3.5 光缆结构和类型

天才在于积累，聪明在于勤奋。

——华罗庚

对光缆的基本要求是保护光纤固有的机械特性和光学特性，防止在施工过程中和在使用期间光纤断裂，保持传输特性的稳定。为此，必须根据使用环境，设计各种结构的光缆，以免光纤受应力作用和有害物质的侵蚀。

3.5.1 缆芯

光缆由缆芯和护套两部分组成。缆芯一般包括被覆光纤（芯线）和加强件，有时加强件分布在护套中，这时缆芯主要就是芯线。芯线是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。加强件承受光缆的张力，通常采用杨氏模量大的钢丝或者非金属的芳纶纤维。护套一般由聚乙烯（或聚氯乙烯）和钢带或铝带组成，对缆芯起机械保护和环境保护作用，要求有良好的抗压能力和密封性能。

为了提高光纤机械强度，抑制微弯损耗，通常要对光纤进行两次被覆。一次被覆材料一般用软塑料，如紫外固化的丙烯酸树脂或热固化的硅酮树脂，一次被覆光纤直径为0.25~0.40mm。二次被覆光纤有紧套和松套两种，紧套光纤是用模量大的尼龙12紧套在一次被覆光纤表面，松套光纤是把一次被覆光纤放在高强度套管内，套管充填油胶。套管直径由容纳的光纤数目决定。一次被覆光纤在套管内有一定余长，可适度自由移动，避免应力作用和微弯损耗，改善低温特性（见图3.5.1）。

图3.5.1 二次被覆光纤（芯线）简图

a）紧套 b）松套 c）大套管 d）带状线

为增加光缆容纳的光纤数目，采用一种带状式的芯线。将一次被覆光纤（4~12纤）平行排列并加被覆形成带状线，再把这种带状线一层一层叠加构成带状单元芯线。这种芯线可以放在大套管内，也可以放在骨架槽内，形成高密度光缆。

3.5.2 护套

护套的作用是保护缆芯，防止机械损伤和有害物质的侵蚀，特别要注意抗侧压力，以及密封、防潮耐腐蚀性能。在中心套管式和带状式缆芯结构中，加强件分布在护套中，护套还起抗张力作用。基本光缆结构如图3.5.2所示。

图3.5.2 基本光缆结构简图

a）层绞式 b）骨架式 c）中心套管式 d）带状式

在特殊场合使用的光缆结构要求更加严格。海底光缆要承受海水压力和拖网渔船的干扰，防止海水浸蚀，对光缆的机械强度和密封性能要求很高。一般要用一层或多层镀锌圆钢丝进行铠装，以保护缆芯和护套。电力通信光缆要防止强电场，特别是短路和雷击产生的强电场对光缆的影响，要采用无金属光缆，这种光缆一般用高强度非金属材料，常用的是纤维增强塑料作加强件，如自承式光缆和缠绕式光缆。架空地线复合光缆是把无金属光缆包在空心地线内，用一层或多层铝合金丝和铝包钢丝铠装。在矿区或地铁等场合要使用阻燃光缆，用聚醋酸乙烯酯作护套可耐250℃以上的高温。

3.5.3 铠装

海底光缆要承受海水压力、浸蚀和拖网渔船的侵扰，为此，对光缆的机械强度和密封性能要求很高。一般要用一层或多层镀锌圆钢丝进行铠装，以保护缆芯和护套。典型的铠装材料是钢带或钢丝，制造不同类型光缆的方法是改变铠装材料和厚度或用多层铠装，如图3.5.3所示。

图3.5.3 几种典型的海底光缆结构