本文聚焦于光缆结构创新，提出了一种新型中心管式异形套管光缆结构，旨在攻克传统圆形套管空间利用率低这一长期存在的难题。通过采用椭圆形或跑道形套管设计，对光缆截面空间布局进行了深度优化，在确保光缆外径不变的前提下，显著提升了光纤容纳能力与余长容量。研究数据充分显示，该新型结构在拉伸性能、温度稳定性以及架空应用场景中均展现出优良表现，同时还具备出色的施工便利性与成本效益，为光缆结构创新开辟了一条全新的技术路径。
一、研究背景
中心管式光缆凭借其结构简洁、生产效率高、重量轻盈等诸多优势，在接入网、局域网等众多领域获得了极为广泛的应用。然而，传统中心管式光缆所采用的圆形套管设计，存在着不容忽视的局限性。圆形截面在光缆横截面积中的空间利用率并非处于优良状态，这一缺陷直接限制了光纤数量的进一步增加以及光纤余长的有效提升。
为有效应对上述挑战，本文提出了一种创新性的中心管式异形套管光缆设计。该设计的核心亮点在于突破了传统圆形套管的思维定式，通过巧妙改变套管的几何形状，对光缆内部空间进行优化重构。这种创新设计能够在有限的光缆外径限制下，实现性能与性价比的双重提升，为光缆技术的发展注入了新的活力。
1.光缆结构
光缆结构如图1所示，两根刚性加强元件，分别分布在异形套管两侧，再加上护套成型。其中套管与加强件之间没有护套料，套管采用跑道型（圆角矩形）或者椭圆形。光单元可以是着色光纤或者是紧套纤，可以是单芯或多芯。
图1 光缆结构
2.光缆特点
（1）在光缆直径保持一致的情况下，异形套管相较于传统圆形套管，对光缆截面积的利用更为充分。其独特的设计使得套管内孔面积得以增大，这一特性为光缆带来了极大的灵活性。既可以容纳更多数量的光纤，满足日益增长的大容量数据传输需求；也能够预留出更大的光纤余长，为光缆在复杂环境下的稳定运行提供保障。
（2）一方面，较大的光纤余长赋予了该光缆在架空应用中的独特优势。当光缆处于架空状态时，能够承受更大程度的光缆形变。在加强件尺寸相同的前提下，它能够轻松应对更为苛刻的气象条件，如强风、暴雨等，同时也能够适应更长的跨距要求，确保通信线路的稳定畅通。另一方面，与采用纱线余长的架空光缆相比，本光缆采用刚性加强设计，在金具夹持部位，光缆护套具有更强的抗形变能力，有效避免了因护套变形而导致的通信故障。
（3）刚性加强件在光缆中发挥着至关重要的作用，它能够有效抵御光缆护套的收缩。在温度变化较大的环境中，护套的收缩往往会对光缆的性能产生不利影响，而刚性加强件的存在则使得光缆的温度性能更加稳定。无论是在高温酷暑还是低温严寒的条件下，光缆都能够保持良好的工作状态，确保通信信号的稳定传输。
（4）设计上充分考虑了施工的便捷性，加强件与套管之间未设置护套料。在进行光缆开剥操作时，只需使用刀具快速削掉加强件两侧的护套料，光缆内部的各个元件便能够轻松分离。同时，由于刚性加强件的存在，在刀具削去护套料的过程中，能够有效避免对套管造成损伤，提高了施工效率和质量。
（5）通过高效利用光缆截面积，增大了光纤余长容量，为光缆的拉伸性能提供了更大的拉伸窗口。在相同的应用拉伸条件下，可以采用尺寸更小的加强件，这不仅有助于降低材料成本，还能够进一步减小光缆的整体尺寸。较小的光缆尺寸在安装、运输等方面都具有明显的优势，综合来看，本光缆具有较高的性价比，能够为用户带来更大的经济效益。
3.椭圆套管注意事项
采用椭圆套管与紧套光纤的组合是方案之一。然而，该方案面临一个关键的机械力学问题：紧套纤在椭圆套管内的抽动阻力（夹丝风险）。此问题直接影响光缆的光学性能。
问题的核心在于紧套纤与椭圆套管内壁之间的摩擦力学关系。如图2所示，椭圆套管的两侧角度相较于跑道形套管更小，类似于楔形卡槽，角度过小就会因摩擦力导致紧套纤被锁死。我们将紧套纤和套管内壁接触面的法线与垂直方向的夹角α定义为接触角。物体在斜面上处于即将滑动的临界状态时，斜面与水平面之间的夹角θ定义为摩擦角。其正切值等于两种接触材料之间的静摩擦系数μ，即θ= arctan(μ)。
表1 光缆结构尺寸
表2 光缆温度性能测试结果
综合以上各方面因素，该异形套管光缆设计成功实现了性能提升与成本控制的有机平衡，尤其适用于对机械性能、环境稳定性以及施工效率都有着较高要求的架空场景，具备重要的工程应用价值和广阔的市场前景。（来源：中国线缆网）
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