科普贴：如何铺设、防护和维修海底光缆?

　　和传统的金属线缆相比，光纤因为有着频带宽、损耗低和抗电磁干扰而成为远距离通信的首选方案。不过光缆的中的玻璃纤维的强度和金属线缆相比要更加“脆弱”，因此为了避免外界因素的破坏，远距离通信光缆都是埋在地下的。不过还有一种超远距离的光缆，是铺设在海底的，那么海底光缆到底是怎么铺设的，又是如何解决防护和维修的问题呢？
　　
　　海底光缆如何铺设
　　
　　陆地光纤的铺设要简单的多，只需挖好电缆沟，然后再由人拉着走然后再埋起来即可。而海底光缆的铺设简单来说就是把光缆放在海底光缆敷设船上，然后船慢慢开动的同时把光缆平铺沉入海底。不过实施起来要困难的多，主要包括光缆路由勘查清理、光缆敷设和冲埋保护三个阶段。
　　
　　海底光缆敷设通常是由挖掘海底的缆线埋设机来完成的，工作原理有点像耕田时使用的犁。作业时，缆线埋设机底部的几排喷水孔同时向海底喷射出高压水柱，将海底泥沙冲开形成光缆沟，同时设备上部的导缆孔可以引导光缆到光缆沟底部。缆线埋设机由海底光缆敷设船拖曳前进，并通过工作光缆通过敷设船传输各种指令。
　　
　　为了避免由于弯曲半径过小或张力过大而损伤光缆，敷设时光缆敷设船还要使用水下监视器、水下遥控车不断地进行监视和调整，控制敷设船的航行速度、光缆释放速度来控制光缆的入水角度以及敷设张力和绕开凹凸不平的地方和礁石。当然，光缆敷设完毕后还要有填埋的工作。在过去常常借海流让砂自然覆盖在沟上面，以省去埋缆线的时间，但是也容易受到海流以及其他不安定因素（例如鲨鱼）的影响。因此现在通常会用配备高压水泵的水下机器人冲一个沟然后放进去再埋上泥土。
　　
　　海底光缆如何防护
　　
　　相对于陆地光缆，海底光缆的环境要恶劣的多。海底光缆长期浸泡在浓度高的海水中，所以极易受到海水腐蚀，导致光缆强度变差，并且水中的氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中，使光纤的损耗变大。因此海底光缆的结构是将经过一次或两次涂层处理后的光纤螺旋地绕包在中心，加强构件(用钢丝制成)包在周围。
　　
　　目前海底光缆的基本结构通常为：聚乙烯层、聚酯树酯或沥青层、钢绞线层、铝制防水层、聚碳酸酯层、铜管或铝管、石蜡，烷烃层、光纤束等。因此其直径通常是69毫米，每米的重量高达10公斤，设计寿命为持续工作25年。当然这种结构正常情况下是不会出现问题的，不过海底光缆必须伴随着高压电源(以便为海底中继器供电)，而其产生的电场可能会让鲨鱼误以为这货是食物，因此谷歌甚至还为跨太平洋光缆包装了凯夫拉（一种防弹衣材料）层，不过投入的资金也是巨大的。
　　
　　海底光缆如何修复
　　
　　虽然在铺设在海底，光缆也会因为船舶和鲨鱼等不经意间的破坏、敌军的蓄意的破坏以及地震的影响而出现故障，尤其是地震的影响最大。在2006年，受台湾地震影响，多条国际海底通信光缆发生中断，导致国内互联网用户无法正常访问国外网站；在2011年，受日本地震的影响，多条途经日本相关海域的海底光缆出现故障，而后许多中国用户发现无法登录美国网站。
　　
　　对于陆地光缆，一般如果不是遇到地震或者认为挖断的话一般是很少出现问题的，如果出现断裂，断头寻找也比较容易，维修时将光线外皮剥开，将玻璃芯放入光缆熔接机内通过高温将光缆重新连接并重新做好防护即可。而海底光缆的修复难度与铺设光缆相比有增无减，因为从深达几百米甚至几千米的海床上找到直径不到10厘米的问题光缆如同大海捞针。
　　
　　而光纤修复后再续接的难度也非常大。海底光缆故障处理通常会经如下步骤：首先，使用扩频时域反射仪来定位大致的故障位置，然后通过潜水机器人找到受损海底光缆的精确位置并切断，然后再将剩余两端拖回修理船，用备用海底光缆连接受损光缆的两个断点，经测试后以及做好防护后再重新放回海底。