[科普中国]-松结构光缆

定义

按光纤在光缆中的是否可自由移动的状态，可将光缆分为松结构光缆、紧结构光缆、半松半紧光缆。

松结构光缆，又称为松套结构光缆，是一种将一次着色的光纤松散放地在一槽子或一个管子里的结构的光缆。它的特点是一次着色光纤在光缆中有一定自由移动空间，光纤与光缆中的其他元件（如：加强用钢丝芯、填充绳、金属线等）不直接紧密接触，而是通过松套塑料管或V形塑料骨架槽分隔开，在这种结构中，光纤处于较大自由空间内，有相对活动余地。由于光纤在缆芯中是“自由”的，会有一定的余长。当光缆受张力或压力时，光纤有一定的相对活动空间，这样就可以减少光纤所受到的压力，并可减少光纤的微弯1。

结构设计国际上松结构光缆用的光纤经过经过两次涂敷。第一层预涂敷仅几微米，材料是松软丙烯酸盐，用来防止微弯曲，并便于光纤接续时剥掉涂敷层之用。外层为硬丙烯酸盐（UV Crosslink acrylate紫外光固化交联丙烯酸盐或 Urethane acrylate 氨基甲酸乙酯丙烯酸盐），其厚约60μm，以加强光纤的强度。经涂敷后的光纤外径约为245~250μm。为了使光纤能抵抗横向压力从而防止微弯曲产生，常将光纤与其他元件隔开，方法有两种：松套管法和开口螺旋槽法2。

松套管法松套管法是将光纤放在一个塑料套管中，然后将几根这种有光纤的套管绞合在缆的中心单元上。此塑料套管有的用高密度聚乙烯制成，有的用双层材料即氟聚合福及聚酯制成。每一套管内可放置单根、六根或十根光纤。具有多根光纤的套管是将光纤成束状套入，构成为缆的一个单元式结构。套管的外径根据光纤放置数而异，对一般套管内无加强芯而言,单芯的套管为1.4mm，10芯的套管为3mm，其壁厚为外径的15% 。 管式结构又可分为松管层绞式和中心管式（或称束管式）两种，管式结构中的松管层绞式最具有代表性。3美国ATT的松套结构比较独特，光纤在套管内是绞合单元，即套管中心有一根玻璃纤维加强芯(为玻璃与环氧树脂的混合物)，光纤绞合在此抗张元件上，故其套管的外径较粗。这些松套管呈螺旋状在缆的中心加强单元上进行绞合，此绞合的螺旋直径与圆柱塑料套管轴心的直径相同，称之为螺旋直径2。

由于光线的热膨胀系数和可拉伸的应变率低，为了使光纤在低温中不出现微弯曲和在有牵引力情况下光纤不致拉伸，即符合光缆设计要求，当光缆长度发生变化时，光纤在松套管内自动调整位置，即变化螺距直径以适应要求。光缆设计时应根据使用要求来选择，需考虑松管直径、绞合参数、缆的材料。另一方面，为了防止由于光缆损环时水分浸入,松管中填充防水混合软膏(如摇溶性填充混合物)，此填充物在-40~+70摄氏度时都是软膏状，不妨碍光纤在管内移动，以便适应光缆长度的变化2。

开口螺旋槽法开口螺旋槽式，我国一般称之为骨架型，但此槽的深度要深些。其调节光缆长度变化的原理与松管式相同。这一种松结构光缆有人认为并不理想口。主要是在成缆时，光纤不易嵌在槽内的应有位置，以满足在缆长变化时光纤有足够的可调间隙，因此这种结构目前采用较少2。

性能从温度特性、抗压力效应和抗张效应三个方面来说明松结构光缆的性能。

温度特性在温度特性方面，温度变化对光纤产生两种影响：

第一，引起微弯曲，因而增加光纤损耗；

第二，使光纤产生应变。

对松结构光缆来说，因螺旋绞合其螺距直径的变化墓本可以抵消温度变化的影响，只要光纤不碰触松管或螺旋槽的壁，温度变化不影响光纤的性能。但实际上温度范围受下列因素所限制，即管和槽的填充料在低温时的粘性和缆材料在高温时的稳定性。根据初步掌握的报导，松结构光缆在-30~+70摄氏度时的光纤衰耗和机械应变基本是稳定的，在-40摄氏度时衰耗可增加0.8dB/km（λ=0.85μm）。日本在1983年研制的一条耐低温的试验光缆,也是采用松结构方式(螺旋槽式但未填充软膏)，在-20~+160摄氏度时其衰耗基本稳定2。

抗压力效应对松结构光缆而言，由于有松管或槽将光纤与其他元件隔开，因此对横向压力起到适当的保护作用2。

抗张效应光缆的抗张能力主要表现在敷没时光缆所能承受的最大牵引力，此最大牵引力取决于缆的加强芯(抗张单元)的杨氏模量和截面积，以及容许光缆的应变值。光缆所容许的拉伸应变与光纤所容许的应变有关，而这两者间关系与缆的结构方式有关。

对松结构光缆而言，由于光纤在松管或槽内可以调节长度，故当光缆受到牵引时，光纤的拉伸应变将小于光缆(主要是抗张件)的应变。这样缆的应变扩展到0.7~0.8%左右〕，仍然可以维持光纤的应变在0.15%2。

光纤余长光纤余长是光缆产品的一个特殊参数，十分重要但又很复杂，光纤余长值太小或太大都能将劣化产品的性能。光纤余长既包容在光缆的结构设计中，又在很大程度上制约着结构设计，因此在一个完整的光缆结构设计中，光纤余长设计师必不可少的，在从结构光缆中也一样。与光纤余长有关的光缆的性能参数主要有3：

（1）光缆中光纤的宏弯曲附加损耗；

（2）光缆中光纤的最小断裂时间；

（3）光缆适用的温度范围。