光纖電纜建置：綜合分析

你有沒有想過是什麼讓 光纖電纜 比傳統銅線好嗎？如果是的話，請記住，光纖電纜採用高級玻璃芯和環保護套製成，能夠承受從住宅網路連接到水下鏈路的各種環境。在本文中，我們將詳細討論光纖電纜的構造，並探討您可能面臨的挑戰。請繼續閱讀，以了解這些電纜為何是世界通訊的骨幹。

圖 1 光纖電纜結構

1）光纖元件及材料 

光纖電纜 它可能看起來很薄很脆弱。然而，它們由許多組件組成，每個組件都採用先進材料製成，以確保快速可靠的數據傳輸。那麼，就讓我們來分解一下吧！

i) 核心： 光纖電纜

這 核 是光纖電纜的主要零件。它負責傳輸光訊號（數據），並以接近光速的速度傳輸。此外，纖芯的品質決定了資料傳輸的距離和速度，同時損耗也最小。光纖主要採用兩種類型的纖芯：

a) 玻璃（二氧化矽芯）： 這些玻璃光纖由高純度石英玻璃（SiO₂）製成，這種玻璃用於大多數電信和互聯網連接。它能夠將資料傳輸到數百公里，同時最大程度地降低訊號損耗。

b) 塑膠光纖（POF）： 這種光纖由成本較低的塑膠製成，訊號丟失速度確實比玻璃光纖更快。但它非常適合短距離應用，例如家庭娛樂系統或車載系統。

此外，為了更好地控制纖芯的光傳播，需要透過一種稱為摻雜的製程添加特殊材料。例如： 

• 鍺（GeO₂）： 一種有助於增加折射率並將光保持在核心中的化合物。

• 磷（P₂O₅）： 它進一步增強了玻璃的特性，提高了纖維的耐用性和性能。 

圖 2 光纖關鍵成分 

ii) 包覆層

光纖的每個纖芯都被一層包層包裹，這非常重要，因為它可以防止光從纖芯中散失。包層的作用原理是一種稱為全內反射的現象，這意味著光纖纖芯中的光不會逸出，而是從纖芯的兩側反射並繼續向前傳播。

與纖芯不同，包層由折射率較低的另一種石英玻璃製成。這種折射率差異確保光訊號不會從光纖中逸出，從而實現長距離無間斷傳輸。

iii) 緩衝塗層

緩衝塗層是光纖的外部保護層。如果沒有這層保護層，光纖將極為脆弱，無法承受一般的壓力。緩衝塗層可以防潮、防化學物質和物理應力。一些常用的緩衝塗層材料包括：

• 丙烯酸酯： 塗層更加靈活和輕巧；因此，它在大多數應用中都很有用。 

• 聚醯亞胺： 由於其耐熱性能，用於航空航天和其他工業高溫應用。

2）光纜加強層與保護層

	目的	材料	主要優點
實力會員	防止拉伸和斷裂	Kevlar®、鋼棒、玻璃	提高耐用性和靈活性
外套	防火、防紫外線、防化學品	聚氯乙烯、低煙無鹵水、聚氨酯	提高安全性和使用壽命
防水	防止濕氣損害	凝膠填充，乾芯	在潮濕環境下延長使用壽命
鎧裝	防止撞擊和囓齒動物	鋼帶、鋁屏蔽	確保在惡劣環境下的耐用性

3）光纖電纜製造工藝

製造光纖電纜就像建造理想的光訊號高速公路。為了實現快速且清晰的通信，必須高度精確地遵循以下步驟。讓我們繼續了解具體步驟。  

步驟 1：製作預製件 - 藍圖

光纖電纜的製造始於預製棒的成型，預製棒由一根超純粗玻璃製成，隨後將拉伸成光纖。預製棒採用超純材料和光，因此投射的光線不會散射。  

步驟 2：繪製 - 將其拉薄

現在，您可以將預製件放入加熱至超過 2000 攝氏度的熔爐中，並將其轉換為所需的形狀。當熔化的玻璃被倒入時，它會小心地拉伸，直到厚度達到 125 微米 (µm)，相當於人類頭髮的粗細！ 

為了保護光纖並使其更具柔韌性，拉伸後會立即塗上一層液體塗層。此外，也會使用紫外線使塗層瞬間硬化，確保光纖堅韌無裂紋。 

圖3 光纖製造流程

步驟3：電纜組裝－添加保護

增加額外的層數可以提高 Fiber 的存活率和耐用性，使其能夠承受實際環境條件。這可以透過有目的的分層來實現。例如， 

• 首先，將光纖放置在緩衝管內以防止潮濕和彎曲。 

• 接下來，使用 Kevlar® 或鋼棒作為強度構件，以防止拉伸和斷裂。 

• 之後，使用由 PVC、LSZH 或聚氨酯製成的外護套。這可以保護結構免受水、火和其他損壞。 

最後，對於多芯電纜，可以使用多個保護層和多根光纖束，從而實現額外的客製化。

步驟4：品質控管程序：完美的最後步驟

在將這些電纜投入使用之前，它們會經過一系列詳盡的測試，以評估其在各種條件下的性能。具體測試如下：

? 衰減測試： 該測試評估 衰減 光訊號在光纖中傳輸時會發生衰減。目標訊號損耗最大值保持在 0.2 dB/km，該值極低，從而最大限度地提高資料傳輸的清晰度和速度。

? 拉伸強度測試： 光纖電纜透過拉伸試驗，以高強度拉伸來測試其斷裂點。這確保電纜在安裝過程中能夠承受拉伸而不會斷裂。

圖 4 光纖品質測試

? 抗壓測試： 為了模擬真實場景，例如埋在地下或被車輛碾壓，我們會對光纜施加靜態負載。光纖必須保持完好，並持續不間斷地傳輸訊號。

? 溫度和環境壓力測試： 電纜需經受高溫、低溫和潮濕環境的考驗，以評估其隨時間推移的膨脹和收縮。這確保了電纜無論在何種預期安裝環境下（例如沙漠、高山或深海）都能正常使用。

光纖電纜完成測試後，即可進行運輸和安裝，從而為全球數百萬人提供可靠、快速的互聯網、電話和數據傳輸！

4）不同應用的構造變化

光纖電纜的這些適配方式因其預期使用地點而異。讓我們來探索一下這些變化。

• 室內與室外光纜

• 室內的： 建築需要使用 室內光纜 既安全又靈活。因此，為了增強防火性能，外部護套通常採用PVC或LSZH（低煙無鹵）材質。此外，它們重量輕，易於在狹窄空間內安裝。

• 戶外的： 室外電纜 線纜需要面對更嚴酷的環境，因此需要額外的保護。例如，夾克採用防紫外線和防水的輕質材料。此外，一些線纜內部的纖維材料可充當凝膠或防水層，防止濕氣腐蝕線。

圖5 室外鎧裝光纜

• 架空及地下電纜

懸掛在電線桿之間的裸露電纜需要額外的支撐，例如堅固的承力索。這些承力索可以防止電纜在強風中彎曲和斷裂。

鋼或鋁地下鎧裝是保護電纜免受灰塵、岩石和壓力影響的理想選擇。此外，還有更厚的防水層可以阻擋潮氣，這使得一些人可以放棄這些材料。

• 高密度帶狀電纜

對於需要在狹小區域內連接數千條電纜的資料中心，帶狀電纜可以將眾多電纜捆綁成帶狀。它們可以快速簡單地進行連接，從而加快安裝速度。它們體積雖小，但可以同時傳輸的資料量卻非常巨大！

5）光纜建造的挑戰

光纖電纜的鋪設看似簡單，卻面臨許多挑戰。以下是一些最嚴峻的挑戰：  

? 在核心內實現高純度： 為了確保訊號完美傳輸，光纖必須是99.9999%純度的玻璃。任何雜質都會嚴重影響訊號質量，導致網速和通話品質下降。  

? 保持靈活性和剛性： 這些因素的結合才能確保電纜的有效運作。電纜必須在彎曲時保持輕鬆的柔韌性，並在承受拉伸、擠壓和扭曲時保持獨特的強度。  

? 極端環境和溫度控制： 這些材料通常位於光纖電纜上，在從冰凍的山脈到高海拔的沙漠等許多地方都能找到。它們能夠承受膨脹和收縮而不會開裂，並能防止暴露在水、雪和高溫下造成的損壞。此外，即使在-40°C和80°C的溫度下也能保持柔韌性，這意味著它們具有更高的強度，能夠承受極端溫度。

? 製造成本高且複雜： 光纖電纜的製造需要先進、精密且昂貴的設備。製造這些光纖是一個完整的過程；一個小小的錯誤就可能導致所有光纖報廢！

6）結論  

光纖電纜的構造注重速度和強度。從玻璃芯到保護殼，整個結構的設計都是為了快速且清楚地向使用者傳遞訊息。隨著技術的進步，光纖技術也將持續發展。因此，如果您正在考慮升級您的網絡，那麼不要再猶豫了。 德卡姆纖維我們專注於提供客製化光纖解決方案。立即聯絡我們！