论文部分内容阅读
【摘要】本文概述了不锈钢光单元生产过程中，光单元余长产生的原理，重点阐述了光纤余长在形成过程中的一些影响因素，并针对这些因素提出了一些措施，从而保证光单元余长形成的稳定和一致性，保证了光缆的使用寿命。
【关键词】光纤余长；纤膏；导纤管；牵引轮牵
引言
众所周知，光纤余长于一盘光缆而言，至关重要，直接决定了缆的使用寿命。一般，一盘光缆的结构有中心管式和层绞式两种结构。中心管式光缆光单元生产时，余长设计在4-5‰左右，层绞式光单元设计在2-3‰左右，但是层绞式光缆还涉及到一个结构余长，就是光单元与其他单丝混绞合时产生的余长。无论哪种结构，最终，光缆中光纤的余长均保证在5‰左右，太大或是太小，于光缆都不是太好。光纤余长太大的话，由光纤弯曲引起的附加衰减会跟着变大，影响光纤传输性能，表1列出了普通G652和G655光纤在波长为1550nm窗口衰减特性与光纤最小弯曲半径对应关系；光纤余长太小的话，当外界环境温度变化或是光缆受力时，极易造成某根或是某些根光纤发生断纤。通常，在一盘缆完成后对其做实验需要满足，以一定力施加到光缆上，在40%RTS作用时光纤无任何附加衰减，在60%RTS作用时附加衰减不得大于0.05dB/km，在90%RTS作用时无任何光纤断纤和单丝断线。因此，如何做出合适余长的光缆，是一些企业的重中之重。
1、光缆不锈钢光单元形成原理
一般不锈钢光单元形成的原理是变形法和热松弛法。本文重点分析行变法，行变法主要依靠不锈钢管在其弹性范围内的形变产生余长。行变法分为两类，一类是通过轮牵先对光单元施加一个较大的力，然后经过轮牵以后，这个力变小，在轮牵前后有一个张力差值，这样不锈钢管先拉伸后收缩，于是产生一定的余长，如图1a；另外一种方法是，将不锈钢管通过一组水平和垂直的导轮，通过增加、减少水平竖直轮的数量，抑或是调节水平竖直轮组对不锈钢管的挤入量产生余长，如图1 b。
2、影响不锈钢光单元余长因素
2.1光纤放纤张力的影响
正常从光纤放线架上放出光纤的张力的范围控制在30g-120g之间，放纤张力大，一方面抑制光纤向前移动，另一方面使得光纤贴近牵引轮内侧壁，产生负余长，对应光纤的余长也就越小，太大的话对光纤本身也不好；相反，光纤放线张力太小的话，余长会适量变大，但是对光纤盘上光纤的排线造成较大影响。
2.2光纤导入管的影响
一般，光单元中的光纤是经过导纤管导引进去的，导入管的长度和内径决定了光纤经过是受到摩擦阻力的大小。但是受一些空间的限制，光纤导管的内径不可以无限放大，因此，在实际生产中就得合理控制。通常，导纤管的长度越长，光纤经过时摩擦阻力越大；光纤芯数越多或是导纤管内径越小，光纤所受阻力越大，对应地，光纤的余长也就越小。
2.3填充油膏的粘度和温度的影响
下图2是不锈钢光单元管内油膏填充图，图中的小黑点代表的光纤油膏。
由图可知，不锈钢管在经过两次拉拔之后，管径在逐渐地减少，随着管径的减少，纤膏在管内的填充越来越密集，光纤通过时，纤膏对其的摩擦阻力越来越大。当纤膏粘度大到一定程度后，光纤行动受阻，极大程度上影响光纤的余长。因此，造管在选择光纤填充油膏时一定要考虑到纤膏的粘度。
当然，我们知道粘度是与温度直接相关的，下图3是英国的一种BP纤膏粘度与温度的关系（纵坐标代表粘度，单位cp，横轴代表温度，单位℃）
在实际操作中，我们可以通过改变纤膏的温度，对纤膏进行预加热，从而降低纤膏的粘度，一方面有利于光纤油膏的填充，另外一方面有利于减少其对光纤余长的影响。经过一系列的生产经验积累，我们选择了在25℃、50s-1下粘度在10000cp的纤膏，同时，将纤膏加热板工艺温度控制在100℃。
2.4轮牵的张力和收线张力的影响
下图4是光单元经过轮牵前后示意图，光单元在经过轮牵前后所受力是不一样，主要依靠轮牵前后张力的差值产生余长，二者差值越大，光单元余长越大，正常情况下，轮牵后的张力就是收线的张力，控制在10kg左右，而轮牵前的张力就是根据实际需要，设置不同的数值从而满足光单元余长的需要。除此之外，光单元牵引轮直径以及在轮牵上缠绕圈数均对其余长产生有一定影响，在轮牵上缠绕圈数越多，余长越大。
2.5光纤芯数的影响
由同一规格造管模具拉拔相同管径芯数不同的光单元时，在其他工艺一样的前提下，芯数越多，余长对应越大。光纤芯数越多，纤膏对其束缚力越大，在后期余长形成时产生的余长也就越大。
2.6光单元形变量的影响
由同一规格造管模具生产相同芯数不同管径的光单元时，在其他工艺一样的前提下，管径越小，对应的余长越大，主要是因为不锈钢管是其弹性范围内经过拉拔越大，后期收缩越大，因此余长也就相对较大。
2.7其他因素的影响
除了以上一系列的影响因素以外，像光纤经过一些过渡导轮的摩擦以及光纤表面的静电也是一定程度上影响光纤余长的重要因素。光纤表面的静电会使得一些光纤相互吸引，前进速度不一，在某些程度上也会使余长发生变化。
3、结束语
不锈钢光单元余长存在意义重大，因此，在生产时必须严格控制相关的生产工艺。余长的存在，使得光缆在安装过程中弯曲受力、运行过程拉伸受力安全可靠性。
参考文献
[1]胡先志等.光缆及工程应用[M].北京：人民邮电出版社，1998
[2]王辉等.光纤通信[M].北京：电子工业出版社，2004
[3]DL/T 832 -2003.光纤复合架空地线[S].2003
【关键词】光纤余长；纤膏；导纤管；牵引轮牵
引言
众所周知，光纤余长于一盘光缆而言，至关重要，直接决定了缆的使用寿命。一般，一盘光缆的结构有中心管式和层绞式两种结构。中心管式光缆光单元生产时，余长设计在4-5‰左右，层绞式光单元设计在2-3‰左右，但是层绞式光缆还涉及到一个结构余长，就是光单元与其他单丝混绞合时产生的余长。无论哪种结构，最终，光缆中光纤的余长均保证在5‰左右，太大或是太小，于光缆都不是太好。光纤余长太大的话，由光纤弯曲引起的附加衰减会跟着变大，影响光纤传输性能，表1列出了普通G652和G655光纤在波长为1550nm窗口衰减特性与光纤最小弯曲半径对应关系；光纤余长太小的话，当外界环境温度变化或是光缆受力时，极易造成某根或是某些根光纤发生断纤。通常，在一盘缆完成后对其做实验需要满足，以一定力施加到光缆上，在40%RTS作用时光纤无任何附加衰减，在60%RTS作用时附加衰减不得大于0.05dB/km，在90%RTS作用时无任何光纤断纤和单丝断线。因此，如何做出合适余长的光缆，是一些企业的重中之重。
1、光缆不锈钢光单元形成原理
一般不锈钢光单元形成的原理是变形法和热松弛法。本文重点分析行变法，行变法主要依靠不锈钢管在其弹性范围内的形变产生余长。行变法分为两类，一类是通过轮牵先对光单元施加一个较大的力，然后经过轮牵以后，这个力变小，在轮牵前后有一个张力差值，这样不锈钢管先拉伸后收缩，于是产生一定的余长，如图1a；另外一种方法是，将不锈钢管通过一组水平和垂直的导轮，通过增加、减少水平竖直轮的数量，抑或是调节水平竖直轮组对不锈钢管的挤入量产生余长，如图1 b。
2、影响不锈钢光单元余长因素
2.1光纤放纤张力的影响
正常从光纤放线架上放出光纤的张力的范围控制在30g-120g之间，放纤张力大，一方面抑制光纤向前移动，另一方面使得光纤贴近牵引轮内侧壁，产生负余长，对应光纤的余长也就越小，太大的话对光纤本身也不好；相反，光纤放线张力太小的话，余长会适量变大，但是对光纤盘上光纤的排线造成较大影响。
2.2光纤导入管的影响
一般，光单元中的光纤是经过导纤管导引进去的，导入管的长度和内径决定了光纤经过是受到摩擦阻力的大小。但是受一些空间的限制，光纤导管的内径不可以无限放大，因此，在实际生产中就得合理控制。通常，导纤管的长度越长，光纤经过时摩擦阻力越大；光纤芯数越多或是导纤管内径越小，光纤所受阻力越大，对应地，光纤的余长也就越小。
2.3填充油膏的粘度和温度的影响
下图2是不锈钢光单元管内油膏填充图，图中的小黑点代表的光纤油膏。
由图可知，不锈钢管在经过两次拉拔之后，管径在逐渐地减少，随着管径的减少，纤膏在管内的填充越来越密集，光纤通过时，纤膏对其的摩擦阻力越来越大。当纤膏粘度大到一定程度后，光纤行动受阻，极大程度上影响光纤的余长。因此，造管在选择光纤填充油膏时一定要考虑到纤膏的粘度。
当然，我们知道粘度是与温度直接相关的，下图3是英国的一种BP纤膏粘度与温度的关系（纵坐标代表粘度，单位cp，横轴代表温度，单位℃）
在实际操作中，我们可以通过改变纤膏的温度，对纤膏进行预加热，从而降低纤膏的粘度，一方面有利于光纤油膏的填充，另外一方面有利于减少其对光纤余长的影响。经过一系列的生产经验积累，我们选择了在25℃、50s-1下粘度在10000cp的纤膏，同时，将纤膏加热板工艺温度控制在100℃。
2.4轮牵的张力和收线张力的影响
下图4是光单元经过轮牵前后示意图，光单元在经过轮牵前后所受力是不一样，主要依靠轮牵前后张力的差值产生余长，二者差值越大，光单元余长越大，正常情况下，轮牵后的张力就是收线的张力，控制在10kg左右，而轮牵前的张力就是根据实际需要，设置不同的数值从而满足光单元余长的需要。除此之外，光单元牵引轮直径以及在轮牵上缠绕圈数均对其余长产生有一定影响，在轮牵上缠绕圈数越多，余长越大。
2.5光纤芯数的影响
由同一规格造管模具拉拔相同管径芯数不同的光单元时，在其他工艺一样的前提下，芯数越多，余长对应越大。光纤芯数越多，纤膏对其束缚力越大，在后期余长形成时产生的余长也就越大。
2.6光单元形变量的影响
由同一规格造管模具生产相同芯数不同管径的光单元时，在其他工艺一样的前提下，管径越小，对应的余长越大，主要是因为不锈钢管是其弹性范围内经过拉拔越大，后期收缩越大，因此余长也就相对较大。
2.7其他因素的影响
除了以上一系列的影响因素以外，像光纤经过一些过渡导轮的摩擦以及光纤表面的静电也是一定程度上影响光纤余长的重要因素。光纤表面的静电会使得一些光纤相互吸引，前进速度不一，在某些程度上也会使余长发生变化。
3、结束语
不锈钢光单元余长存在意义重大，因此，在生产时必须严格控制相关的生产工艺。余长的存在，使得光缆在安装过程中弯曲受力、运行过程拉伸受力安全可靠性。
参考文献
[1]胡先志等.光缆及工程应用[M].北京：人民邮电出版社，1998
[2]王辉等.光纤通信[M].北京：电子工业出版社，2004
[3]DL/T 832 -2003.光纤复合架空地线[S].2003