Оптический кабель

Итак, что представляет собой оптический кабель? Кабели бывают разные.

По конструкции — от самых простых (оболочка, под ней пластиковые трубочки-модули, в них сами волокна) до супернавороченных (множество слоёв, двухуровневая броня — например, у подводных трансокеанских кабелей).

По месту использования — для наружной и внутренней прокладки (последние встречаются редко и обычно в дата-центрах высокого класса, где всё должно быть идеально правильно и красиво). По условиям прокладки — для подвеса (с кевларом или тросиком), для грунта (с бронёй из железных проволочек), для прокладки в кабельной канализации (с бронёй из гофрированного металла), подводные (сложная, сверхзащищающая многослойная конструкция), для подвеса на опорах ЛЭП (кроме передачи информации, выпоняют роль молниезащитного троса). В моей практике чаще всего встречаются кабели для подвеса на столбы (с кевларом) и для прокладки в грунт (с бронёй). Пореже попадаются с тросиком и с гофробронёй. Ещё часто встречается кабель, который по существу есть тонкий спаренный оптический патч-корд (жёлтая оболочка у одномода и оранжевая — у многомода, чуток кевлара и одно волокно; две оболочки спарены). Прочие оптические кабели (без защиты, подводные, для прокладки в помещениях) — экзотика. Почти все кабели имеют конструкцию, как на картинке ниже.

1 — центральный силовой элемент (проще говоря — пруток из стеклопластика, хотя может быть и тросик в полиэтиленовой оболочке). Служит для центрирования трубок-модулей, придания жёсткости всему кабелю. За него также часто закрепляют кабель в муфте/кроссе, зажимая под винт. При сильном изгибе кабеля имеет подлое свойство ломаться, ломая попутно и модули с частью волокон. Более продвинутые конструкции кабеля содержат этот пруток, одетый в полиэтиленовую оболочку: тогда его труднее сломать и разрушений в кабеле он при переломе причинит меньше. Пруток бывает и такой, как на рисунке, и совсем тонкий. Кончик такого прутка — отличный абразивный инструмент для тонких работ: например, почистить контакты реле или участок медной детали под пайку.

2 - оптические волокна (на рисунке — в лаковой изоляции). Те самые тончайшие нити-световоды, ради которых всё затевается. В статье речь пойдёт только про стеклянные волокна, хотя где-то в природе существуют и пластиковые, но они — большая экзотика, не варятся аппаратами для сварки оптики (только механическое соединение) и пригодны только на очень малых расстояниях. Оптические волокна бывают одномодовые и многомодовые. Многомод — менее распространённая технология, может использоваться только на короткие расстояния и во многих случаях прекрасно заменяется одномодом. Волокно состоит из стеклянной «оболочки» из стекла с определёнными примесями. Без лака волокно имеет толщину 125 мкм (чуть толще волоса), а в центре его идёт сердечник диаметром 9 мкм из сверхчистого стекла с другим составом и с немного отличным от оболочки показателем преломления. Именно в сердечнике распространяется излучение (за счёт эффекта полного отражения на границе «сердечник — оболочка»). Наконец, сверху 125-микрометровый цилиндр «оболочки» покрыт другой оболочкой — из особого лака (прозрачного или цветного — для цветовой маркировки волокон). Он предохраняет волокно от умеренных повреждений (без лака волокно хоть и гнётся, но плохо и легко сломать, волокно элементарно раскрошится от случайно положенного на него мобильника; а в лаке его можно смело обмотать вокруг карандаша и довольно сильно дёрнуть — оно выдержит). Случается, что пролёт кабеля провисает на одних волокнах: порвало (пережгло, порезало) все оболочки, кевлар, лопнул центральный пруток, а какие-то 16 или 32 125-микрометровых стеклянных волокна могут неделями держать вес пролёта кабеля и ветровые нагрузки! Тем не менее, даже в лаке волокна можно легко повредить, поэтому в работе спайщика самое главное — дотошность и аккуратность. Одним неловким движением можно испортить результаты целого дня работы или, если особо не повезёт и нет резервирования, надолго уронить магистральную связь (если, копаясь в «боевой» магистральной муфте, сломать волокно с DWDM-ом под корешок на выходе из кабеля).

3 — пластиковые трубочки-модули, в которых плавают в гидрофобе волокна. Легко ломаются (точнее, внезапно перегибаются) при изгибе наподобие телескопических антенн у бытовых приёмников, ломая внутри себя волокна. Иногда модуль бывает всего один (в виде толстой трубки), а в нём пучок волокон, но в этом случае нужно слишком много разных цветов для маркировки волокон, поэтому обычно делают несколько модулей, в каждом из которых от 4 до 12 волокон. Единого стандарта на расцветку и количество модулей/волокон нет, каждый производитель делает по-своему, отображая всё в паспорте на кабель. Минимальная ёмкость «взрослого» кабеля — 8 волокон, максимальная — 96. Обычно 32, 48, 64. Бывает, что из всего кабеля занято 1 или 2 модуля, тогда вместо остальных модулей вкладывают чёрные заглушки-пустышки (чтобы габаритные параметры кабеля не изменились).

4 — плёнка, оплетающая модули. Играет второстепенные роли — демпфирующую, снижающую трение внутри кабеля, доп.защита от влаги, удерживающую гидрофоб в пространстве между модулей и, возможно, что-то ещё. Часто бывает дополнительно стянута нитками крест-накрест и с обеих сторон смочена гидрофобным гелем.

5 — тонкая внутренняя оболочка из полиэтилена. Доп.защита от влаги, защитная прослойка между кевларом/бронёй и модулями. Может отсутствовать.

6 — кевларовые нити или броня. На рисунке броня из прямоугольных прутков, но куда чаще встречается из круглых проволочек (в импортных кабелях — проволочки сталистые и трудноперекусываемые даже тросокусами, в отечественных — обычно из гвоздевого железа). Броня может быть и в виде стеклопластиковых прутков, таких же, как центральный элемент. Кевлар нужен, чтобы кабель выдерживал большое усилие на разрыв и при этом не был тяжёлым. Также часто используется вместо тросика там, где в кабеле не должно быть металла во избежание наводок (например, если кабель висит вдоль железной дороги, где рядом контактный провод с 27,5 кВ). Типичные значения допустимого растягивающего усилия для кабеля с кевларом — 6...9 килоньютонов, это позволяет выдержать большой пролёт при ветровой нагрузке. Что касается брони — она призвана защитить подземный кабель, лежащий прямо в грунте, без защиты в виде пластиковой трубы, кабельной канализации и пр. Впрочем, защитить броня может только от лопаты, экскаватор всё равно рвёт любые кабели влёт. Поэтому подземный кабель закладывается в грунт на 1м 20 см, а над ним на глубине 60 см кладётся жёлтая или оранжевая сигнальная лента с принтом «Осторожно! Не копать! Ниже кабель», а также вдоль трассы ставятся столбики, предупреждающие таблички и аншлаги. Но всё равно копают и рвут.

7 — внешняя толстая оболочка из полиэтилена. Принимает на себя первой все тяготы при прокладке и эксплуатации кабеля. Полиэтилен мягкий, так что её несложно порезать при неаккуратной затяжке кабеля. Между внешней оболочкой и бронёй может присутствовать полиэтиленовая плёнка и некоторое количество гидрофобного геля.

Источник