Волоконно-оптичні кабелі (стр. 1 из 3)

Контрольна робота з теми:

Волоконно-оптичні кабелі

1. Основні компоненти волоконно-оптичного кабелю

Оптичні волокна перед їх використанням мають бути покриті захисною оболонкою. Кабельна оболонка – зовнішня захисна структура, що оточує одне або більше волокон. За призначенням оболонка схожа з ізоляцією, що застосовується в мідних кабелях. Кабельна оболонка захищає мідні провідники і волокна від зовнішніх агресивних і механічних впливів, здатних призвести до ушкоджень або погіршення їхніх характеристик. У порівнянні з мідними кабелями, діелектричні волокна не вимагають додаткових видів захисту від електричних розрядів, замикань і полум'я.

Для будь-якого кабелю важливими характеристиками є межа його міцності на розрив, твердість, термін служби, гнучкість, захищеність від зовнішніх впливів, діапазон робочих температур і, навіть, зовнішній вигляд.

Оцінка цих характеристик залежить від конкретного застосування. Зовнішній телефонний кабель знаходиться в екстремальних умовах. Він протистоїть мінливим температурним умовам, налипанню льоду, сильному вітрові і гризунам, що ушкоджують його при підземному прокладанні. Очевидно, що він має бути міцніше від кабелю, що з'єднує устаткування всередині телефонного вузла і, що працює в контрольованих умовах. Кабель, що прокладається під килимом в офісі, по якому ходять люди, рухають крісла, має витримувати додаткове навантаження в порівнянні з кабелем всередині стін того ж офісу.

На рис. 1 подані основні компоненти простого оптичного кабелю з одним волокном.

Рисунок 1 – Конструкція волоконно-оптичного кабелю

Конструкція кабелів може бути досить різноманітною, але загальними є такі компоненти: оптичне волокно, буферна оболонка, силовий елемент, зовнішня оболонка.

Оскільки ми уже достатньо детально обговорили конструкцію оптичних волокон, то зупинимося на буферній оболонці, силовому елементі і зовнішній оболонці.

2. Буферна оболонка

Найбільш простий вид буфера являє собою пластикову оболонку, розташовану поверх оптичної оболонки. Такий буфер є частиною волокна і наноситься виробниками. Додатковий буфер теж наноситься виробниками кабелів.

Існує два види кабельних буферів: пустотілий і щільний. На рис. 2 наведені обидві ці конструкції і їх якісне порівняння.

Рисунок 2 – Пустотілий і щільний буфер

Пустотілий буфер використовує тверду пластикову трубку з внутрішнім діаметром, що у декілька разів перевищує діаметр волокна. Одне або кілька волокон укладаються в цій трубці. Буферна трубка ізолює волокно від іншої частини кабелю і від механічних впливів. Таким чином, буферна трубка стає елементом, що приймає на себе навантаження. Якщо кабель розширюється або стискається при зміні температури, це не робить помітного впливу на волокно. Волокно має більш низьке значення коефіцієнта теплового розширення в порівнянні з іншими кабельними компонентами, що призводить до меншого його розширення або стискання при зміні температури. Звичайно передбачається деякий надлишок довжини волокна в порівнянні з довжиною трубки, так що кабель може вільно розширюватися, не впливаючи при цьому на волокно.

Щільний буфер передбачає безпосередній контакт пластикового елемента з волоконною оболонкою. Ця конструкція забезпечує кращий захист від механічних впливів, але не так добре захищає волокно від зміни температури. Оскільки пластик розширюється і стискується в різному ступені порівняно з волокном, стиск, обумовлений спадом температури, може призводити до утворення мікровигинів.

Крім того, слід зазначити, що кабель із щільним буфером більш гнучкий і згинається з меншим радіусом кривизни. Остання перевага робить кабель із щільним буфером особливо цінним для внутрішньої проводки, коли вплив температури не є настільки істотним, а гнучкість кабелю дозволяє легко укладати його всередині стін.

3. Силова оболонка

Силові елементи підвищують механічну міцність кабелю. В ході і після прокладання, силові елементи приймають на себе розтягуючи напруги, захищаючи від них волокно. Найбільш розповсюдженими силовими елементами є кевларова нитка, сталеві і епоксидні стрижні. Кевлар використовується тоді, коли кожне волокно міститься всередині індивідуальної оболонки (рис. 1). Сталеві нитки і скловолокна застосовуються в багатожильних кабелях. Сталь характеризується кращою механічною стійкістю у порівнянні зі скловолокном, але в ряді випадків необхідним є виготовлення цілком діелектричних кабелів. Сталь, наприклад, притягує розряди блискавки, а скло врятоване від цього недоліку.

4. Зовнішня оболонка

Зовнішня оболонка, подібно ізоляції проводу, забезпечує захист від механічного тертя, мастил, озону, кислот, розчинників і т.п. Вибір матеріалу зовнішньої оболонки залежить від ступеня необхідного захисту і вартості. Таблиця 6.1 містить порівняльні властивості різних найбільш популярних матеріалів зовнішньої оболонки.

Коли кабель має декілька оболонок і захисних елементів, зовнішній шар часто називається екраном. Тоді зовнішня оболонка захищає волокно безпосередньо, а екран стає додатковим шаром. Ця термінологія є сталою в телефонній індустрії.

Стовпці таблиці позначені в такий спосіб:

А – Полівінілхлорид (ПВХ)

В – М'який поліетилен

С – Армований поліетилен

D – Твердий поліетилен

Е – Поліпропілен

F – Поліуретан

G – Нейлон

Н – Тефлон

Таблиця 1 – Властивості матеріалів зовнішньої оболонки

А	B	C	D	Е	F	G	Н
Опір окислюванню	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	В
Опір нагріванню	Г–Ч	Г	Г	Ч	Ч	Г	Ч	В
Несприйнятливість до впливу мастила	Д	Г	Г	Г–Ч	Д	Ч	Ч	В
Гнучкість при низьких температурах	П–Х	Г–Ч	Ч	Ч	П	Г	Г	В
Опір погоді, сонячному світлу	Г–Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	В
Опір озону	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	Ч
Абразивний опір	Д–Г	Д–Г	Д	Ч	Д–Г	В	Ч	Ч
Електричні властивості	Д–Г	Ч	Ч	Ч	Ч	П	П	Ч
Опір полум'я	Ч	П	П	П	П	Ч	П	В
Опір ядерному випроміненню	Г	Г	Г	Г	Д	Г	Д–Г	П
Опір воді	З	З	З	З	З	П–Д	П–Д	З
Опір кислотам	Г–Ч	Г–Ч	Г–Ч	Г–Ч	Ч	Д	П–Д	Ч
Опір алкалоїдам	Г–Ч	Г–Ч	Г–Ч	Г–Ч	Ч	Д	Ч	Ч
Опір бензину, гасу і т.д.	П	П–Д	П–Д	П–Д	П–Д	Г	Г	Ч
Опір бензолу, толуолу и т.д.	П–Д	П	П	П	П–Д	П	X	Ч
Опір гідрокарбонатам галогенів	П–Д	П	П	П	П	П	Г	П
Опір алкоголю	Г–Ч	Ч	Ч	Ч	Ч	П	П	Ч
П=погане, Д=допустиме, Г=гарне, Ч=чудове й В=відмінне. Властивості позначені на основі типових властивостей серійних компонентів. Усі властивості можуть бути поліпшені при підборі компонентів.

5. Внутрішні кабелі

До кабелів, призначених для внутрішньої проводки, належать: симплексні; дуплексні; багатожильні кабелі; кабелі для важких, легких умов, для експлуатації і роботи під тиском, пожежобезпечні кабелі.

Волоконно-оптичні кабелі звичайно підрозділяють відповідно до цієї класифікації, хоча деякі категорії частково збігаються. На рис. 3 – 6 показано порівняльні характеристики декількох типів кабелів.

Кабелі для легких умов експлуатації мають застосування: з'єднання устаткування, з'єднання устаткування в межах одного приміщення, з'єднання робочих станцій з настінними або напольними розетками, прокладання в будинках на коротку відстань, об'єднання в комутаційні панелі і розподільні щити.

Рисунок 3 – Кабелі для прокладання всередині приміщень

Призначення кабелів: забезпечення робочого місця ("fiber–to–the–desk"), під’єднання вузлів комунікацій у шафах та панелях.

Конструктивні особливості: м’які, еластичні оболонки, елементи жорсткості у вигляді армідних волокон, гнучкий та щільний буфер (забезпечує просте приєднання конектора).

Пожежобезпечні кабелі мають застосування: вертикальне і горизонтальне міжповерхове прокладання, використання поза приміщенням за певних умов, застосування при розміщенні з'єднувачів безпосередньо на або пристроях, комутаційних панелях.

Призначення кабелів: прокладання у внутрішніх магістралях будинків, вертикальних шахтах всередині будинків (клас Riser), у сухих каналах трубопроводах.

Рисунок 4 – Волоконно-оптичні кабелі класу Riser (12 та 48 волокон)

Конструктивні особливості: щільний буфер (забезпечує просте приєднання конектора), гнучка та легка конструкція (простий монтаж), елементи жорсткості у вигляді армідних волокон, внутрішні та зовнішні оболонки з термопластику, діелектричний центральний елемент жорсткості, стандартні кольори – голубий, оранжевий, зелений, коричневий, сірий, білий, червоний, чорний.

Подвійні і зчетверені кабелі для локальних мереж мають застосування: офіси і приміщення для устаткування, з'єднувачі з настільними пристроями.

Кабелі для важких умов експлуатації мають застосування: з'єднання устаткування в межах одного приміщення, використання поза приміщеннями за певних умов, кабельні мережі будинків.