我国特种光电线缆的重大突破
2012-12-26 11:09:07

        光电线缆产品被喻为国民经济的“血管”与“神经”。到2009年我国光电线缆产业也形成年产值7300亿、年铜用量400多万吨、铝用量200多万吨、光纤用量约8000多万公里的产业规模。总体来说,我国光电线缆在一些中低端的产品的技术水平达到或超过国际先进水平,与此同时我国在高端特种光电线缆产品上也取得较大的发展和突破,与国际先进水平的差距正在逐步缩小,特别是在光纤预制棒、特种光纤光缆、数据通讯电缆、光纤复合缆、海洋工程系列电缆、超导电缆等方面取得重大突破。

        一、 特种光电线缆的新应用及发展趋势; 

        1. 光纤预制棒
        今后10年,全球光纤光缆需求将持续增长,为适应全球光纤光缆需求的增长,国际上各大光纤生产厂商正进行新一轮的扩产,同时,国内光纤产业的发展势头也很强劲,有的光纤生产企业正在扩产,还将新建几个大型光纤厂。

        20多年来,光纤预制棒制造技术一直是光纤制造工艺的核心,光纤行业历来用光纤预制棒制造技术来命名光纤制造工艺。按照传统的命名方法,当前光纤技术市场上四种工艺共存,即OVD、VAD、MCVD、PCVD。光棒制造技术仍围绕这四种技术开发,关键技术是提高沉积速率,降低生产成本。

        2. 特种光纤光缆 

        近年来,随着计算机局域网和Internet的普及,IPTV、可视电话、视频点播等业务开通,通信网络中所承载的信息量飞速增长,由于光纤具有频带宽、传输容量大、运行管理维护方便等优点,光纤被广泛采用,因此,建设高速率、大容量、长距离的智能光通信网是业内追求的目标。因此,针对DWDM核心网的远距离、大容量、高速率的通信特点,对G.655光纤色散系数、色散斜率、有效面积、工作波长范围进行优化,并提出了G.656光纤技术规范,为了更加适应DWDM系统的传输速率、信道间隔、工作波长的不断变化需要。由于城市管道、路由资源的匮乏,新建路由花费巨大,迫使运营商在现有的管孔资源内敷设更多的光纤,同时,随着FTTx的推进,室内布线错综复杂,这就催生了光缆尺寸小型化、结构多样化的发展趋势,对接入网用光纤提出了更高的要求。

        具有良好弯曲不敏感特性的G.657光纤为光缆尺寸小型化奠定基础,要降低光缆结构尺寸必须减小套管尺寸,减小套管尺寸一是降低套管壁厚,但降低套管直接影响到光缆抗侧压性能,其次是减小套管内孔直径,减小套管内孔直径会带来光缆在极低温度情况下因套管收缩引起光纤弯曲损耗的增加,具有良好弯曲不敏感特性的G.657光纤满足这类需求,ITU-TG.657最新的修订版本中分A和B两个大类的整体结构,A大类与G.652光纤能够完全兼容使用,而B大类在部分指标上并不要求与G.652光纤兼容,允许更小的模场直径(MFD)、更大的衰减系数和不同的光纤结构等。G.657光纤在在A和B两个大类整体结构的基础上,最新标准版本的产品分类中引进了三个弯曲等级的概念,弯曲等级按照最小弯曲半径进行区分:弯曲等级1对应最小弯曲半径为10mm的产品,弯曲等级2对应最小弯曲半径为7.5mm的产品,弯曲等级3对应最小弯曲半径为5mm的产品,同时是否与G.652兼容(A和B)以及弯曲等级(1、2、3)两种分类原则结合起来,就构成了2009年标准建议版本中新的子类结构:A1,A2,B2,B3。

        近年来,由于FTTx的推进,各光缆厂商及运营商针对FTTx对光缆结构进行相关试验研究来满足要求,目前已被广泛应用的如可根据需要分批敷设的微型气吹光缆,可敷设在城市雨水管道或污水管道的排水管道光缆,可用于室内布线的蝶形光缆等。随着FTTx的推进,光纤逐渐向用户端延伸,常规的光缆结构不能满足低成本、复杂敷设条件的需求,光缆产品结构逐渐向多样化趋势发展。

        3. 数据通讯电缆

        数据通讯电缆常用以下三个标准体系:IEC—主要实施在欧洲和亚太地区;TIA/EIA—主要实施在美洲和亚太地区;EN—主要在欧洲区有较高认可度。该标准更多的考虑了线缆变形和弯曲对电气性能的影响。

        2008年3月推出的TIA 568B.2-10以及2009年2月推出的作为ISO/IEC的下级标准IEC 6115-5都先后推出了组间串扰(Alien crosstalk)的要求,这都预示着数据电缆已经进入了一个新的时代——万兆以太网的布线时代。UTP系统要想满足这种要求,采用普通的设计方案则是无法达到的,而屏蔽系统满足这种组间串扰的要求是没问题的,常用的设计方案有F/UTP和PiMF两种。相比较,F/UTP生产效率相对较高,生产成本还较低,但对生产设备的稳定性以及设计方案的稳健性要求较高。PiMF的设计方案从芯线到成缆设备与传统的UTP生产线有较大差异,设备投资较大,同时产品的生产效率较低,生产成本较高。

        另外,安全性能标准对数据电缆极为重要,很多产品不能满足UL 1666和NFPA 262 标准。国际组织计划在2012年1月2日前完成所有有效的CM和CMR等线型都要进行成分分析,以保证产品能达到防火标准的要求。 

         随着Cat 6A标准的出台,世界各大电缆生产商也分别推出自己的Cat 6A生产解决方案,一方面推动了FTP产品的发展,FTP产品以其优良的屏蔽性能,非常好的解决了组间串扰问题,因此新标准发布后,FTP产品作为Cat 6A的解决方案得到了进一步的认可,其在世界布线市场的用量也在不断的提升;一向坚持UTP解决方案的美洲用户对万兆以太网的用线也开始向FTP产品倾斜。 

        ISO/IEC 61156-5-46C-816-FDIS Draff提出的S/FTP Cat 7E的标准,为未来铜缆向更高的带宽拓展指明了方向。Cat 7E在Cat 7的600 MHz测试频宽基础上,频宽拓展到了1 000 MHz。 

        发展生态环保电缆——上海世博会的召开,全球关注绿色环保产品,因此发展生态环保数据电缆是今后主攻方向。人们对居住环境和生活环境的日益关注,环保电缆的前景也日益看好,发展潜力不可小视。国际市场对环保电缆的需求与时俱进;欧盟已实施《关于在电气电子设备中禁止使用有害物质的指令》和《报废电子电气设备指令》两项法律,既是“绿色壁垒”,又是机遇所在。 

        4. 超导电缆 

        目前电力传输网通常由架空输电线和地下电力电缆组成,这些电线电缆主要采用常规的铜导体或铝导体作为电力传输介质。由于受焦耳热损耗影响,导体发热限制了输电线的输电容量,要想增大输电容量就必须加大导体的尺寸。而超导输电电缆采用无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体,其在超导状态下其电阻为零,损耗极小,与同截面的铜导体相比,其具有体积小、质量小、损耗小、容量大等优点,因此可实现电力电缆的小型化,高温超导电缆的发展潜力很大。超导电缆是超导技术的重要应用之一,它集成了超导材料、电缆、低温制冷、电力工程等多学科技术。 

        根据超导材料的使用温度,超导电缆可分为低温超导电缆(液氦温区)和高温超导电缆(液氮温区)。由于液氦的经济和技术成本较高,除一些特殊场合外,低温超导电缆在日常生活中应用很少,因此,人们常说的超导电缆一般是指高温超导电缆。根据超导电缆的结构,高温超导电缆可以分为:高温超导电缆绝缘有室温绝缘(WD) 和低温绝缘(CD) 两类。室温绝缘高温超导电缆(WD)仍然采用XLPE绝缘;低温介质绝缘高温超导电缆(CD) 绝缘处于液氮温度或浸入液氮中运行,必须采用与液氮相容性良好的电气绝缘材料作为CD绝缘高温超导电缆绝缘。随着对超导电缆研究的进一步深入发现,真正能够实现工程化应用的是CD绝缘高温超导电缆。因此,现在国际上进行的高温超导电缆研究主要集中在CD绝缘高温超导电缆上。 

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