一种小束管层绞式光缆的设计、制造

摘要：本文介绍了一种小束管层绞式光缆，此缆采用在每管2芯的单元设计，束管管径小，成缆工艺难度大。此缆已在江苏电信FTTH工程中广泛使用。主要介绍光缆的设计和制造工艺控制使得光缆达到客户和行业标准要求。

关键词:节距；余长；张力；应变；弯曲半径

1.前言

　　随着FTTH的不断发展，需要一种与旁纤型分纤箱、分光分纤箱配套使用的室外光缆，其中需旁路直通的光纤可在不熔接的情况下，以松套管盘绕方式进出箱体。光缆适用于管道、非金属自承架空等常规敷设方式的通信接入网室外馈线和配线用单模光缆，也适用于楼道内竖井布线用的光缆。

　　根据江苏电信FTTH的规范，要求该光缆6至24芯，以2芯为一单元递增，光缆结构小型化，其他技术性能满足YD/T 901中非自承架空、管道光缆的技术要求。

　　本文以GTTA-12芯为例介绍了小束管层绞光缆的设计过程和制造工艺控制，生产出满足江苏电信技术规范和行业标准的光缆。

2.光缆结构设计

　　根据江苏电信小束管层绞光缆的基本要求，每管放置光纤2芯放置，松套外径1.2~1.4mm,PBT壁厚为0.25~0.3mm。以G.652D光纤弯曲半径60mm弯曲光纤损耗不增加来计算1.2~1.4mm束管允许最大余长见表1。

表1各规格束管理论允许最大值范围

序号	束管外径规格mm	壁厚mm	余长‰
1	1.2	0.25~0.3	0.75~0.33
2	1.3	0.25~0.3	1.17~0.75
3	1.4	0.25~0.3	1.59~1.17

　　根据PBT的拉伸性能和后道工序成缆线的最小放线张力及SZ高速转向对束管的影响，我们最终选择了外径1.4mm，壁厚0.25mm的规格进行工艺试验。由于成缆线稳定控制放线张力系统最小张力控制值,当束管受到该拉力时，束管将会发生0.5‰左右的伸长，考虑SZ绞合时高速反向对束管产生拉力影响，束管一次余长设计生产控制值为0.8~1.0‰。综合多方面因素考虑，GTTA-12芯最终设计结构尺寸见表2，图1为GTTA-12B1截面图。

表2 GTTA-12芯结构尺寸表

序号	项目	数值mm
1	中心金属加强件	1.5
2	束管尺寸(外径/内孔)	1.4/0.9
3	护套标称厚度	1.5
3	外径	8.3

图1 GTTA-12B1截面图

3.光缆制造工艺及控制

　　由于束管尺寸较小，对于二次套塑、成缆工序的工艺控制与常规层绞式光缆有所不同，本文只对这两道工序的工艺控制做介绍。

3.1 二次套塑工艺控制

　　1）适当增大水温差；

　　2）设置合理的辅助牵引张力和收线张力，约200g；

　　3）由于束管壁厚扁小需选用PBT的硬度适当高一点；

　　4）选择导线针管内孔为Φ0.7左右，避免针管过大造成带入空气较多，高速生产时引起束管粗细不均；内孔偏小，光纤摩擦力较大损伤光纤或光纤应变较大导致束管内光纤余长偏小；

　　5）选择针管内孔比束管内径大0.2-0.3mm的针管作为冲油针，使得高速生产时油膏填充压力稳定，保证束管尺寸规格均匀稳定，符合设计要求。

3.2 成缆的工艺控制

　　1）选择合适的束管放线张力，80g左右；

　　2）减小SZ绞合的圈数，设置8-10Π反向角，避免由于小节距绕绞导致束管与设备中心管摩擦产生阻力吃掉光纤余长。

　　3）选择合适的绞合模尺寸，绞合模内孔比缆芯直径大0.8-1.2mm为宜，避免高速绞合缆芯间隙大而引起缆芯摆动摔打绞合模造成束管损伤。

　　4）按照工艺规范要求的绞合节距生产，并保证扎纱在绞合点处，避免反向节距过大，二次绞合余长不够，光缆应力应变不过关。

　　5）选用超低收缩聚酯扎纱，适当选择较宽的聚酯扎纱，同时需调整好扎纱张力，确保扎纱是舒服展开状态。

　　6）选择合适的收线张力，避免张力大压伤小束管，导致束管变形导致光缆应力应变不过关。

4.光缆性能验证

　　我们按照前文所述的结构和工艺生产光缆，并参照江苏省电信招标技术规范和通信行业标准YD/T 901-2009《层绞式通信用室外光缆》对该成品光缆进行了各项性能的测试。

4.1 光纤传输性能

　　我们对光缆的套塑、层绞、护套都进行了测试。表3是各工序光纤衰减的测试值。

表3各工序光纤衰减的测试值

	光纤	束管		层绞		护套
	色谱	1310nm	1550nm	1310nm	1550nm	1310nm	1550nm
蓝	蓝	0.329	0.189	0.331	0.187	0.329	0.188
管	桔	0.325	0.188	0.327	0.187	0.326	0.186
桔	绿	0.332	0.188	0.331	0.189	0.331	0.188
管	棕	0.325	0.187	0.323	0.186	0.324	0.189
绿	灰	0.328	0.189	0.33	0.188	0.332	0.186
管	白	0.33	0.19	0.331	0.19	0.331	0.188
棕	红	0.321	0.189	0.33	0.188	0.332	0.186
管	黑	0.33	0.189	0.331	0.19	0.331	0.188
灰	黄	0.331	0.186	0.33	0.187	0.333	0.187
管	紫	0.332	0.185	0.333	0.187	0.331	0.185
白	粉红	0.329	0.187	0.331	0.185	0.329	0.186
管	青绿	0.325	0.188	0.33	0.187	0.332	0.186

　　从上表3中可以看出光纤在1310nm窗口最大衰减值为0.333dB/Km，在1550nm窗口最大衰减值为0.190dB/Km.均符合标准YD/T901-2009中对光缆中光纤衰减要求，有些指标优于标准要求。通过与原始光纤数据比对，各工序生产后增加值均控制在0.01dB/Km以内。从中可以得出，小束管光缆整个光缆生产过程中的光纤衰减是没有任何影响的。

4.2 环境性能

　　4.2.1渗水性能

　　根据标准YD/T 901-2009的渗水性能试验规定：在光缆的任一端取3米长，加1米高水柱压力，持续24小时，无水渗出。试验结果符合标准要求。

　　4.2.2温度循环的验证

　　根据标准YD/T 901-2009的温度循环性能试验规定：光缆的适用温度我们从20℃～-40℃～60℃变化的温度循环试验，光缆温度循环后附加衰减的检验结果（适用温度下相对于20℃下的光纤衰减差）不大于0.05dB/Km，温度循环试验数据见表4。

表4光缆温度循环性能测试对比

4.3 机械性能验证

　　根据标准YD/T901-2009机械性能试验规定，成品光缆经检测中心进行光缆拉伸、压扁、冲击、扭转、反复弯曲等机械性能试验测试，测试结果均符合标准规定要求，机械性能检测情况如图2～图6。

　　1）标准YD/T901-2009中规定：光缆在长期允许拉力下光纤应无明显的附加衰减和应变；在短暂拉力下光纤附加衰减应不大于0.1dB和应变不大于0.15%，在此拉力除去后，光纤应无明显的残余附加衰减和应变，光缆残余应变应不大于0.08%；护套应无目力可见开裂。

　　从图2中可以看出，光缆在长期拉力下光纤应变＜0.01%，光纤附加衰减＜0.05dB;在长期拉力下最大光纤应变值不大于0.07%，光纤附加衰减值＜0.05dB.

　　2）标准YD/T901-2009规定：在长期允许压扁力下光纤应无明显附加衰减；在短暂压扁力下光纤附加衰减应不大于0.1dB,在此压力除去后光纤应无明显残余附加衰减；护套应无目力可见开裂。

　　从图3中可以反映出该型号光缆在长期压扁力下光纤无明显附加衰减；在短暂压扁力下光纤附加衰减小于0.03dB；压力除去后光纤无明显残余附加衰减。

　　3）从图4中可以看出，光缆经过扭转试验后，光纤无明显残余附加衰减。

　　4）从图5中可以看出光缆经过冲击试验，光纤无明显附加衰减产生。

　　5）从图6中可以看出，该型号光缆经过反复弯曲试验后，光缆内光纤无明显的附加衰减变化。

　　光缆经过传输性能、环境性能、机械性能等各项指标的检测，各项性能参数均满足江苏电信招标技术规范和通信行业标准YD/T901-2009《层绞式通信用室外光缆》中规定要求。

5.结束语

　　笔者根据多次试验，从光缆的设计、生产工艺控制、检测检验等方面着手，生产出了完全符合江苏电信技术规范和YD/T 901－2009《层绞式通信室外光缆》的小束管层绞式光缆。本文介绍的光缆设计、制造工艺控制经验供大家参考与讨论。

参考文献

　　YD/T 901－2009层绞式通信室外光缆

作者简介

　　季忠出生于1974年10月男江苏海门副总工程师1998年至今一直从事光缆设计研发、工艺研究等工作

　　吴建华出生于1987年1月男江苏海门技术部副经理2011年9月至今从事光缆工艺研究、管理工作