Конструкции оптических кабелей

Конструкции оптических кабелей в основном определяются назначением и областью их применения, в связи с этим имеется много конструктивных вариантов. Однако все многообразие существующих типов кабелей можно подразделить на 3 группы:

А) Кабели концентрической повивной скрутки

Б) Кабели с фигурным сердечником

В) Плоские кабели ленточного типа

рисунки

Кабели первой группы имеют традиционную повивную концентрическую скрутку сердечника по аналогии с электрическими кабелями каждый последующий повив сердечника по сравнению с предыдущими имеет на 6 волокон больше. Известны такие кабели преимущественно с числом волокон 7 и 19. Чаще всего волокна располагаются в отдельных пластмассовых трубках, образуя модули.

Кабели 2 группы имеют в центре фигурный пластмассовый сердечник с пазами, в которых размещаются оптические волокна. Пазы и соответственно волокна располагаются по геликоиде, поэтому они и не испытывают продольного воздействия на разрыв. Такие кабели могут содержать 4,6,8 и 10 волокон. Если необходимо иметь кабель большей емкости, то применяются несколько таких первичных модулей.

Кабель ленточного типа состоит из стопки плоских пластмассовых лент, в которых вмонтированы определенное число оптических волокон. Чаще всего в ленте располагается 12 волокон, число лент составляет 6-8-12.

Наибольшее распространение в России и Западной Европе получили кабели 2-го типа. В США большее распространение получили кабели ленточного типа.

В оптических кабелях кроме оптических волокон, как правило, имеются следующие составные элементы:

Ø Силовые (упрочняющие) стержни, которое воспринимают на себя продольную нагрузку на разрыв.

Ø Армирующие элементы, которые повышают стабильность кабеля при механических воздействиях.

Ø Заполнители в виде сплошных пластмассовых нитей.

Ø Наружные защитные оболочки, предохраняющие кабель от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.

4.3.8 Особенности изготовления оптических волокон

В настоящее время наибольшее распространение получили два метода создания оптических волокон с малыми потерями; химического осаждения из газовой фазы и двойного ………..

Получение оптического волокна путем химического осаждения из газовой фазы выполняется в два этапа:

1) изготавливается двухслойная кварцевая заготовка и из нее вытягивается волокно. Заготовка изготавливается следующим образом: во внутрь полой кварцевой трубки с показанием преломления n2 , длиной 0.5…1м и диаметром 16-18 мм подается струя хлорированного кварца (SiCl4) и кислорода. В результате химической реакции при высокой температуре (1500-1700 град С) на внутренней поверхности трубки слоями осаждается чистый кварц (SiO2).

рис

2) Таким образом, заполняется вся внутренняя полость трубки, кроме самого центра. Чтобы ликвидировать этот воздушный канал, подается еще более высокая температура (1900 ), за счет которой происходит схлопывание и трубчатая заготовка превращается в сплошную цилиндрическую заготовку. Чистый осажденный кварц затем становится сердечником оптического волокна с показателем преломления n1, а сама трубка выполняет роль оболочки с показателем преломления n2. Затем при температуре размягчения стекла (1800-2200 ) производится вытяжка волокна и заготовки и намотка его на приемный барабан. Из заготовки, длиной в 1 метр получается свыше 1 км оптического волокна.

Достоинством данного способа является не только получение оптического волокна с сердечником из химически чистого кварца, но и возможность создания градиентных волокон с заданным профилем показателя преломления. Это осуществляется за счет применения легированного кварца с присадкой титана, германия, бора, фосфора и других реагентов.

рис

В зависимости от применяемой присадки показатель преломления волокна может изменяться. Так германий увеличивает, а бор уменьшает показатель преломления.

GeCl4+O2 GeO2 + 2Cl2

4BBr3+3O2 2B2O3 + 6Br2

4POCl3 + 3O2 2P2O5 + 6Cl2

По методу двойного ………… исключается предварительный этап изготовления заготовки, и оптическое волокно получается путем непрерывного вытягивания из раствора, содержащегося в платиновом сосуде через фильеру на дне сосуда. Для получения двухслойного волокна используются два плавильных сосуда, так чтобы один окружал другой. Во внутреннем сосуде помещается расплавленное кварцевое стекло с показателем преломления n1, из которого образуется сердцевина волокна, а во внешнем – стекло с преломлением n2 для оболочки волокна

Рис

Cравнивая приведенные способы получения оптического волокна можно отметить, что первый обеспечивает лучшее качество сердечника волокна и позволяет получать градиентное волокно. Достоинством второго является простота технологии и непрерывность процесса изготовления волокна.

Сразу после вытяжки на стеклянное волокно накладывается тонкая (5-10 мкм) лаковая пленка из эпоксидной смолы, ацетата, целлюлозы или других материалов.

Затем накладывается одно- , двухслойное покрытие ( 100 мкм ). Возможно так же свободное расположение волокна в трубке из полипропилена или полиэтилена. Пространство между волокном и трубкой заполняется воздухом, а лучше гелием. Трубчатая конструкция более виброустойчива, но она сложней в производстве и не получила широкого применения.