光纤带光缆的发展动向

光纤带光缆的发展动向引言自从20多年前低损耗光纤进入实用以来，在长途线路和市内局间中继线路上已普遍使用光缆。1993年美国政府提出要在1997~2000年初步建成“信息高速公路”之后，许多国家都纷纷提出要在2015年前建成“信息高速公路”。从现在的以模拟电话为主的网络转向未来的宽带综合业务通信网必须实现接入网中用户环路的光缆化。用户环路的光缆化是在建设“信息高速公路”中投资最大而任务最艰巨的一环。因而，设计与制造性能良好、成本低廉和使用方便的用户环路用光缆是至关重要的。未来的用户环路的构成有多种可能的形式，可以是有源的，也可以是无源的；可以是星形的，也可以是环形的。最后一个光缆节点离用户的距离也不同，光缆可以直接通到用户，也可以只到大楼、街边或小区。图1示出用户环路的一般结构。这里不作详细讨论。但是无论采用何种具体的网络结构，对光缆来说，用户环路中的光缆最主要的特点是大芯数。所以，提高光缆中光纤的集装密度和缆中光纤的接续速度是要考虑的两个重要因素。为了解决这两个问题，先把若干根光纤组成光纤带后再装入缆中是一种有效的措施。光纤带的研究开始于1977年，而随着光纤进入用户环路而得到了加速。日本是首先主张光纤到户(FTTH)的国家，80年代后期就加速开展光纤带光缆(带状光缆)的研究和开发，最近又提出要提前于2010年实现光纤到户。所以在光纤带光缆的开发中包括大到数千芯的光缆。然而，北美和欧洲的大部分国家则提出首先实现光纤到大楼(FTTB)、光纤到街边(FTTC)或光纤到小区(FTTZ)，所以把重点放在开发1000芯以下的光缆上。这种方案可能更适合于我国的国情。在本文中也将重点讨论这些光缆。在用户环路中，除了在馈线部分需用大芯数的光缆外，在配线部分(如图1所示)还需要芯数比较小的光缆。这些光缆也能利用光纤带的某些优点而采用光纤带。此外，在高压输电线的架空地线中加入光纤带单元来代替单纤单元也是光纤带的一个重要用途。本文也将对光纤带的这些用途作简单的介绍。二缁节点图1用户环路的一般结构光纤带在光缆中采用光纤带代替单纤有以下几点好处：提高光缆中光纤的集装密度，也就是说在给定外径的光缆中能容纳更多的光纤。这不但节约了光缆成本而且也节省了管道。光纤带中的光纤可以进行集体接续，大大缩短接续时间。对于在用户环路中的光缆，由于接头的数目大大多于长途光缆，这点好处尤为重要。光纤带的应用使光缆中的光纤容易识别，并使光缆接头盒中盘留的光纤能排列整齐而便于维护。使光缆附件(例如接头盒)的尺寸缩小而降低成本。光纤带的结构光纤带有两种基本结构，即包封式和粘边式。图2示出它们的剖面。

尺寸单怠MJH图2光纤带的结构在包封式光纤带内，每根光纤的四周均被包封用的涂料所包围；在粘边式光纤带内，只有光纤的相邻两侧有涂料粘结。表1列出IEC794-3(1994)中关于光纤带几何尺寸的规定。表中所用各种尺寸的符号在图3中说明。表2和表3分别列出国外和国内几个制造厂所生产的光纤带的尺寸的例子。从这几张表中可见，IEC的规定很宽松。各国所生产的光纤带的尺寸一般都小于IEC的规定。似乎有多采用薄包封层光纤带的趋向。图3说明光纤带几何尺寸的剖面图表1 IEC794-3(1994)关于光纤带尺寸的规定(um)光纤带中光纤数宽度w厚度t光纤水平间隔光纤平整度p相邻d两侧b2700480280280一412204802808355061770480280138550*82300480300192050*102850480300245050*123400480300295050*注：暂定值表2国外制造厂光纤带尺寸的例子(um)光纤带内光纤数目制造厂A制造厂B包封式粘边式厚涂层包封式薄涂层包封式平整度宽度w厚度t宽度w厚度t宽度w厚度t宽度w厚度tp411203801020300W1220400±40W1220320±20W30616303801530300W1760400±40W1760320±20W30821403802040300W2300400±40W2300320±20W301231603803060300W3320320±20W30表3国内制造厂光纤带尺寸的例子(um)光纤带内光纤数目制造厂C制造厂D双涂层包封式单涂层包封式包封式粘边式平整度宽度w厚度t宽度w厚度t宽度w厚度t宽度w厚度tp2610350570300411203501080300W1220W460W1115W320W506W1760W460W1645W320W50821703502130300W2300W460W2160W320W501232103503170300W3400W460W3235W320W50光纤带型式的选择主要取决于以下几个因素：光缆的结构-光纤带上较厚的涂层提供更好的缓冲作用，使光纤带的抗微弯性能并因而其抗侧压性能较好。在骨架式光缆中，往往要把多根光纤带密集地放入骨架槽中，容易受到侧压力。所以最好采用包封式光纤。与之相反，在松管式光缆中，放在松管中的光纤带几乎不会受到侧压力，而为了减小松管的尺寸，可以采用粘边式光纤带。生产工艺-粘边式光纤带一般只需一次涂覆成型，而涂层较厚的包封型光纤带常需二次成型，在工艺上要复杂一些。生产成本-生产光纤带所用的涂料的价格较高，在光纤带的成本中占相当的比重。采用涂层较薄的光纤带有利于降低成本。而且，光纤带尺寸的减小也使光缆的成本有所降低。光纤带的生产流程光纤带的生产是从已着色的光纤开始的。图4为光纤带生产流程的示意图。首先把着色光纤从各只放线盘上平滑地放出。在进行张力测量以后(放线张力一般应控制于3〜6N)经过导轮和静电消除器而来到涂覆杯。在涂覆杯中，多根光纤被平行地粘结在一起。当需要较厚的涂层时，要经过一个双重湿-湿的涂覆过程。这个机械部件是光纤带的生产流程中最精密的部分。涂覆杯中的模子给光纤带提供了正确的几何形状和尺寸。涂覆了涂料的光纤然后通过紫外线灯。在紫外光的照射下，涂覆的树脂迅速固化。固化后的光纤带通过牵引轮和X-Y-轴测量装置。最后成品光纤带被收到直径较大的收线盘上，流到下一道成缆工序。图4光纤带生产流程示意图如果所用的光纤是未经着色的，则应先进行着色。着色工序可以单独进行，也可以在着色-涂覆串列生产线上在一个工序中进行。光纤带的色谱光纤带色谱尚无统一的国际标准规定。国外的一些制造厂大多采用字母和颜色标志来区分光纤带叠堆中的光纤带和光纤带内的光纤，国内则大多采用颜色标志。颜色标志又分为领示色谱和全色谱两种。领示色谱中包含一些不着色的本色光纤而节约一部分的着色工序且简化了工厂管理，但是使用者区分光纤时略有不便。采用本色光纤还因省去着色层而使光纤外径略小于其他着色光纤，在一定程度上影响光纤带的平整度。故较适宜于小芯数的光纤带。最近Alcatel在拉制光纤时在光纤的二次涂覆层中加进颜色，称为“锁色”。采用锁色光纤能降低成本、使颜色更持久明亮而不影响光纤强度和光纤外径。表4〜表6示出领示色谱和全色谱的几个例子。表44-芯光纤带的领示色谱光纤带序号1号纤2号纤3号纤4号纤1蓝本色蓝本色2橘本色橘本色3绿本色绿本色4棕本色棕本色5灰本色灰本色6红本色红本色表56、8、12、16芯光纤带的全色谱(无光纤带序号)光纤序号12345678 9 1011126-芯光纤带蓝橘绿棕灰白8-芯光纤带蓝橘绿棕灰白红黑J'12-芯光纤带蓝橘绿棕灰白红黑J'黄紫粉红青绿16-芯光纤带光纤1~8和9~16的色谱一与8-芯光纤带的光纤色谱相同注：光纤带叠堆中每根光纤带上需要附加标注来区分光纤带的序号。表64、6、8、12、16芯光纤带的全色谱(含光纤带序号)光纤带光纤光纤光纤光纤带光纤光纤光纤序号NoNo~NoNo序号NoNo~NoNo1白2 n1蓝111黑J'2 n1蓝12白橘12黑J'橘3白绿13黑J'绿4白顺次采用以下色谱：棕14黑J'顺次采用以下色谱：棕5白蓝、橘、绿、棕、灰、灰15黑J'蓝、橘、绿、棕、灰、灰6红白、红、黑、黄、紫、蓝16黄白、红、黑、黄、紫、蓝7红蓝、橘、绿、棕、橘17黄蓝、橘、绿、棕、橘8红绿18黄绿9红棕19黄棕10红灰20黄棕注：表中n为光纤带中光纤的总数。若No光纤的颜色与No光纤的颜色相同，则No光纤改用白色。n-1 n n-1光纤带的涂层在众多的因素中，光纤带的涂料及其固化为决定光纤带性能的主要因素。为了减少光纤带中的应力，宜选用在常温和高温时有较高杨氏模量，而在低温时杨氏模量和线膨胀系数都不太大的涂覆材料。固化后的涂层表面应光滑而不带黏性。最常用的光纤带涂料是UV固化的丙烯酸氨基甲酸酯。当用紫外光照射时，丙烯酸酯的交联反应会由于固化炉中的氧污染而受到阻碍，使光纤表面带粘性。在光纤带涂料中适当加入一些光引发剂(photoinitiator)可以减少氧对固化反应的阻碍作用。在涂料中加些释放剂也可以减少表面的粘性。日本一家人造橡胶公司开发出一种在紫外光照射下会起反应的聚二甲基硅氧烷。在光纤带涂料中加入这种材料能大大降低固化好的光纤带涂层表面的粘性。光纤带的性能到目前为止，尚没有国际公认的光纤带规范。IEC794-3(1994)除了在2.1节内所提到的比较宽松的光纤带几何尺的规定外，只提出一些性能项目。下面将一些制造厂所进行的试验项目和试验结果作为例子进行简要的介绍。在不久将公布的IEC794-3的新版中可能会有较详细的性能规定。传输性能光纤带内光纤的传输性能基本上取决于成带前单根光纤的传输性能。做成光纤带后主要有以下几项性能可能改变而需要测定：衰减-成带后附加损耗一般在1310nm和1550nm波长上应W0.01dB/km。衰减温度特性-在-40°C到+60°C(除另有规定外)范围内进行。在温度循环期间，衰减的变化应在土O.ldB/km以内。微弯损耗-在微弯试验中，把光纤带放在两张p50级砂纸之间。首先不加压力负载作为基准。然后逐级加载并测量衰减。图5示出试验结果。

0080060080060040.0224 6 8 10121416IS20MS(kg)图5微弯试验(6-芯光纤带)宏弯损耗-把光纤带绕芯轴360度，芯轴的直径从35mm变化到25mm。分别测定光纤的衰减。当芯轴直径变化时光纤的衰减变化如图6所示。图6宏弯试验(6-芯光纤带)机械性能和可操作性光纤带的可剥性-光纤带的涂层和光纤的涂层应能一次剥离而不损伤光纤。一般需用加热的剥头器用人工进行操作。温度可控制于70°C〜100°C。剥头的质量是用剥好的光纤上的清洁程度来衡量的。光纤带的可分支性-光纤带内的各根光纤必须能够从光纤带上撕下来而没有任何光纤带的涂料残留于光纤上。而且，光纤的着色层应保持在光纤上。光纤带的抗扭转性-把1000mm长的光纤带的两端固定，将一只旋转夹子放在光纤带的中间而以360度的步级旋转。每转360度测定一次光纤的衰减。结果如图7所示。图7扭转试验(6-芯光纤带)光纤带中光纤的卷曲(FiberCurl)-剥去光纤带的涂层而把带内的全部光纤分离开来。这些光纤往往因为光纤的卷曲而不能保持于一个平面内。这会在光纤带的集体接续时增加接头损耗，所以对于光纤的卷曲应加以适当的限制。光纤的卷曲通常用光纤的曲率半径的倒数来表示(1/m)。光纤带中光纤张力的不均匀往往是光纤卷曲的原因。图8示出光纤卷曲直方图。此好巻曲图8光纤卷曲直方图老化性能和相容性在干燥和潮湿环境中的老化；在水中的老化；与填充油膏的相容性。大容量光纤带光缆大容量光纤带光缆主要用于用户环路中的馈线上，所以提高光缆中光纤的集装密度以节省管道和加快光缆的接续速度以降低安装成本就尤为重要。大芯数光纤带光缆的主要结构型式有松管式和骨架式。把多根光纤带叠合在一起后放置于骨架槽中或松管中。松管可以是单一的中心管或层绞的松管(通常限于一层)；骨架可以是单骨架或层绞的多骨架，近来有多采用单骨架的趋势。图9示出芯数相同的骨架式、层绞松管式和中心松管式三种光纤带光缆的剖面图。层绞松管式在光缆进入用户接入网以前，层绞松管式是使用得最普遍的光缆型式。当时大多把光纤束装在松管中。这种型式的光缆可以设计得使缆中的光纤始终几乎不受应力，所以具有较高的衰减稳定性和可靠性。故特别适用于长途线路上。随着光缆进入用户环路，层绞松管式光缆逐暴露一些缺点。首先缆中光纤的集装密度较低，在用户环路中会多占管道。从图9中可见，同样是144芯的光缆，层绞松管式的外径最大。第二个缺点是分支时较难接触到光纤，特别是当需要从一根光缆的中间接入时。另外一个缺点是不便于采用完全不充油膏的干缆芯光缆。目前松管一般是用PBT做成的。这种松管较硬而富有弹性，在接头盒中操作时容易打小扣、剥开困难而盘留时容易弹出盒外。在这些方面也有待于改进。

在层绞松管式光纤带光缆的设计中，当光纤带的芯数较多时，为了均化光缆弯曲时光纤中所产生的应变，松管中的光纤带叠堆必须进行扭绞(螺旋绞或SZ绞)。松管则绞合于中心加强件四周。当要求从光缆中间进行分支时，需用SZ绞。SZ绞的节距应根据在分支点上允许剥去的长度来考虑。要适当选择光纤带叠堆的扭绞节距和松管的扭绞节距以及松管中管壁与光纤带之间的空隙，使光缆弯曲时光纤的应变减少到容许程度。光纤带叠堆中四只角上的光纤最容易发生应变与微弯，在进行各项试验时应特别注意这些光纤。二I.Tr*ijIriI.I_l!J二I.Tr*ijIriI.I_l!JEj1irIT*jJVWjlLuj■■■JIPET仓世，境充心拥强忤卄竝-110mmNJJPE站蜥护总址芯包帝6X4械带(a)144芯层绞松管式卿强钢堆卄空门.5Em(a)144芯层绞松管式卿强钢堆卄空门.5Em至就：约西讣飙m爭带皑装撕做绳填克袖膏(b)144芯中心松管式斗权4(b)144芯中心松管式斗权4芯比好带習坤孙讦：145nim世塞：l90khkniJtS?中亡如诵钢统然國胡-遇朮鎳味気带(c)144芯单骨架式图9三种结构的光纤带光缆目前层绞松管式光纤带光缆的最大芯数约为1000芯。我国中天光缆集团试制了960芯层绞松管式光纤带光缆。缆芯由8根松管绞合而成，每根松管内放置10根12芯光纤带。光缆外径小于36mm。中心松管式当光缆进入用户环路后，为了增加光缆中光纤的集装密度和便于从光缆的中间接入，80年代后期美国AT&T首先推出一种中心松管式光缆，称为快速接入轻型光缆(商品名为Light-PackExpress简称LXE)⑹，小芯数(4〜96芯)的采用光纤束，而大芯数(12〜216芯)的采用光纤带。图9(b)示出144芯的光缆。这种光缆分有金属和无金属两种。在有金属光缆(LXE-ME)中，用两根1.6mm钢丝置于护套中，如图所示；在无金属光缆(LXE-DE)中，则用非金属材料的加强构件。因为这种材料的杨氏模量只有钢丝的1/4，故非金属加强件就从2根增加到6根。缆中的钢带铠装则取消。这时光缆的重量从298kg/km减小到268kg/km。LXE光缆已大量用于美国的接入网中。初期采用的光纤带最大为12芯，缆中最多有18根光纤带而做成216芯的光缆。后来又采用了16芯的光纤带使光缆的最大芯数达到288芯。我国也开发了在结构上略有不同的变种，采用光纤束的中心松管式光缆已大量使用于农村网络中，而采用光纤带的则正开始进入接入网。骨架式从图9中可以见到，骨架式光缆提供最大的集装密度。在用户环路中，光纤衰减的小量变化一般可以容忍。骨架式光缆容易做成干缆芯而大大节省接头时间。从光缆中间分支的问题已经基本解决。所以在用户环路中，人们已经逐渐从过去在长途干线上爱用层绞松管的习惯中转变过来而采用骨架式光缆。日本是光纤进入用户环路最多的国家，同时也是采用骨架式最多的国家。在骨架式光缆的设计中，为了尽量减小光纤带中的光纤可能受到的应力，应对骨架上槽的节距、骨架槽的宽度和深度进行适当的选择，使得成品光缆在保证光纤应变在容许范围的同时，能具有良好的弯曲特性和衰减温度特性。当光纤带被放进骨架槽时，光纤带叠堆中各根光纤带的张力需要有一定的差异。在过去，一般的做法是使槽底光纤带的张力最大而槽顶光纤带的张力最小。最近美国Siecor公司的研究证明，张力的次序应当倒过来。目前最大芯数的单骨架光缆具有13个槽，每个槽中放置10根8芯光纤带而组成1000芯。缆的外径为30mm，重量约为820kg/km。早在90年代初，日本曾用两层绞合的(10+15)个U形槽或单槽骨架做成4000芯的光缆。每个骨架中放置10根16芯由薄涂层光纤做成的光纤带，但因故未能推广应用。后来改用常规光纤带来试制3000芯的光缆。这种光缆有几种不同的结构，其中一种由一个带7个槽的中心骨架和13个环绕于其四周的U形槽组成。每个槽中放置10根16芯光纤带。这种光缆的外径为44mm，而重量为1400kg/km。过去对从骨架式光纤带光缆的中间取出光纤带是否方便存有疑虑，实践证明只要光缆有盘留长度，把光缆弯成U形就能把骨架槽中的全部光纤带抖出来(缆芯不充油膏)。在光缆无法弯曲的地方，例如在已安装好的自承式架空光缆上，则需采用带SZ扭转的骨架槽。干缆芯光缆大部分室外光缆都用在缆芯间隙中填充油膏的方法来阻止水和潮气进入光缆并沿光缆纵向传播。虽然这种方法很有效，但也存在下列的一些缺点，而其中有些缺点对于用户环路中的光缆更为严重。这些缺点有：在缆芯中填入油膏增加了光缆的重量，不利于安装，特别是要把光缆牵引入管道时；填充油膏有可能滴流入接头点而导致附加损耗，并使得在维护时重新打开接头增加复杂性；可能与光缆中其他元件(如松管材料、护套材料等)发生相容性问题；在接续时要花费大量时间来抹去光纤、光缆部件和操作工具上的油膏，而清洁用的溶剂有危害健康的潜在问题；填充油膏使光缆中的外层非金属加强件与护套粘结不良，当用牵引夹头安装光缆时可能使护套撕裂；生产填充油膏的光缆可能会增加废品率。为了消除或减少上述缺点，人们开始研究一种亲水性的不含油脂的遇水膨胀材料来代替油膏。由于在单骨架光纤带光缆内缆芯中的空隙较少，所以首先在这种光缆上进行了试验。只在骨架外面包上一层阻水带，这种带子含有超吸水性聚合物(SAP),例如聚丙烯酸酯。当这种材料遇水时就膨胀呈膏状，其吸水能力达自重的100倍。它把光纤带四周的空间堵住，形成一个“塞子”阻止水进一步侵入。这种堵水光缆能够通过BellcoreGR-20规范的水密性试验。后来这种阻水带有了改进，把SAP材料用水溶性胶粘在基带上来做阻水带，当这种阻水带遇到水后，部分SAP材料会从基带上脱落到骨架槽中，SAP材料本身的遇水膨胀倍数也有所增加。于是阻水作用得到了进一步的增强。随着这种方法的日趋完善，在层绞式松管光缆中也得到了应用。在层绞式松管光缆中，除了上述的阻水包带外，还要在光缆中的其他元件上或(及)元件之间采用阻水材料，使得当有水侵入时可以堵住缆中全部的空隙。如果松管中的光纤带采用合适的涂料而具有滑溜的表面时，松管中也可不充滑膏。在缆芯中不充油膏还带来另外一个好处，就是增加缆芯中不同元件之间的摩擦力。由于光缆缆芯中各种元件的线膨胀系数各不相同，当环境温度变化时，各个元件之间会有相对移动，这种移动常称为“活塞效应”。所以光缆的标准终端方法要求在光缆的端头上把中心加强件和护套固定在一起。如果缆芯中没有油膏，各元件之间的摩擦系数增加，使各个元件与加强件之间的耦合也增加。试验证明，在非填充光缆中中心加强件与松管之间的耦合比填充光缆要大5倍。这样，不充油膏的缆芯有助于减少“活塞效应”。鉴于不充油膏的光缆在接入网中应用时具有上述的各种优点，预计将会被推广使用。而且，可能会在接入网中的各种光缆中使用。小容量光纤带光缆小容量光纤带光缆主要用于用户环路的配线网中。这些光缆应考虑下列的几个方面：直径要小，一般小于10mm;安装时承受的拉力小；生产成本低；下面是几个例子。5.1紧结构小直径光纤带光缆图10示出Alcatel在挪威的一家光缆厂研制的一种小直径的轻型光缆，这种光缆用于挪威的接入网中。缆芯包含6根4芯光纤带，共24芯。光缆的外径仅6mm，而重量仅30kg/km。容许的最小曲率半径为110mm。光缆设计都采用标准的原材料，即聚乙烯护套、芳纶纱和FRP棒做的中心加强件。FRP棒的外面覆盖了一层软塑料。所有的光缆材料都是无毒的并不释放任何有害气体。当需要从光缆的中间接入时，不必断开所有的光纤带。也可以用3根8芯光纤带来代替6根4芯光纤带。这时可以进一步节省安装时间。缆芯中可以加入遇水膨胀材料，以便既适用于室内又适用于室外。缆芯中不填充油膏。r——r——沖护fr滋14芯址列帯卜中心川：强杞!卄小亠-丄慢届€rnjTi. 車■；対kg/km图1024芯小直径光纤带光缆由于这种光缆外径小而重量轻，用“手”也可以把数公里长的光缆放进管道。采用气送技术时能吹送的长度更大。这种光缆是紧结构，没有余长，在承受拉力时光纤的应变与光缆的应变相同。当拉力为500N时，拉伸应变为0.10%；而当拉力为1500N时，则为0.31%。管道用小容量骨架式光纤带光缆图11示出日本NTT开发的管道用小容量骨架式光纤带光缆。这种光缆采用4根或8根4芯光纤带组成16或32芯光缆。光缆外径为8.6mm，而重量为60kg/km。这种小而轻的光缆使得把大长度光缆牵引入管道时所需的力减少到250N以下。这种光缆采用阻水带代替填充油膏而便于安装，如第4节中所述。龙战戒4播4龙战戒4播4出记軒忻14冰带JT槽骨架中心加裔叫图11管道用小容量骨架式光纤带光缆架空用自承式光纤带光缆

在用户密度不高的地区，例如城市郊区，采用架空光缆往往比较经济。在这种场合，直径小重量轻的自承式光缆是最好的选择。在过去，自承式光缆常采用把缆芯与吊线结合为一体的8字形光缆。这种光缆较难得出足够的余长来适应架空环境中变化较大的温度与负载所引起的应变，而且在一定的风速下会发生光缆的振荡。在接入网中还时常需要在一根光缆的中间而不是在两端接入某根光纤，并要求不影响光缆中的其他元件。这两个要求使一些光缆厂开发了新型的自承式光纤带光缆。图12中的A型示出日本日立开发的自承式光纤带光缆。这种光缆是在8字形光缆的基础上开发的。在施加公共护套的过程中，采用特殊工艺使吊线与光缆之间的颈脖形成不连续的，而且使缆芯沿光缆长度左右移动，从而使缆的长度大于吊线的长度。所增加的长度约在0.2%~0.35%之间。缆芯是不充油膏的，用阻水带来防水。护童K型吊找4芯光纤帶—反冋心护童K型吊找4芯光纤帶—反冋心带szrt的甘架一加强构件4L光軒带图12架空用骨架式光纤带光缆图12中的B型示出日本古河开发的自承式光纤带光缆。这种光缆也是在8字形光缆的基础上开发的。与图12(a)中的光缆的主要差别在于缆芯沿光缆长度上下移动，正如用挂钩把光缆挂在吊线上的情况相同。日本藤仓也开发了类似结构的自承式光缆。在以上两种自承式光缆的设计中，主要作了以下一些考虑：*缆芯长度大于吊线长度-这使当负载(风、冰凌或加挂分支接头盒)或温度改变而张力增加时，缆中的光纤可以不受或少受拉伸应力，如图13所示。拉伸力(kN：图13吊线伸长与光纤伸长之间的关系骨架上SZ槽的扭转角与摇摆节距的考虑-为了在杆档中间能接入分支，必须采用合适的扭转角与摇摆节距。在杆档中间接入时，能够剥去的护套长度受接头盒尺寸的限制，一般不能超过500mm。为了能对缆中光纤进行操作，当光纤从骨架槽中拉出后光纤离开骨架表面的距离s至少需要20mm。这个距离可计算如下（参见图14）：2a严岫創位直丁誉列创&型2a严岫創位直丁誉列创&型图14SZ扭转的骨架槽和护套的切割位置在最佳的情况下，剥开的护套的中点准对着槽的反转点。这时，护套的两个切口处的光纤带位于缆芯的同侧。距离S计算如下：I（L\2TOC\o"1-5"\h\zA=|L2+a 申 ⑴飞IP'2丿s=—<A2-L2=a—申 （2）2 P式中A=从骨架槽中拉出的光纤带总长度；L二剥去的护套长度；a二骨架中心到槽底的距离；P=骨架槽摇摆节距；屮二骨架槽扭转角度（弧度）；在最差的情况下，在剥开的护套的两个切口处的骨架槽正好位于骨架的相反两侧。这时，距离s由式（3）给出：(3)图15按式（3）绘出在护套切割位置最差的情况下，各种不同的a值时距离s与摇摆节距p之间的关系。200jryj4CC-<00 閃up.ntm图15拉出的光纤离骨架的距离s与摇摆节距p之间的关系从图15可见，若L=500mm,屮=270°,而a=3mm，则为了使s不小于20mm，摇摆节距p不得大于300mm。吊线强度的考虑-架空自承式光缆中吊线的强度应当能够承受①光缆本身的重量；②分支接头盒的重量（假定接头盒在杆档中点的最坏情况）；③在0°C附近时的冰凌负载；④在最低温度时的风力（包括分支接头盒所受的风力）负载；⑤靠在光缆上的梯子和一名工作人员的负载。还要考虑架设光缆时的起始垂度，并采用2〜3的安全系数。骨架槽的宽度与深度的考虑-常规的骨架式光纤带光缆中，光纤带叠堆中的光纤带都是平行于骨架槽底放置的。然而，当骨架槽作SZ扭转时，在骨架槽的反转点上光纤带将向其侧面弯曲而不是向其厚度方向弯曲。这会使带内的光纤受到过量的应变，尤其是光纤带边上的两根光纤。所以，在槽的反转点上要使光纤带的侧面向槽底，如图16所示。用了这种放法，无论在反转点或在两个

反转点的中点上，光纤带的弯曲都是在光纤带厚度的方向，从而缓解了在常规放法中的侧向弯曲所带来的过量应变。为了达到这个目的，骨架槽的宽度与深度应使槽中的光纤带叠堆可以在槽内自由旋转。也就是说，骨架槽的宽度与深度都应大于光纤带叠堆对角线的长度。图16光纤带叠堆在SZ扭转的骨架槽中的位置骨架槽数的优选-当骨架式光缆中光纤带的总数已给定时，骨架上的槽数和每槽中的光纤数有一个最佳值使骨架的直径最小。图17示出24-芯光纤带光缆的例子。从图中可以见到，用3槽的骨架能使骨架的外径最小，约为5mm。图1724-芯光纤带光缆骨架槽数的优选光纤带在OPGW中的应用由于光纤带的应用有利于减少OPGW中光纤单元的直径，对于减轻高压输电线路杆塔的负载很有好处，所以光纤带很快被应用到OPGW中。这种OPGW常称为ROPGW。初期使用的光纤带是常规的光纤带，后来考虑到OPGW会受到电力线短路时在OPGW的导体中所产生的热的影响，于是开发了一种特殊涂层的光纤带。这种光纤带首先在常规的涂覆光纤上涂上一薄层新开发的UV固化的丙烯酸硅酯(UVsiliconeacrylateresin)来保证高的硬度和抗侧压能力，然后热敷一层硅树脂，再加上一个氟碳聚合树脂的套。这种氟碳聚合树脂的熔点高达300°C而具有良好的抗热性和光滑的表面。ROPGW主要有下面两种型式。6.1铝骨架型图18(b)示出用上述光纤带制造的48-芯铝骨架ROPGW，而图18(a)则示出常规的36-芯铝骨架OPGW。表7列出它们之间的比较。从表可知，48-芯ROPGW的外径还略小于36-芯OPGW的外径。(a)36芯单铝骨架OPGW

(b)48芯单铝骨架ROPGW图18常规的36-芯OPGW与新开发的48-芯ROPGW的结构表7常规的36-芯OPGW与新开发的48-芯ROPGW的比较项目光纤数目光纤单元结构光纤单元直径OPGW直径常规OPGW36硅酯光纤与聚酰亚胺包带8.0mm13.7mm新开发的ROPGW48UV光纤带和氟碳聚合物7.5mm13.2mm韩国用光纤带开发了72-芯的铝骨架型ROPGW。它们应用了涂覆了最常用的UV丙烯酸树脂的粘边式光纤带。在3根8芯光纤带叠堆外面加上一个长方形的氟碳聚合物的套子，如图19所示。套子的高度为2.5mm，宽度为3.3mm，厚度为0.2mm。在套子里面充有抗热的填充混合物，光纤带叠堆与套子内表面的高度间隙Ch为0.6mm，而宽度间隙Cw为0.4mm。填充混合物除了起抗热作用外,还能防止光纤带互相粘连在一起。氟碳聚合物做的套子还对制造过程中的应力起着缓冲使用。在长方形套子中的光纤带留有足够的余长，使得在制造过程中光纤(特别是光纤带边上的光纤)的衰减增加尽可能少。为了证明这个氟碳聚合物套子的作用，作了有套子和无套子的对比试验。试验结果说明用了套子后，在制造过程中光纤发生的应变、热冲击试验和长期热试验中的衰减增加、拉伸应力下的光纤应变，以及MAC值与弯曲时衰减变化的关系等方面都有显著改善。MAC值是用来衡量光纤对宏弯的敏感性的一个量，它等于光纤的模场直径除以截止波长。随着MAC值的加大，光缆弯曲时的衰减增量也加大。在给定的MAC值时，衰减增量越小就说明抗宏弯的能力越好。24压光歼单元\—24压光歼单元\—铝色审统耐热混汁也昭芯光纤带图19 72芯单铝骨架ROPGW海底光缆型最近，美国Simplex公司开发了一种紧结构的ROPGW系列。这个系列分A型和B型两种，前者适用于1~48芯而后者适用于49~144芯。图20及图21分别示出这两种型式的ROPGW。这些OPGW采用了SL越洋海底光缆技术而具有可与长距离海底光缆相比拟的可靠性。下面简要说明其特点：采用高筛选强度的光纤来支持运行时光纤容许受到的应力。在光纤带外面包上一层较厚的丙烯