水底光纜、海底光纜

水底光纜

水底光纜是敷設(shè)于水底穿越河流、湖泊和灘岸等處的光纜。這種光纜的敷設(shè)環(huán)境比管道敷設(shè)、直埋敷設(shè)的條件差得多。水底光纜必須采用鋼絲或鋼帶鎧裝的結(jié)構(gòu)，護(hù)層的結(jié)構(gòu)要根據(jù)河流的水文地質(zhì)情況綜合考慮。例如在石質(zhì)土壤、沖刷性強(qiáng)的季節(jié)性河床，光纜遭受磨損、拉力大的情況，不僅需要粗鋼絲做鎧裝，甚至要用雙層的鎧裝。施工的方法也要根據(jù)河寬、水深、流速、河床、流速、河床土質(zhì)等情況進(jìn)行選定。

水底光纜的敷設(shè)環(huán)境條件比直埋光纜嚴(yán)竣得多，修復(fù)故障的技術(shù)和措施也困難得多，所以對水度光纜的可靠性要求也比直埋光纜高。

海底光纜

海底光纜也是水底電纜，但是敷設(shè)環(huán)境條件比一般水底光纜更加嚴(yán)竣，要求更高，對海底光纜系統(tǒng)及其元器件的使用壽命要求在 25 年以上。

海底光纜：結(jié)構(gòu)與發(fā)展

1988 年，在美國與英國、法國之間敷設(shè)了越洋的海底光纜（ TAT-8 ）系統(tǒng)，全長 6700 公里 。這條光纜含有 3 對光纖，每對的傳輸速率為 280Mb ／ s ，中繼站距離為 67 公里 。這是第一條跨越大西洋的通信海底光纜，標(biāo)志著海底光纜時代的到來。 1989 年，跨越太平洋的海底光纜（全長 13200 公里 ）也建設(shè)成功，從此，海底光纜就在跨越海洋的洲際海纜領(lǐng)域取代了同軸電纜，遠(yuǎn)洋洲際間不再敷設(shè)海底電纜。

光纖的傳輸容量大，中繼站間的距離長，適用于海底長距離的通信。用于海底光纜的光纖比陸地光纜所用的光纖有更高的要求；要求低損耗、高強(qiáng)度、制造長度長，光纜的中繼距離長，一般都在 50 公里 以上，在光纖的傳輸性能方面要求在 25 年以內(nèi)不會變化。在海底光纜的結(jié)構(gòu)方面：要求能經(jīng)受強(qiáng)大的壓力和拉力，特別是深海光纜（敷設(shè)在水深 1000 米 以上海底的光纜），在敷設(shè)和維修作業(yè)中除了光纜本身的重量外，還要加上海浪加到光纜上的動態(tài)應(yīng)力，在如此大的負(fù)荷條件下，光纜的應(yīng)變要限制在 0.7 ～ 0.8 ％之內(nèi)；海底光纜的結(jié)構(gòu)要求堅固、材料輕，但不能用輕金屬鋁，因為鋁和海水會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣，氫分子會擴(kuò)散到光纖的玻璃材料中，使光纖的損耗變大。因此海底光纜既要防止內(nèi)部產(chǎn)生氫氣，同時還要防止氫氣從外部滲入光纜。為此，在 90 年代初期，研制開發(fā)出一種涂碳或涂鈦層的光纖，能阻止氫的滲透和防止化學(xué)腐蝕。光纖接頭也要求是高強(qiáng)度的，要求接續(xù)保持原有光纖的強(qiáng)度和原有光纖的表面不受損傷。

按照上述要求和特點，海底光纜的基本結(jié)構(gòu)是將經(jīng)過一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地繞包在中心加強(qiáng)構(gòu)件（用鋼絲制成）的周圍。光纖設(shè)在螺旋形的 U 形槽塑料骨架中，槽內(nèi)填滿油膏或彈性塑料體形成纖芯。纖芯周圍用高強(qiáng)度的鋼絲繞包，在繞包過程中要把所有縫隙都用防水材料填滿，再在鋼絲周圍繞包一層銅帶并焊接搭縫，使鋼絲和銅管形成一個抗壓和抗拉的聯(lián)合體，這個銅管還是傳送遠(yuǎn)供電流的導(dǎo)體。在鋼絲和銅管的外面還要再加一層聚乙烯護(hù)套。這樣嚴(yán)密多層的結(jié)構(gòu)是為了保護(hù)光纖、防止斷裂以及防止海水的侵入，同時也是為了在敷設(shè)和回收修理時可以承受巨大的張力和壓力。

即使是如此嚴(yán)密的防護(hù)，在 80 年代末還是發(fā)現(xiàn)過深海光纜的聚乙烯絕緣體被鯊魚咬壞造成供電故障的實例。海纜系統(tǒng)的遠(yuǎn)程供電十分重要，海底電纜沿線的中繼器，要靠登陸局遠(yuǎn)程供電工作。海底光纜用的數(shù)字中繼器功能多，比海底電纜的模擬中繼器的用電量要大好幾倍，供電要求有很高的可靠性，不能中斷。因此在有鯊魚出沒的地區(qū)，在海底光纜的外面還要加上鋼帶繞包兩層和再加一層聚乙烯外護(hù)套。

進(jìn)入 90 年代，海底光纜已經(jīng)和衛(wèi)星通信成為當(dāng)代洲際通信的主要手段。我國自 1989 年開始到 1998 年底已經(jīng)先后參與了 18 條國際海底光纜的建設(shè)與投資。其中第一個在中國登陸的國際海底光纜系統(tǒng)是 1993 年 12 月建成的中國——日本（ C-J ）海底光纜系統(tǒng)。 1996 年 2 月中韓海底光纜建成開通，分別在我國青島和韓國泰安登陸，全長 549 公里 ； 1997 年 11 月，我國參與建設(shè)的全球海底光纜系統(tǒng)（ FLAG ）建成并投入運(yùn)營，這是第一條在我國登陸的洲際光纜系統(tǒng)，分別在英國、埃及、印度、泰國、日本等 12 個國家和地區(qū)登陸，全長 27000 多公里，其中中國段為 622 公里 ；由中國電信和新加坡等地的電信公司共同發(fā)起的亞歐海底光纜系統(tǒng)，延伸段正在建設(shè)，該系統(tǒng)連接亞洲、歐洲和大洋洲，在 33 個國家和地區(qū)登陸，全長達(dá) 38000 公里 ，是世界上最長的海底光纜，采用先進(jìn)的 8 波長波分復(fù)用技術(shù)，主干路由的設(shè)計容量高達(dá) 40Gb ／ s ，將在我國上海、汕頭兩地登陸，預(yù)計 1999 年底建成開通。

海底光纜承擔(dān)的洲際通信業(yè)務(wù)量逐年上升，已經(jīng)超過了衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)量，成為現(xiàn)代洲際通信的主力。