缆结构 目前常用的光缆结构有四种形式，即层绞式、骨架式、中心管式和叠带式，如图3-1所示。 层绞式 骨架式

中心束管式光缆

多束多管式光缆

带状式光缆

光缆由缆芯（光纤、加强件、填充物）和护层（外护层和护套）构成。 1.光纤——松套式和一次涂覆紧套式 2.加强件——由钢丝线、钢绞线和芳伦纤维（非金属）材料构成。 加强件在缆中的位置：中心式、分布式和铠装式 。 3.填充物在光缆缆芯的空隙中注满填充物（如石油膏），其作用是保护光纤免受潮气和减少光纤的相互摩擦。

外护层是用来保护缆芯，使光纤免除由机械压力、水泡、鼠咬等原因而造成的通信阻断或传输质量下降。 4.护层结构(外护层和护套 ) 外护层——聚乙烯（PE）、铝箔（LAP）、聚乙烯和塑料组成或金属构成。 外护层是用来保护缆芯，使光纤免除由机械压力、水泡、鼠咬等原因而造成的通信阻断或传输质量下降。 护套用来防止金属加强件与缆芯直接接触而造成损伤

通常除了光纤外，构成光缆的材料可从3方面考虑：（1）护层的材料（2）填充物的材料 （3）加强件的材料。 3.1.2 光缆材料 通常除了光纤外，构成光缆的材料可从3方面考虑：（1）护层的材料（2）填充物的材料 （3）加强件的材料。 1.护层的材料 光缆护层的材料主要有不同密度的聚乙烯(PE)护层料、阻燃护层料和复合材料三类。 光缆外护层的聚乙烯(Polyethylene ,PE )，按密度的不同可分为：低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）。

阻燃护层料 —含卤阻燃料和无卤阻燃料。 复合材料主要用于光缆铠装层，类型有钢塑复合带、铝箔塑复合带等。 含卤阻燃护层料以聚氯乙烯（PVC ）为基础树酯。（有毒性 ） 无卤阻燃料是以聚乙烯（PE）为基础树酯 （毒性） 阻燃护层可应用于各种室内场所、智能大楼、综合布线系统及各种局域网中。 复合材料主要用于光缆铠装层，类型有钢塑复合带、铝箔塑复合带等。

2.填充物的材料 填充物主要有填充油膏、热熔胶、聚酯带、阻水带和芳纶带等。 填充油膏可分为:用在松套管中填充的油膏为纤膏 .纤膏是由天然油或合成油、无机填料、偶联剂、增粘剂、抗氧剂等以一定比例制成一种白色半透明膏状物。 缆膏是由矿物油、丙烯酸钠高分子吸水树酯、偶联剂、增粘剂、抗氧剂等制成的一种黄色半透明膏状物。用于缆芯的子管之间填充. 缆膏=80%的凡石林+15%聚乙烯+辅助剂

热熔胶是由高弹性、高抗张力强度和高伸长率的热塑性橡胶与混合粘树酯、调节剂、稳定剂一起经加工制成的一种棕色透明的弹性块状胶体 热熔胶是由高弹性、高抗张力强度和高伸长率的热塑性橡胶与混合粘树酯、调节剂、稳定剂一起经加工制成的一种棕色透明的弹性块状胶体.主要用于光缆铠装层复合带的搭接缝粘接，可以防止光缆铠装层径向和纵向渗水。 聚酯带（PET）的化学名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯，主要用于光缆的包扎。例如在层绞式光缆中，缆芯是以钢绞线为中心加强件，套塑后光纤绕中心加强件绞合排列，空隙填充缆膏，再由聚酯带绕包而成。

3．加强件的材料 （1）中心加强和护层的钢材料 ①钢丝 ②钢绞丝 镀锌高碳钢丝 1×7钢绞丝 镀锌低碳钢丝 1×9钢绞丝 镀磷高碳钢丝钢纹线

3.1.3 光缆制备方法 （光缆制造） 1.光缆设计的原则 (1)余长 3.1.3 光缆制备方法 （光缆制造） 1.光缆设计的原则 (1)余长 光纤余长与光缆的抗拉特性和温度特性关系密切，高温特性要求光缆中光纤余长长，低温特性又要求光缆中光纤余长短，但都要求光缆的等效线膨胀系数小。 松套管中光纤余长应在0.25%(2.5‰,一般0.1%)左右 ； 当松套管是用来制作层绞式光缆时，松套管中光纤余长应在0.2% 左右。 (2)机械强度 合理选择光缆中的加强构件、杨氏模量、直径以及护层结构、铠装结构等。提供：光缆的抗拉强度 、抗侧压力、防水防潮 (3)使用场合

注意选用阻水油膏，特别是松套光纤用阻水油膏的温度特性要好. (5)光缆结构 (4)阻水 注意选用阻水油膏，特别是松套光纤用阻水油膏的温度特性要好. (5)光缆结构 图 3—3两种典型的光缆p.43

2.光缆中光纤余长 以下以中心管式光缆为例介绍光纤余长的计算方法.光纤长度应等于光缆的皮长再加上光纤余长。光纤余长应等于光纤余长百分数εs乘以光缆皮长。 图3—4 光纤在松套管中两种典型分布 Ps 光纤在中心松套管中分布一般是随机状态的，但最便于数学描述的有两种分布：正弦分布和螺旋分布，如图3—4所示。 2R ρs Ph 2R ρh

3.2 式中，R为松套管内半径，n为松套管内纤芯数，df为光纤的外径。 对正弦分布，中心管式光缆中光纤余长百分数εs计算公式为： 式中，k=2πRe／PS，Re为松套管的等效内半径，Ps为光纤作正弦分布的节距。而光纤在缆内弯曲的曲率半径ρs为： 式中，R为松套管内半径，n为松套管内纤芯数，df为光纤的外径。

对螺旋分布，中心管式光缆中光纤余长百分数εs计算公式为： 式中，Ph为螺旋分布节距，ρh为光纤在缆内弯曲的曲率半径，Re为松套管的等效内半径 与前面计算相同. 由3.1－3.5式可以求出中心管式光缆中光纤余长、弯曲半径、节距、纤芯数和松套管内半径间的关系。

UV固化光纤(1)

UV固化光纤(2)

3.光缆护层 要使光缆缆芯不受外界的机械、高温、化学侵蚀以及潮气的影响，缆芯上都要敷上护层或护套。紧靠缆芯的叫护套或内护层，内护层外的保护层称为外护层。 根据所用环境条件，有可供选择的内护层：聚乙烯护层（光缆型号中用Y表示，称为Y护层）；铝一聚乙烯粘结护层，称为A护层；钢一聚乙烯粘结护层，称为S护层。 若在内护层外面再要加护层，则可以加非金属护层或金属护层。金属护层典型的有皱纹钢带纵包（又称皱纹钢带铠装）聚乙烯外护层。

4.铠装 5.光缆端别的识别 铠有皱纹钢带 、细圆钢丝、粗圆钢丝等。 A端定义：若人面对光缆截面由领示光纤以红到绿顺时针为A端。 B端定义：若人面对光缆截面由领示光纤以红到绿逆时针为B端 。 在设计施工中，例如在敷设光缆时，要求位于北（东）向的终端，让各段光缆的A端都朝北（东）向，而光缆的另一端B端都朝南（西）向的终端。

6.光纤芯线色谱 (1) 光纤束管（单元）色谱 束管色谱顺序为红（或蓝）头绿（或黄）尾，即红（或蓝）管为第1束管，然后是第2第3，……绿（或黄）管为最后束管。注意：从红到绿之间的束管一般为白色束管。 (2)光纤束管内芯线色谱 束管序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 束管色谱 蓝 橘 绿 棕 灰 白 红 黑 黄 紫 粉红 青绿

（3）光纤色谱顺序 每束管内或4、或6、或8、或12根光纤（12根光纤为全色谱），光纤编号如表3-10。 光纤编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4纤束色谱 橘 绿 红 白 6纤束色谱 蓝 黄 紫 8纤束色谱 棕 灰 黑 12纤束色谱 粉 天蓝或本

注： ① 4纤束还有白、棕、灰、本色谱的； ② 6纤束还有蓝、黄、绿、红、橘、白（或本）色谱的

6.光缆的制作工艺流程 制作光缆的整个生产过程是： 光纤套塑→与加强件绞合成缆芯→包扎带（含填充油膏）→加护层→装铠。 光缆结构与材料 *光缆结构=光纤+加强心+护层+包带等都有统一的要求。 *光缆构成材料：除了光纤外，加强芯，油膏，阻水带，铝钢扎带，不同密度聚乙烯护层。

§3.2 光缆的主要特性 光缆的主要特性有传输特性、机械特性和环境特性。 3．2．1 传输特性 光缆传输特性中的损耗特性往往要受外界影响。 §3.2 光缆的主要特性 光缆的主要特性有传输特性、机械特性和环境特性。 3．2．1 传输特性 光缆传输特性中的损耗特性往往要受外界影响。 引起光缆的损耗增加的主要原因如图3-6所示。

3．2．2 机械特性 光缆在制造、运输、施工和使用过程中都会受到各种外机械力作用。 3．2．2 机械特性 光缆在制造、运输、施工和使用过程中都会受到各种外机械力作用。 光缆机械性能指标有拉伸、压扁、冲击、反复弯曲、扭转、曲绕等受力状态。如表3-1所示。

3.2.3 环境性能 要研究光缆在温度变化下的衰减、渗水、油膏滴流等问题。对环境性能指标要求如表3-2所示。

§3.3 光缆分类 分类方法 光缆种类 光纤传输模式 单模光缆、多模光缆（阶跃型多模光缆、渐变型多模光缆） 光纤状态 §3.3 光缆分类 分类方法 光缆种类 光纤传输模式 单模光缆、多模光缆（阶跃型多模光缆、渐变型多模光缆） 光纤状态 紧结构光缆、松结构光缆、半松半紧结构光缆 缆芯结构 层绞式光缆、骨架式光缆、中心（束）管式光缆、叠带状光缆 外护套结构 无铠装光缆、钢带铠装光缆、钢丝铠装光缆 光缆材料有无金属 有金属光缆、无金属光缆 光纤芯数 单芯光缆、多芯（带式）光缆 敷设方式 直埋光缆、水底光缆、海底光缆、架空光缆、管道光缆 特殊适用环境 高压输电线采用的光缆、室内光缆、应急光缆、野战光缆 光缆的种类一般可根据光缆结构、敷设方式、特殊适用环境等划分，归纳于表3-3。

名称 层绞式 束管式 叠带式 骨架式 结构图 图3-1（a） 图3-1（b） 图3-1（d） 图3-1() 容纳的光纤数 单层 单元式：多达1000 单层 12 单元式：多纤 适宜在纤数多时使用 以大于10为宜 光纤密度 小及中等24/10 中等60/10 大144/10 中60/10 传输性能 适中 微弯损耗小 为使性能稳定，对护层有要求 性能极稳定 加强件 要 增加铜线时 易 要设法 纽绞成缆 单层时易绞，群绞时有些困难 与层绞式同 群绞容易，接头易放入 与叠带式同 制造工艺及设备 设备易得，工艺与电缆同 设备易得，光纤送入管中时有些困难 需增加制带设备，叠带时用专用设备 添加制骨架设备，嵌纤入槽时用专用设备 接续光纤易难程度   易实现多纤接续，快 加强件安放位置 分布安放 加强件应与骨架牢牢粘住 适用场所 干线，局见中继用户线 干线用户线 其它 截面积较大 3.3.1 按光缆缆芯的结构划分 按光缆的结构不同分类，常用的有四种：中心(束)管式、层绞式、骨架式和叠带式，如图3-1所示。各种光缆的结构性能对比，如表3-4所示。

3.3.2 按光缆的敷设方式划分 管道光缆，直埋光缆，水底光缆，架空光缆 3.3.2 按光缆的敷设方式划分 管道光缆，直埋光缆，水底光缆，架空光缆

1.管道光缆外护层特点 外护层=LAP铝薄聚苯乙烯+PE聚乙烯+包带 它由厚度为 0.2（mm）的铝箔和聚乙烯塑料膜组合而成 。 外护层在受到倒压力时易发生形变，所以只能在管道光缆中使用。

2.直埋光缆外护层特点 在LAP护套外加一层皱纹钢护层和PE。 这种光缆能承受一定的侧压力。 外护层= LAP+皱纹钢带+ PE

3.水底光缆特点外护层 4.架空光缆外护层特点 架空光缆可以用管道光缆或直埋光缆代替，只不过架空光缆的拉伸强度可以比直埋光缆弱约一半左右。 为了防止水进人光缆，有时用铝管来替代LAP护套在加钢丝 外护层=铅护层+铝管+钢丝层+PE层 4.架空光缆外护层特点 架空光缆可以用管道光缆或直埋光缆代替，只不过架空光缆的拉伸强度可以比直埋光缆弱约一半左右。

5.小结：几种外护层的对比 图中的“√”表示优良，“О” 表示可以适用，“×” 表示不适用。

3.3.3． 按光缆特殊使用环境划分 1.高压输电线用光缆 全介质自承式架空光缆ADSS、复合架空地线光缆OPGW、架空地线缠绕式光缆GWWOP三大类。 2.光/电混合缆 3.室内光缆 4.室外光缆和应急光缆

1. 高压输电线用光缆 全介质自承式架空光缆ADSS、复合架空地线光缆OPGW、架空地线缠绕式光缆GWWOP三大类。所谓“非金属光缆”是指整根光缆均无金属部件。 非金属光缆是将层绞式光缆或骨架式光缆的中心加强构件选用非金属的玻璃纤维增强塑料（FRP）棒，护套或护层不用金属。这种非金属光缆一般要有钢丝（绳）吊挂，使用在避免强电感应的场合。

非金属光缆用途： 用于多雷电地区（中心加强件是非金属，而护套或外护层含有金属的光缆）。 高压输电的调度室到高压输电线路铁塔。

(1)全介质自承式光缆（ADSS） 图 3—7一种典型ADSS光缆横截面积图 ?

ADSS光缆用于自承式悬挂高压输电线路铁塔上，光缆所承受的拉力是很大，必须在缆芯周围绕包一定数量的芳纶纤维起增强作用。截面结构如图所示。

(2)复合地线光缆（Qptical Fibre Composite Ground Wire—OPGW）

(3)架空接地缠绕光缆 特种光缆：一般将特殊用途光缆特殊结构的光缆称为特种光缆。 缠绕光缆也是一种全介质光缆，它的敷设是缠绕到高压输电线路的地线或相线导体上。 特种光缆：一般将特殊用途光缆特殊结构的光缆称为特种光缆。 如：水底光缆、光/电混合缆、无卤阻燃光缆、非金属光缆（全介质自承式光缆、缠绕式光缆）、复合地线光缆.室内布线光缆等。

水底光缆 水底光缆，由于敷设时短期拉力大，需要将光缆进行钢丝铠装，以便提供足够的抗拉强度。 水底光缆的密封有加金属管作密封层的，办法是在缆芯中填充阻水油膏，在缆芯外加金属护套密封。

2．光／电混合 是指将电话用铜线对或铜馈电线+光纤=光/电混合缆.

无卤阻燃光缆 用途：室内用的光缆和地铁用的光缆等。 阻燃分为有卤和无卤阻燃。 阻燃过程？如：氢氧化铝等。在高温火焰作用下，氢氧化铝气化放出水，水吸收热量、稀释氧气，从而达到阻燃目的。

3.室内布线光缆中UV固化光纤(1)

室内布线光缆中UV固化光纤(2)

§3.4 光缆型号与规格 目前光缆型号由光缆型式代号和光纤的规格代号两部分组成 3．4．1 光缆的型号代码构成 ：由5部分组成 分类 加强芯 §3.4 光缆型号与规格 目前光缆型号由光缆型式代号和光纤的规格代号两部分组成 3．4．1 光缆的型号代码构成 ：由5部分组成 分类 加强芯 派生（形状、特性） 护套 外护套 1 2 4 5 3

1.分类的代码及其意义 （2）GR——通信用软光缆 （3）GJ——通信用局内光缆 ； （4）GS——通信用设备内光缆 （1）GY——通信用野外光缆； （2）GR——通信用软光缆 （3）GJ——通信用局内光缆 ； （4）GS——通信用设备内光缆 （5）GH——通信用海底光缆； （6）GT——通信用特殊光缆 （7）GW——通信用无金属光缆； （8）GM——通信用移动式光缆

2．加强件代号及意义 （1）无符号——金属加强件 （2）F——非金属加强件 （3）G——金属重型加强件 （4）H——非金属重型加强件 （5）X——两根分散加强件

3．派生的代号及其意义 （1）B——扁平式结构； （2）C——自承式结构 （3）T——填充式结构； （4）D——带状结构 （5）G——骨架槽结构； （6）Z——阻燃结构 （7）X——中心束管结构

4．护套代号及其意义 （1）Y——聚乙烯护套 （2）V——聚氯乙烯护套 （3）U——聚氨酯护套 （4）A——铅一聚乙烯粘接护套 （5）L——铝护套 （6）G——钢护套 （7）Q——铅护套 （8）S一钢一铝一聚乙烯综合护套

5．外护套代号（即铠装层以及铠装外边的外护层由两位数代号XY表示） 代码 铠装层（方式） 外被层（材料） 无 1 - 纤维层 2 双钢带 聚氯乙烯套 3 细圆钢丝 聚乙烯套 4 粗圆钢丝 聚乙烯套加覆尼龙套 5 单钢带皱纹纵包 聚乙烯保护管 33 双细圆钢丝 44 双粗圆钢丝

GYFTY—— GYTA53（ GY*TA53 ）——

3．4．2 光缆规格的代码构成 光缆规格由五大部分构成，均用代号表示。 按下列顺序排列： 光纤纤数 光纤类别 光纤尺寸 工作波长 损耗常数α 3．4．2 光缆规格的代码构成 光缆规格由五大部分构成，均用代号表示。 按下列顺序排列： 光纤纤数 光纤类别 光纤尺寸 工作波长 损耗常数α 模式带宽 适用温度 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ(a) Ⅳ(bb) Ⅳ(cc) Ⅴ

1．光纤纤数 用光缆中同一类别光纤的实际数字表示． 2．光纤类别 （1）J——SiO2系列多模渐变光纤 （2）T——SiO2系列多模阶跃光纤 （3）Z——SiO2系列多模准突变型光纤 （4）D——SiO2系列单模光纤 （5）B1——SiO2 的G.652单模光纤 （6）X——SiO2芯、塑料包层光纤 （7）S——全塑光纤

3．主要尺寸 （1）对于多模光纤用数字表示纤芯／包层的直径。如50／125单位为（m） （2）单模光纤的尺寸用模场直径或包层直径的m数表示

4．传输特性代码（由a，bb及cc共三组数字构成 。） １—λ＝0.85（m）；2——λ＝１.3（m） 3——λ＝1.55（m） （2）bb代表α 损耗 如α=3.0（dB／km），用30表示；α=0.5（dB／km），用05表示；α=0.4（dB／km），用04表示等。 （3）cc代表模式带宽B·L，表示时用2位数字顺序表示B·L（MHz·km）的千位和百位值。如，B·L＝300（MHz·km），用03表示； B·L—1200（MHZ·km），用12表示等

6．适用温度 用英文字母表示： （1） A——适用温度范围为 一40～＋ 40（℃） （2） B——适用温度范围为 一30～＋50 （℃） （3） C——适用温度范围为 一20～十60（℃） （4） D——适用温度范围为 一5～＋60（℃）

举例 GY G Z L-03-12-J 50/125（2 10 08）C GYTA53 GYTA 8B1