撰文/郭迎春

海底通信電纜：溝通大洋彼岸的海底之線

撰文/郭迎春

目前海底光纜已廣泛鋪設(shè)到大西洋、太平洋，據(jù)不完全統(tǒng)計，全球已建成的海底光纜系統(tǒng)近200個。這些沉默的海底之線溝通了大洋彼岸，讓通信不再被茫茫大海所阻隔。

古代的烽火臺是遠(yuǎn)程通信的鼻祖。當(dāng)有外敵侵犯的時候，烽火臺上就會燃起狼煙。這種方式雖然便捷，但是所能表達的信息單一。當(dāng)然，人們也可以選擇用寫信的方式來交流，只是信件送達周期較長，尤其是在寄件人和收件人遠(yuǎn)隔重洋的情況下。

所幸現(xiàn)代科技的發(fā)展帶來了無限的可能，電報的出現(xiàn)讓遠(yuǎn)途交流變得更為便捷。隨之而來的是1844年電纜的出現(xiàn)。之后人類的通信手段從電報發(fā)展到了電話、互聯(lián)網(wǎng)，通信電纜也升級到了光纖。

┉從海底電纜到海底光纜源于通信技術(shù)的革新┉

1844年，美國華盛頓與巴爾第摩之間建起了第一條商用架空明線。這條架在陸地的通信電纜全長60多千米，采用單根銅線的電纜傳送電報信號。6年后，首條海底電纜橫越英吉利海峽，把英國與歐洲大陸連接起來。而首條橫越大西洋的海底電纜則在1857年敷設(shè)完畢。不過這條越洋電纜很短命，只使用了數(shù)天便失效了。真正能用于日常通信使用的首條大西洋海底電纜，在9年之后，也即1866年方才成功投入使用。橫越太平洋的海底電纜出現(xiàn)得更晚，直到1902年才完工。

從此，幽深的海底多了一條條縱橫的線，它們?yōu)閭魉碗妶笥嵦柖?wù)。不過那時的海底電纜相當(dāng)簡陋，在保護層里只有一根銅線而已。

1876年電話問世，由此引發(fā)了通信電纜的革命。最初電話信號是用電報線傳送的，但電報線本不是為傳送電話信號設(shè)計的，不但通話時噪音很大，還會有竄音的情況發(fā)生。為了解決這種種弊端，對稱電纜和同軸電纜先后出現(xiàn)，之后更是進入到了光纜時代。

1970年，用于通信的激光器和光導(dǎo)纖維研制成功。1988年，在美國與英法之間敷設(shè)了越洋的海底光纜系統(tǒng)，全長6700千米。這是人類歷史上第一條跨越大西洋的通信海底光纜，它標(biāo)志著海底光纜時代的到來。1989年，跨越太平洋的海底光纜也建設(shè)成功。從那以后以電傳輸信號的海底電纜就逐漸退出江湖，洲際之間不再鋪設(shè)海底電纜，改由海底光纜代替。

┉海底光纜一統(tǒng)江湖并非偶然┉

光纜的全稱是“光導(dǎo)纖維電纜”，也是海底通信電纜的一種。它雖然承繼了電纜的名稱，卻和之前的電纜有天壤之別：光纜用光傳輸數(shù)據(jù)，電纜則用電來傳輸數(shù)據(jù)。前者的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者，更適合現(xiàn)代通信發(fā)展的需要。

早期電纜一般是用銅、鉛制作，而光纜里的光纖束主要材料是二氧化硅。拉制1千米的光纖只需要幾千克的高純度石英玻璃，而制造1千米的優(yōu)質(zhì)同軸電纜則需要消耗五六十千克的銅，無論是從性價比還是從自身重量上來考慮，光纜都比同軸電纜合算多了。更何況在沙石中就含有二氧化硅，幾乎是取之不盡的。

光纖是長距離通信的高手。目前單模光纖的最遠(yuǎn)中繼距離可以達到上百千米，比同軸電纜遠(yuǎn)上幾十倍。如果再加上光纖放大器的話，信息可以一口氣跑上萬千米都不用“喘氣”。也正因為光纖有這個特點，遠(yuǎn)距離的海底洲際信息傳送就非它莫屬了。

光纜的通信量之大也讓電纜望塵莫及。通21000話路的900對雙絞線，其直徑為7.62厘米，重量為8噸/千米；通信量為其10倍的光纜，直徑僅為1.27厘米，重量僅為0.2噸/千米，可謂是標(biāo)準(zhǔn)的“小身材大容量”了。

此外，由于光纜傳輸?shù)氖枪馐皇请娏?，既不怕雷電和高壓，也不受太陽電磁的干擾，對外界的溫度、季節(jié)變化也不敏感，可以說相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。

正是鑒于光纜的這種種優(yōu)勢，海底光纜在洲際通信界的江湖地位才得以確立。哪怕后來出現(xiàn)的衛(wèi)星通信也無法撼動它的江湖地位。

海底電纜分為兩種：海底通信電纜和海底電力電纜。

海底通信電纜是將用絕緣材料包裹的導(dǎo)線鋪設(shè)在海底，主要用于通信業(yè)務(wù)，保密程度較高。海底電力電纜則用于水下傳輸大功率電能，與地下電力電纜的作用相同。

一般而言，海底通信電纜主要用于長距離通信網(wǎng)，通常用于遠(yuǎn)距離島嶼之間、跨海軍事設(shè)施等較重要的場合。海底電力電纜敷設(shè)距離與通信電纜相比要短得多，主要用于陸島之間、橫越江河或港灣、從陸上連接鉆井平臺或鉆井平臺間的互相連接等。

┉從海底光纜的制造到敷設(shè)都很有講究┉

海底光纜，尤其是深海光纜(敷設(shè)在水深1000米以上海底的光纜)，得能經(jīng)受強大的壓力和拉力。除了考慮光纜自身的重量外，還得考慮海浪加諸于光纜上的動態(tài)應(yīng)力，因此它不僅得堅固還得要輕質(zhì)。由于氫擴散到光纖的玻璃材料中，會造成光纖的損耗變大，因此海底光纜不僅要防止內(nèi)部產(chǎn)生氫氣，還要防止氫氣從外部滲入光纜。鋁雖然屬于輕金屬的范疇，但因為它會與海水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，故而被海底光纜制造業(yè)所拋棄。此外，光纖接頭也要求是高強度的，必須能保持原有光纖的強度和原有光纖的表面不受損傷。

90年代初期，一種具有涂碳或涂鈦層的光纖被研制出來。由于這種涂層能有效地阻止氫的滲透和防止化學(xué)腐蝕，之后的光纖都會經(jīng)過一次或兩次的涂層處理。

深海光纜的典型結(jié)構(gòu)一般是這樣：經(jīng)過涂層處理后的光纖設(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。纖芯周圍用高強度的鋼絲繞包，繞包過程中得將所有的縫隙用防水材料填滿，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，這個銅管也是傳送遠(yuǎn)供電流的導(dǎo)體。最后，鋼絲和銅管外面還得再加上一層聚乙烯護套。這種嚴(yán)密的多層結(jié)構(gòu)不僅是為了保護光纖、防止斷裂以及海水的侵入，也是為了在敷設(shè)和回收修理時能夠承受巨大的張力和壓力。

海底光纜工程被世界各國公認(rèn)為復(fù)雜困難的大型工程。鋪設(shè)海底光纜一般由施工船和遙控的挖掘機械共同完成。挖掘設(shè)備由施工船拖曳前進，并通過工作電纜作出各種指令。挖掘機械的底部有幾排噴水孔，平行分布于兩側(cè)，作業(yè)時會噴射高壓水柱，將海底的泥沙沖開形成海纜溝。借由設(shè)備上部的導(dǎo)纜孔，光纜被引導(dǎo)至海纜溝底部，之后潮流會自動將沖溝填平。就目前來說，淺海一般會采用埋設(shè)的方式，深海則采用敷設(shè)的方式，即僅靠海纜自重敷設(shè)在海底表面。