Классификация и конструкция волоконно-оптических кабелей связи

Оптические волокна классифицируются на одномодовые и многомодовые. Последние подразделяются на ступенчатые и градиентные. Одномодовые волокна имеют тонкую сердцевину (6... 8 мкм), и по ним передается одна волна; по многомодовым (сердцевина 50 мкм) распространяется большое число волн. Наилучшими параметрами по пропускной способности и дальности обладают одномодовые волокна. У ступенчатых световодов показатель преломления в сердечнике постоянен, имеется резкий переход от п1 сердцевины к п2 оболочки и лучи зигзагообразно отражаются от границы «сердечник-оболочка». Градиентные световоды имеют непрерывное плавное изменение показателя преломления в сердцевине по радиусу световода от центра к периферии, и лучи распространяются по волнообразным траекториям. Показатель преломления сердцевины меняется вдоль радиуса по закону показательной функции

nr=n0 [1-2Δ(r/a)u]1/2, (7.1)

где nr — максимальное значение показателя преломления на оси волокна, т. е. при r = 0; и - показатель степени, описывающей профиль изменения показателя преломления:

Δ=(n12_n22)/2n12≈(n1_n2)/n1= 0,003-0,01, (7.2)

Чаще всего применяются световоды с параболическим профилем. В этом случае и=2 и соответственно

nr=n0[1-2Δ(r/a)2]1/2. (7.3)

Если принять u =∞, то получим известное значение п ступенчатого световода

n2=n1[1-Δ]. (7.4)

Направляющей системой оптического кабеля (ОК) является волоконный световод (ВС). Требования к ОК обусловлены условиями его прокладки и эксплуатации. Конструкция ОК должна обеспечивать его прочность в процессе прокладки, монтажа и эксплуатации, предохранять ВС от растягивающих продольных усилий, возникающих при прокладке кабеля.

Конструктивные элементы ОК:

- модуль волоконно – оптический (МВО);

- силовые и армирующие элементы;

- заполняющие элементы;

- защитные покровы;

- броневые покровы;

- жилы дистанционного питания.

МВО – это полиэтиленовая трубка, в которой свободно уложены 1, 2 или 4 волоконных световода (рис. 3.6).

Рис. 3.6 – Модуль волоконно – оптический

Базовыми конструкциями ОК являются конструкции (рис. 3.7):

- с повивной скруткой;

- ленточные.

Рис. 3.7 – Базовые конструкции оптических кабелей

В кабеле с повивной скруткой в центре находится центральный силовой элемент, предохраняющий кабель от продольного растяжения в процессе прокладки, он выполняется из стеклопластика или в виде стального тросика. Вокруг ЦСЭ располагается повив из шести МВО. В ОК с небольшим числом ОВ часть модулей может быть заменена полимерными заполнителями (корделями).

Расположение остальных элементов такое же, как и в электрических кабелях. В ОК не используются свинцовые оболочки, чаще всего применяются тонкие стальные или алюминиевые гофрированные оболочки с защитными полимерными покрытиями. Броня в ОК может быть выполнена из стеклостержней (обозначается «С») или в виде оплётки (обозначается «О»). Большинство современных ОК не имеют жил дистанционного питания. Всё свободное пространство в ОК для его герметизации заполняется гидрофобным заполнителем.

Пример маркировки оптических кабелей

маркоразмер
марка
тип
вид
ОКЛБг–Н–3–ДА13–3 4Е–0,40Ф3,5/0,30Н19–12/0
номер позиции

1. Вид кабеля – Оптический Кабель – ОК

2. Область использования – Линейный (для магистральных, Зоновых и городских сетей связи) – Л

3. Тип брони – Бг (гофрированная стальная лента, наложенная продольно)

4. Шланг выполнен из материала Нераспространяющего горение – Н

5. Номер разработки – 3

6. Тип силовых элементов и защитных покровов. Силовые элементы – центральный силовой элемент (ЦСЭ) – Диэлектрический (стеклопластиковый) стержень и высокомодульные Арамидные нити –ДА. Тип защиты покровов – 13 (оболочка и шланг из пластмасс, нераспространяющих горение, броня – сталь)

7. Структура построения сердечника оптического кабеля (ОК). [Количество оптических модулей (ОМ) в ОК] х [Количество оптических волокон (ОВ) в ОМ] – 3х4. Тип оптического волокна – одномодовое, соответствующее рекомендации G.652 ITU–Т – Е

8. Оптические характеристики ОВ. [Максимальный индивидуальный коэффициент затухания (МИКЗ) на длине волны 1310 нм (ф) – 0,40 дБ/км и коэффициент хроматической дисперсии на этой длине волны – 3,5 пс/(нм•км)] / [МИКЗ на длине волны 1550 нм (н) – 0,30 дБ/км и коэффициент хроматической дисперсии на этой длине волны – 19 пс/(нм•км)]

9. [Общее количество ОВ в кабеле – 12 (двенадцать)] / [количество жил дистанционного питания (ДП) в кабеле – 0 (ноль)]

Пример приведен для случая использования в кабеле одномодового оптического волокна. В случае использования в кабеле с аналогичной конструкцией многомодовых оптических волокон позиции номер семь и восемь условного обозначения кабеля изменять свой вид.

Например, если в кабеле используется многомодовое ОВ (G.651 ITU–T), работающее на длине волны 850 нм и имеющее, например: МИКЗ–3,0 дБ/км и ширину полосы пропускания не менее 500 МГц•км, то условное обозначение кабеля примет вид:

ОКЛБг–Н–3–ДА13–3 4М–3,ОВ500–12/0