1 лаба. Отчет по лабораторной работе 1 Классификация оптических волокон и кабелей студент Иванов Е. А. группы рдб16
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
Министерство образования и науки РФ ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт Высоких Технологий Кафедра Радиоэлектроники и телекоммуникационных систем Отчет по лабораторной работе №1 Классификация оптических волокон и кабелей Выполнил: студент Иванов Е.А. группы РДб-16 Принял: Преподаватель Леонова Н.В. кафедры РЭ и ТС Иркутск 2020 Цель работы: Ознакомиться с конструктивными элементами, классификацией и маркировкой оптических волокон и кабелей. Основные понятия В соответствии с ГОСТ 26793 – 85 оптические волокна подразделяются по следующим признакам: на группы (по типу распространяющегося излучения), на подгруппы (по типу профиля показателя преломления), на виды (по материалу сердцевины и оболочки). Существуют следующие группы ОВ (в скобках указано обозначение по ГОСТ 26793 – 85): многомодовое (М), одномодовое без сохранения поляризации излучения (Е) и одномодовое с сохранением поляризации излучения (П). Группа многомодовых ОВ делится на две подгруппы: со ступенчатым профилем показателя преломления (С) и с градиентным профилем показателя преломления (Г). Виды ОВ: кварцевые сердцевина и оптическая оболочка (1), кварцевая сердцевина и полимерная оптическая оболочка (2), сердцевина и оптическая оболочка из многокомпонентного стекла (3), сердцевина и оптическая оболочка из полимерного материала (4), прочие (5). Оптические кабели содержат волоконный световод, оболочку и силовые элементы. Основными их параметрами являются, длина рабочей волны , коэффициент затухания и дисперсия . Оптические кабели могут работать в диапазоне длин волн 0,85, 1,3 и 1,55 мкм. Классификация ОК по технологическим признакам. Все конструкции оптических кабелей с технологической точки зрения в основном можно разделить на следующие типы: I – ОВ 1 в ПЗО скручены вокруг центрального силового элемента 2 с внешней оболочкой поверх скрутки 3; II - ОВ 4 в ТЗО скручены вокруг центрального силового элемента 2 с внешней оболочкой поверх скрутки 3; III – конструкция ленточного ОК; IV – ОК с профилированным сердечником 5; V – трубчатая конструкция ОК, в котором ОВ 1 или 4 располагаются вместе с силовыми элементами 2 в общей оболочке 3.  а – конструкции I или II; б – конструкция III; в – конструкция IV; г – конструкция V. Рисунок 1- Конструкции ОК. Классификация ОК по области применения. Существующие оптические кабели по своему назначению могут быть классифицированы на шесть групп: магистральные, зоновые, городские, сельские, объектовые и подводные. В отдельную группу выделяются монтажные оптические кабели. Магистральные кабели предназначаются для передачи информации на большие расстояния и на большое число каналов. Они должны обладать малым затуханием и дисперсией и большой информационно – пропускной способностью. Зоновые кабели предназначены для связи областного центра с районами и городами области. Дальность связи, как правило, находится в пределах сотни километров. Городские кабели применяются в качестве соединительных линий между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния 5 – 10 км и большое число каналов. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов. Сельские кабели предназначены для организации сельской телефонной связи и прокладываются в грунт или подвешиваются по опорам. Объектовые кабели служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.). Подводные кабели предназначены для осуществления связи через большие водные преграды. Применяемые для этой цели оптические кабели должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.  а – с двумя профилями; б – с пятью профилями; 1 – полимерный сердечник; 2 – спиральные пазы; 3 – центральный армирующий элемент (медная проволока); 4 – полимерная лента с шестью градиентными ОВ (а) или десятью одномодовыми ОВ (б); 5 – ОВ; 6 – ленточный провод с шестью медными жилами; 7 – токопроводящая жила; 8 – скрепляющий элемент в виде обмотки из полимерных лент; 9 – сварная защитная алюминиевая оболочка; 10 – промежуточная полимерная оболочка; 11 – гофрированная стальная оболочка; 12 – внешняя защитная полимерная оболочка; 13 – пакет из десяти лент с ОВ. Рисунок 2- Конструкция ОК для прокладки в земле с профильным сердечником. Монтажные кабели предназначены для внутри – и межблочного монтажа аппаратуры. Они выполняются в виде жгутов или плоских лент. Подземные ОК прокладываются либо в грунт, либо в телефонную кабельную канализацию. Оптические кабели для городских линий связи предназначены для прокладки в телефонной канализации, трубах, блоках и коллекторах ручным и механизированным способами и работы в стационарных условиях при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 55С.  а – ЛЭ закручены вокруг оси ОК; б – ЛЭ скручены вокруг центрального силового элемента; 1 – ЛЭ; 2 – скрепляющий элемент в виде обмотки лентами; 3 – защитная оболочка из полиэтилена; 4 – подушка из полиолефиновых жгутов; 5 – армирующие элементы (стальная проволока); 6 – защитная полимерная оболочка; 7 – центральный силовой элемент. Рисунок 3- Конструкция ОК для прокладки в земле на основе ленточных элементов (ЛЭ). По конструкции волокон различают ОК с моноволокнами и со жгутами. В области техники связи применяются только моноволокна. В зависимости от материала, используемого для изготовления ОВ, могут быть ОК типа «кварц – кварц» (сердцевина и оболочка ОВ из кварца) и «кварц – полимер» (сердцевина ОВ из кварца, а оболочка полимерная). Для линейных кабелей связи используется ОВ только типа «кварц – кварц». В зависимости от материала первичного защитного упрочняющего покрытия ОВ различают кабели с полиэтиленовым, полиамидным, силиконовым, эпиталоксиальным и эпоксиакрилатным покрытием. Оптические кабели для организации магистральной и зоновой связи можно прокладывать в грунтах всех категорий (ограничение может быть наложено на грунты, подверженные мерзлотной деформации), в кабельной канализации, трубах, блоках и коллекторах, а также в воде в диапазоне температур от – 40 до +55С. Примером конструкции ОК для прокладки в земле может служить кабель, представленный на рисунке 2 – 4.  1 – ОВ; 2 – профилированный сердечник; 3 – обмотка полимерной лентой; 4 – оболочка из поливинилхлорида; 5 – броня из стеклопластиковых элементов или жгутов из технической стеклонити в оболочке из полиэтилена (возможна укладка изолированных токопроводящих жил и стальных армирующих проволок); 6 – оболочка из полиэтилена; 7 – армирующий элемент из высокопрочных синтетических нитей или стеклопластика. Рисунок 4- Конструкция ОК для прокладки в земле с профилированным сердечником. Для прокладки ОК в сельских районах, а также для устройства переходов от одного здания к другому можно применять ОК с несущим тросом. Примером такой конструкции является кабель, представленный на рисунке 5. Кабель можно эксплуатировать при температуре от – 30 до + 50С. Важным параметром данной подгруппы кабелей является их стойкость к воздействию вибрации, возникающей под действием ветра. Если необходима, большая длинна пролетов и существует возможность внешних повреждений, то ОК встраивают в качестве центрального элемента внутрь стального троса. Полевые ОК подвергаются целому комплексу внешних воздействий, включающих, например, такие, как размотку, изгибы, кручение и раздавливание при отрицательных температурах. Кроме того, воздействие солнечного излучения, широкого интервала температур от –60 до + (70 – 80)С, минимальные масса и габаритные размеры составляют очень тщательно выбирать конструкцию и применяемые материалы.  а – со сплошной оболочкой; б – с оболочкой, полученной обмоткой из лент; 1 – ОВ; 2 сердечник с армирующими элементами; 3 – демпфирующее заполнение; 4 – стальной трос; 5 – внешняя оболочка ОК; 6 – скрепляющий элемент из профилированной ленты из полимера или алюминиевой фольги; 7 – внутренняя оболочка; 8 – внешняя оболочка заготовки с ОВ; 9 – внешняя оболочка троса. Рисунок 5- Конструкция ОК с несущим тросом.  1 – проволока из сплава альдрей; 2 – оболочка из полиэтилена; 3 – ОВ; 4 – сердечник из полимерного материала; 5 – стальной трос; 6 – медные изолированные токопроводящие жилы; 7 – алюмополиэтиленовая лента; 8 – проволоки из сплава альдрей. Рисунок 6- Конструкции ОК, встроенных в заземляющий трос (а), фазный провод (б). В полевых ОК обычно не содержится металлические элементы. Для придания им повышенной стойкости к воздействию отрицательных температур применяют стеклопластиковые элементы. Комбинация стеклопластикового элемента с высокопрочными нитями обеспечивает высокую устойчивость ОК к сжимающим и растягивающим нагрузкам. Конструкция подводных ОК – одна из наиболее сложных. Подводные ОК делят на ОК с ретрансляторами и баз них. Подводные ОК без ретрансляторов предназначен для прокладки на небольшие расстояния. Его можно применять для преодоления небольших водных преград (реки, озера, каналы и пр.). Предполагаемая длина такого ОК не превышает 50 км. Подводный ОК с ретрансляторами используется для передачи на большие расстояния для прокладки на глубине и на мелководье. При конструировании подводных оптических кабелей связи приходится учитывать такие требования, как гибкость, прокладка и извлечение со дна и из траншеи на дне, подвеска к бонам при починке, простота и быстрота починки в условиях сильного волнения моря. Конструкция ОК для внутриобъектовой прокладки является минимальные геометрические размеры в сочетании с достаточно высокой механической прочностью. Для изготовления ОК применяется ОВ с ПЗО, что значительно уменьшает его диаметр. Станционные кабели для прокладки внутри телефонных станций обычно выполняют одноволоконными. Контрольные вопросы. Строение оптических волокон, используемые материалы. Оптическое волокно состоит из стеклянной трубки, составленной из нескольких слоев стекла, которые при рассматривании в поперечном срезе выглядят как концентрические круги. Каждый слой (или кольцо) стекла имеет свой показатель преломления. Для того, чтобы послать свет вдоль центра этих концентрических стеклянных труб, необходимо, чтобы имело место полное внутреннее отражение. Оно проведет свет через волокно. Для достижения полного внутреннего отражения внешние слои стекла должны иметь меньшие показатели преломления, чем у внутреннего стеклянного стержня, по которому проходит свет. При изготовлении ОК помимо ОВ используются следующие основные материалы: - краски ("чернила") для окраски ОВ; - заполнители (гидрофобные компаунды, порошки, водоблокирующие нити и ленты) для защиты ОК от распространения влаги; - полибутилентерефталат, поликарбонат, полиамид для изготовления оптических модулей; - полиэтилентерефталатные ленты для скрепления элементов сердечника ОК; - полиэтиленовые композиции для изготовления корделей; стеклопластиковые стержни, арамидные нити, стальная проволока для силовых элементов; - алюминиевая и стальная лента для изготовления комбинированных оболочек ОК; - полиэтиленовые композиции, поливинилхлоридные пластикаты, полиуретаны, полиамиды для изготовления наружных оболочек ОК. В качестве материалов для изготовления оптических модулей используются в основном полибутилентерефталат, поликарбонат и полиамид, имеющие механические характеристики, обеспечивающие защиту ОВ, размещаемых внутри оптических модулей, от внешних воздействий. Кордели (конструктивные элементы заполнения сердечника ОК повинной скрутки, используемые в качестве элементов заполнения сердечника) изготавливаются в виде сплошных стержней диаметром, аналогичным диаметру оптических модулей, из полиэтиленовых композиций. В ряде случаев взамен корделей используют оптические модули с гидрофобным заполнителем, не содержащие ОВ. Приводимые технические характеристики являются усреднёнными и не содержат ссылок на методы их определения. При изготовлении ОК могут быть использованы равноценные материалы и изделия различных производителей, что предусматривается техническими условиями на производство конкретного типа ОК. Назначение сердцевины и оболочки оптического волокна. Сердечник и оболочка захватывают световой луч в сердечник при условии, что луч света входит в сердечник под углом больше критического. Тогда луч света распространяется вдоль сердечника волокна с минимальной потерей мощности за счет полного внутреннего отражения.  Основные принципы конструктивного выполнения оптических кабелей связи. Оптические кабели должны быть рассчитаны на возможность передачи всех видов информации на базе современных и перспективных оптических технологий передачи. Как правило, линейные ОК не должны иметь внутри оптического сердечника металлических элементов, чтобы не возникали дополнительные затраты на защиту от внешних электромагнитных воздействий. Оболочка ОК должна в течение всего срока службы сохранять герметичность, влагонепроницаемость, электрическую прочность, стойкость к воздействию соляного тумана, солнечного излучения, стойкость к избыточному гидростатическому давлению, к низким и высоким температурам, обеспечивать нераспространение горения (при прокладке внутри помещений) и иметь требуемые механические свойства на растяжение, сдавливание, удары и изгибы. Броня, применяемая в ОК, должна обладать механические свойствами, адекватными условиям прокладки и эксплуатации ОК, и сохранять эти свойства в течение всего срока службы, обеспечивать защиту от грызунов. Оптические кабели должны иметь сертификат соответствия Министерства информационных технологий и связи России. Подвесные ОК должны быть стойкими к воздействию атмосферных осадков, соляного тумана, солнечного излучения (радиации). Подводные ОК должны выдерживать избыточное гидростатическое давление 70 МПа (при прокладке на береговых и морских участках) и 0,7 МПа (при прокладке на речных переходах и на глубоководных участках водоемов). Оптические кабели должны иметь защиту от продольного распространения влаги. Гидрофобный компаунд, заполняющий оптический кабель, не должен становиться текучим при температуре до +700С и должен быть совместим с другими материалами оптического кабеля. Гидрофобный компаунд не должен влиять на параметры оптических волокон, должен легко удаляться при монтаже, не быть токсичным и не вызвать коррозию. Оптические кабели, предназначенные для прокладки внутри зданий, в коллекторах и тоннелях, должны иметь наружную оболочку из материала, не распространяющего горение. Срок службы оптических кабелей должен быть не менее 25 лет. Материалы, используемые в оптических кабелях связи. При изготовлении ОК помимо ОВ используются следующие основные материалы: - краски ("чернила") для окраски ОВ; - заполнители (гидрофобные компаунды, порошки, водоблокирующие нити и ленты) для защиты ОК от распространения влаги; - полибутилентерефталат, поликарбонат, полиамид для изготовления оптических модулей; - полиэтилентерефталатные ленты для скрепления элементов сердечника ОК; - полиэтиленовые композиции для изготовления корделей; стеклопластиковые стержни, арамидные нити, стальная проволока для силовых элементов; - алюминиевая и стальная лента для изготовления комбинированных оболочек ОК; - полиэтиленовые композиции, поливинилхлоридные пластикаты, полиуретаны, полиамиды для изготовления наружных оболочек ОК. В качестве материалов для изготовления оптических модулей используются в основном полибутилентерефталат, поликарбонат и полиамид, имеющие механические характеристики, обеспечивающие защиту ОВ, размещаемых внутри оптических модулей, от внешних воздействий. Классификация оптических кабелей связи по технологии. -экструзии - контактно-тепловой сварки - эмалирование Классификация оптических кабелей по области применения и прокладки. - Оптические кабели для прокладки в грунт - Оптические кабели для пневмозадувки в защитные пластмассовые трубы- Оптические кабели для прокладки в кабельной канализации- Подвесные оптические кабели- Подводные оптические кабели связи- Оптические кабели для прокладки внутри зданийОсновные элементы конструкции оптических кабелей связи. - оптическое волокно; - буферная оболочка (ПЗО); - силовой элемент; - внешняя оболочка. |