Predĺženie životnosti optických káblov
Ako zaistiť životnosť optických káblov viac ako 20 rokov
V optických komunikačných systémoch na veľké vzdialenosti by mala byť charakteristika prenosu optických vlákien dlhodobá stabilita, najmä káble na optické vlákna a podmorské káblové systémy na dlhé vzdialenosti, dlhá životnosť kladie vyššie požiadavky na káble z optických vlákien. Všeobecne platí, že životnosť pozemných káblov a dúfame, že majú viac ako 20 rokov bezpečného používania, zatiaľ čo podmorský kábel je potrebný na zvýšenie svojej životnosti na 25 rokov a vyžaduje sa stredná doba medzi zlyhaním 10 rokov. Preto, ako predĺžiť životnosť kábla, ako správne používať kábel z optických vlákien, je dôležitý technický problém, o ktorý sa ľudia zaujímajú, z hľadiska štruktúry kábla v rámci diskusie o tom, ako predĺžiť životnosť kábla kábel.
Život optického vlákna je ovplyvnený tromi faktormi
Optické vlákno je jedným z najdôležitejších zložení materiálu v kábli z optických vlákien, aby sa zvýšila životnosť kábla, najdôležitejšie je zlepšiť životnosť optického vlákna.
Hlavné faktory ovplyvňujúce životnosť optických vlákien sú:
1. existencia a expanzia mikrokrakov na povrchu vlákien;
2. Atmosféra molekúl vodných pár na povrchu vlákna a leptanie;
3. Zbytočné napätie pri kladení káblov zostávajúce z dlhodobých účinkov atď.
Z týchto dôvodov sa znížila mechanická pevnosť optického vlákna na báze kremenného skla, útlm sa postupne zvyšoval, nakoniec až na zlomenie vlákna, životnosť koncovky kábla. Kvôli povrchu vlákna vždy vznikajú mikrotrhliny, ktoré sa vyskytujú v atmosfére, ktorá spomaľuje rast, trhlina sa ďalej rozširuje a postupne sa zhoršuje mechanická pevnosť vlákna. Napríklad kremenné vlákno s priemerom 125 μm, po troch rokoch pomalej zmeny v budúcnosti, pevnosť v ťahu vlákna zo 180 kpsi (ekvivalentná k pevnosti v ťahu 1 030 g) klesla o 60 kpsi (čo zodpovedá 510 g v ťahovej pevnosti). Takéto pomalé zmeny spôsobené princípom mechanického zníženia pevnosti vlákna sú: Keď mikrotrhliny (alebo defekty) povrchu vlákna, pri vonkajšom napätí, zlomenina nie je okamžite, len keď napätie dosiahne kritickú hodnotu trhliny, vlákno prestávka. - vlákna oxidu kremičitého vystavené konštantnému namáhaniu menšiemu ako kritická hodnota, povrchové trhliny sa objavia pomaly expandované, hĺbka kritickej hodnoty zlomenín trhlín, čo je proces degradácie mechanickej pevnosti vlákna. Degradácia mechanickej pevnosti kremeňa z optických vlákien je spôsobená stresom vody a atmosférického prostredia spoločným pôsobením erózie a molekúl vodných pár.
Spôsob predĺženia životnosti optického vlákna
Keď vlákno vo vákuovom prostredí, pretože nie sú prítomné žiadne molekuly vody, takže nedochádza k erózii napätia, parametre únavy N sú maximálna hodnota, vlákno má tiež najvyššiu pevnosť, keď je sila pevnosť inertné vlákna, nazývané Si. Vlákna v prostredí použitia a majú životnosť ts a napätie σ inertné vlákna majú nasledujúci vzťah medzi intenzitou Si: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi, posledné dve sú vyššie uvedené vzorce , ak je vystavené konštantnému namáhaniu σ, životnosť vlákna a únava vlákna ts majú hodnotu iba parametra N. Čím väčšia je hodnota N, optické vlákno predstavuje dlhšiu životnosť ts.
Preto zlepšenie životnosti optického vlákna dvoma spôsobmi:
Po prvé, keď je parameter únavy n pevne stanovený, je životnosť optického vlákna vystavená iba napätiu ts σ, a preto zníženie napätia vyvíjaného na optické vlákno je zlepšenie životnosti spôsobu optického vlákna. Keď ľudia vyrábajú optické vlákno na povrchu vlákna, aby vytvorili tlak v tlaku, aby bojovali proti ťahovému napätiu, znížte ťahové napätie na čo najmenšej úrovni, čím sa vytvorí technológia kompresného napätia na výrobu optických vlákien.
Ak je nastavená tak, aby vydržala stresové vlákno σa, životnosť t1, keď má plášťové vlákno kompresné napätie σR, životnosť vlákna t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
Z toho (σa-σR), aby vlákno vydržalo skutočné čisté napätie. Navrhuje sa, aby: optické vlákno opláštené optické vlákno bolo dlhšie ako životnosť. V posledných rokoch niektorí ľudia robia povrchovú kompresnú vrstvu vlákien dotovaných kremíkovým GeO2, robilo sa to kremičitým optickým vláknom dotovaným TiO2 opláštením pevnosť v ťahu samotného vlákna z 50 kpsi na 130 kpsi (značná pevnosť v ťahu sa zvýšila zo 430 g na 1100 g), tiež statická únava optického vlákna z n = 20 × 25 zvýšená na n = 130.
Druhé, na zlepšenie statického únavového parametra n optických vlákien na zlepšenie životnosti vlákna. Preto sa ľudia pri výrobe optických vlákien, kremenných vlákien sami snažia odrezať atmosféru, takže z atmosferického prostredia možná hodnota parametrov materiálu n z prostredia do parametrov samotného vlákna môže urobiť hodnotu n sa stáva veľkým, čo vedie k povrchu vlákna „technológie tesniaceho povlaku“.
V posledných desiatich rokoch sa pomocou technológie „tesniaceho povlaku“ na výrobu optických vlákien dosiahol obrovský pokrok. Rozšírená kovovým poťahovým materiálom na oxidy kovov, anorganické karbidy, anorganické nitridy, karbidy, oxidy dusíka a CVD-uložený amorfný uhlík. Štruktúra povrchovej vrstvy kovovej poťahovej vrstvy pomocou jedinej tesniacej poťahovej vrstvy k rozvoju organickej poťahovej vrstvy je kombinovaná so zloženou štruktúrou poťahovej vrstvy, hodnota vlákna praktickejšieho použitia, optické vlastnosti vlákna, mechanické vlastnosti a odolnosť proti únave sú zlepšil.
Napríklad:
1. optické vlákno potiahnuté kovom: optické vlákno potiahnuté hliníkom môže vydržať záťažový test 1 Gpa (150 kpsi) ponorený vo vode pri teplote 350 ℃, s očakávanou životnosťou 10 rokov.
2. Oxidy kovov a iné anorganické vlákna potiahnuté: C4H10 a nanesené na povrch vlákna SiH4Si0.21O0,22C0,77 tesniaca poťahová vrstva bola potiahnutá organickou vrstvou, hodnota n vlákna bola 256.
3. Keď sú utesnené vrstvou povlaku z nitridu bóru: 200 kpsi vydrží napätie, hodnota n sa môže zvýšiť na 100 alebo viac. Ďalší príklad je potiahnutý tesniacim vláknom TIC 400 až 500 kpsi, ktorý má odolnosť proti vode 100%.
4. Utesnite amorfné uhlíkom potiahnuté optické vlákno: anorganický poťahový materiál, amorfná uhlíková poťahová vrstva nie je iba optickými vlastnosťami vlákna a mechanická pevnosť účinku je malé poškodenie a vykazuje vynikajúce vlastnosti odolnosti proti vode a vodíkovej odolnosti. Táto technológia prišla z priemyselnej výroby. Typická pevnosť v ťahu vlákien dosiahla 500 až 600 kpsi, dynamická n-hodnota 350 až 1000. Po 25 rokoch pri izbovej teplote je vodíkovým tesniacim povlakom pre vodíkové vlákna iba obyčajné vlákno 1/10000; v kábli z optických vlákien môžu tieto vlákna dovoliť, aby bol tlak vodíka 100-krát vyšší ako normálne vlákno. Týmto optickým vláknom môže byť kábel vhodne redukovaný na podmienky alebo za podmienok vyšších teplôt.
Použitím „povrchovej vrstvy na zvýšenie napätia“ a „techniky utesnenia povlaku“ sa môže životnosť optického vlákna zaviesť podľa tohto vzorca: t2 / t1 = 19,36 × 10IRσa7, σa je použité napätie alebo napätie. Σa, ktorá sa dá vypočítať pomocou vzťahu t2 / t1. Životnosť takýchto vlákien až 40 rokov by sa mohla použiť na podmorské káble a vojenské komunikácie.
Niektoré ďalšie štúdie tiež ukázali, že výroba optických vlákien pomocou germánia (GeO2) a fluóru (F) ako dopingového činidla a bez fosforu (P2O5) ako dopantu, pretože fosfor „voda (H2O)“ je dobrý, vlákno citlivé na vlhkosť čím sa zvyšuje útlm absorpcie jadra internou P-OH väzbou, vlákno sa pomaly mení. Taká dlhá životnosť optického vlákna sa eliminuje pomocou zmesí fosforu.
Vo výrobnom procese venujte pozornosť vodotesnému káblu, aby ste znížili zvyškové napätie. Prvým z nich je dizajn jadra kábla, nezabudnite použiť voľnú štruktúru, aby ste predišli zanechávaniu zvyškového napätia. Prameňový kábel, keď chcem zvoliť primeranú dĺžku vlákna, ale tiež môže znížiť účinok ťahového napätia; v káblovom jadre je plnený ropný gél, účelom je leptanie vodotesnej zlúčeniny (kontaminovanej kvapaliny) obsahujúcej anti-vodík; použitím ocele potiahnutej plastom, hliníka aj proti vlhkosti, zvýšenej odolnosti káblov voči bočnému tlaku, ťažnej kapacite; niektoré továrne v káblových jadrových intervaloch jeden meter na pridanie adhezívnej vodnej vrstvy blokujúcej horúcu taveninu, aby sa zabránilo pozdĺžnemu vniknutiu vody do jadra kábla; výber malého koeficientu lineárnej rozťažnosti materiálu pre pevnosť prvku jadra kábla, účelom je chrániť vlákno a eliminovať vonkajšie napätie. Nakoniec treba poznamenať, že každá vyrobená vlákninová surovina samotná musí mať životnosť viac ako 30 rokov, musí mať vysokú stabilitu fyzikálnych a chemických vlastností. Životnosť kábla sa môže predĺžiť iba prísnou kontrolou kvality výrobného procesu cesty.
