A száloptikai kábelek élettartamának meghosszabbítása
Hogyan biztosítható a száloptikai kábel több mint 20 éves élettartama
A nagy távolságú optikai kommunikációs rendszerekben a száloptikai átviteli tulajdonságoknak a hosszú távú stabilitásnak kell lenniük, különösen a távolságra eltemetett száloptikai kábel és a tengeralattjáró kábelrendszerek esetében, mivel a hosszú élettartam magasabb követelményeket támaszt a száloptikai kábelekkel szemben. Általában a földkábel élettartama és remélem, hogy több mint 20 éve lesz biztonságos használata, miközben a tengeralattjáró kábelének élettartamát 25 évre kell javítania, és a meghibásodás közötti átlagos időtartam 10 év szükséges. Ezért a kábel élettartamának meghosszabbítása, az optikai kábel megfelelő használata. Fontos technikai kérdés, amelyet az emberek érdekelnek, a kábel felépítésének szempontjából, amikor arról beszélünk, hogy miként lehet meghosszabbítani a kábel élettartamát. kábel.
Három tényező befolyásolja az optikai kábel élettartamát
Az optikai szál az optikai szál egyik legfontosabb összetétele az optikai kábelben, a kábel élettartamának javítása érdekében a legalapvetőbb az optikai szál élettartamának javítása.
Az optikai szál élettartamát befolyásoló fő tényezők a következők:
1. A szálas felületű mikrotörések fennállása és terjedése;
2. Vízgőz-molekulák légköre a rost felületén és rézkarc;
3. A hosszú távú hatásokból származó indokolatlan kábelbevezetési stressz
Ezen okok miatt a kvarcüveges üvegszál optikai szál mechanikai szilárdságának csökkentése, a csillapítás fokozatosan növekedett, végül a szál töréséig, a kábel végének élettartama. A szál felülete miatt mindig vannak mikrorepedések, amelyek a légkörben lassú repedezettség növekedést mutatnak, a repedés tovább bővül, a rost mechanikai szilárdsága fokozatosan romlik. Például egy 125 μm átmérőjű kvarcszál, a jövőbeni három éves lassú változás után, a szál szakítószilárdsága 180 kpsi-ről (egyenértékű 1530 g szakítószilárdsággal) 60 kpsi-ra esett vissza (egyenértékű 510 g szakítószilárdsággal). Az ilyen lassú változások, amelyeket a szál mechanikai szilárdságcsökkentési elve okoz: A szál felületének mikrotörése (vagy hibája) a külső feszültség alatt a törés nem azonnal, csak akkor, ha a feszültség eléri a repedés kritikus értékét, a szál szünet. a szilícium-dioxid-szálakat, amelyeknek a kritikus értéknél alacsonyabb állandó feszültségnek vannak kitéve, a felületi repedések lassan megnőnek, a repedés törésének kritikus értékének mélysége, amely a rost mechanikai szilárdságának romlási folyamata. A kvarc optikai szálak mechanikai szilárdságának romlása az erózió és a vízgőzmolekulák együttes hatása miatt a víz és a légköri stressz hatására alakul ki.
Az optikai szál élettartamának meghosszabbítására szolgáló módszer
Ha a rost vákuum környezetben van, mivel nincsenek vízmolekulák, így a stressz nem fordul elő erózióval, akkor az N fáradtsági paraméterei a maximális érték, a rostnak is a legnagyobb szilárdsága, ha az erő a közömbös szálak, Si-nek nevezzük. A rostok a felhasználási környezetben, élettartama ts és a σ inert szálak feszültsége a következő kapcsolatban van a Si intenzitása között: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi, az utóbbi kettő a fenti képlet állandó , amikor állandó σ feszültségnek vannak kitéve, a rost és a rost fáradtságának élettartama csak az N paramétert értékeli. Minél nagyobb az N érték, annál nagyobb az optikai szál, annál hosszabb a ts élettartama.
Ezért az optikai szál élettartamának javítása kétféle módon:
Először, amikor az n fáradási paramétert rögzítik, az optikai szál élettartama csak σ feszültségnek van kitéve, ezért az optikai szálra kifejtett feszültség csökkentése az optikai szál módszerének élettartamának javítása. Amikor az emberek optikai szálat készítenek a szálas felületről, hogy kompressziós feszültséget képezzenek a húzófeszültség leküzdésére, a lehető legkisebb szintre csökkentsék a szakító feszültséget, ezáltal nyomásterhelést generálva a burkolóréteg technológiáján az optikai szálak előállításához.
Ha úgy állítják, hogy ellenálljon a σa, t1 élettartamú szálnak, amikor a szál burkolatának σR nyomófeszültsége van, akkor a szál élettartama t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
Ebből (σa-σR) a szál számára, hogy ellenálljon a valós nettó stressznek. Javasoljuk, hogy: egy kompressziós feszültséggel burkoló optikai szál, mint az élettartama hosszabb. Az utóbbi években néhány ember kvarc GeO2-adalékolt szálas felületi kompressziós réteget készített, ezt egy kvarc optikai szálakkal adalékolt TiO2 burkolóréteggel végezték, amely magának a szálnak a szakítószilárdsága 50 kpsi-ről 130 kpsi-re nőtt (a jelentős szakítószilárdság 430 g-ról 1100 g-ra nőtt), és az optikai szál statikus fáradtsága n = 20 ～ 25-ről n = 130-ra emelt.
A második az n optikai szálak statikus fáradtságának paraméterének javítása a szál élettartamának javítása érdekében. Ezért az optikai szálak gyártásában dolgozó emberek, a kvarcszálak maguk is megpróbálják levágni a légkört, hogy a légköri környezetről az esetleges n anyagparaméternek a környezetből a rostanyag paramétereihez való lehetséges értéke az n nagysá válik, és így létrejön a „tömítésbevonási technológia” szálának felülete.
Az elmúlt évtizedben a „pecsét bevonó technológia” használata optikai szál előállításához óriási előrelépést tett. Fémbevonattal kiterjesztve a fém-oxidokra, szervetlen karbidokra, szervetlen nitridekre, karbidokra, nitrogén-oxidokra és CVD-vel lerakódott amorf szénre. A fémréteg bevonórétegének szerkezete egyetlen tömítésű bevonóréteggel a szerves bevonatréteg kialakításához kombinálva van egy kompozit bevonóréteg-szerkezettel, a gyakorlati alkalmazás szempontjából rostérték, a rost optikai tulajdonságai, a mechanikai tulajdonságok és a fáradtság ellenállása javított.
Például:
1. fémmel bevont optikai szál: alumíniummal bevont optikai szál képes ellenállni az 1Gpa (150 kpsi) terhelési tesztnek, amelyet víz alá merítettünk, felhasználási hőmérséklete 350 ℃, a várható élettartam 10 év.
2. Fém-oxidok és más szervetlen szálak bevonva: C4H10-fel és a szál felületén lerakódva. SiH4 Si0.21O0.22C0.77 tömítő bevonóréteget bevontak a szerves réteggel, a szálak n-értéke 256-ra változott.
3. Bór-nitrid szálak bevonórétegével lezárva: 200 kpsi képes ellenállni a feszültségnek, n érték 100-ra vagy annál nagyobbra növelhető. Egy másik példa egy tömítő TIC 400 ~ 500 kpsi rost vastagsága 100 ℃ vízálló.
4. Seal amorf szénbevonatú optikai szál: a szervetlen bevonó anyag, az amorf szénbevonat réteg nemcsak a szálak optikai tulajdonságai és a hatás mechanikai szilárdsága csekély sérülést mutat, kiváló vízállósági tulajdonságokat és hidrogénellenállást mutattak. Ez a technológia az ipari termelésben jött létre. A szálak tipikus szakítószilárdsága elérte az 500–600 kpsi értéket, a dinamikus n-érték 350–1000. Szobahőmérsékleten 25 év után a hidrogén szénszálas behatoló tömítésű hidrogén csupán egy közönséges rost, 1/10000; az optikai kábelben ezek a szálak megengedhetik, hogy a hidrogénnyomás 100-szor magasabb legyen, mint a normál szálnál. Ezzel az optikai szálas kábellel megfelelő körülmények között vagy magasabb hőmérsékleti körülmények között redukálható.
A szálas felület növekedése „feszültségburkoló réteg” és a „tömítő bevonattechnika” alkalmazásával az optikai szál élettartama a következő képlettel vehető be: t2 / t1 = 19,36 × 10IRσa7 képlet, σa az alkalmazott feszültség vagy feszültség. Σa, amely kiszámítható a t2 / t1 viszonnyal. Az ilyen szálak élettartama akár 40 év, és fel lehetne használni tengeralattjáró kábelekhez és katonai kommunikációhoz.
Néhány más tanulmány azt is kimutatta, hogy optikai szál gyártása germánium (GeO2) és fluor (F) felhasználásával dopping anyagként és foszfor (P2O5) nélkül segédanyagként, mivel a foszfor „víz (H2O)” jó, a rost érzékeny a rostra , ami a mag belső P-OH kötésének abszorpciós csillapítását növeli, a rost lassan változik. Olyan hosszú élettartamú optikai szál, amely kiküszöböli a foszfor vegyes anyagokat.
A gyártási folyamat során ügyeljen a nedvességálló vízszigetelő kábelre a maradék feszültségek csökkentése érdekében. Az első a kábelmag kialakítása, ügyeljen arra, hogy laza szerkezetet használjon a maradék feszültség elkerülése érdekében. Sodrott kábel, amikor ésszerű hosszúságú szálat akarok kiválasztani, de csökkentheti a szakítófeszültség hatását is; a kábelmagjában petróleumgél van feltöltve, célja vízálló, hidrogénellenes vegyület (szennyezett folyadék) maratásának bizonyítása; műanyaggal bevont acél, alumínium és nedvesség felhasználásával, megnövelt kábel ellenállása az oldalirányú nyomásnak, szakítóképesség; néhány gyár a kábelmagban egy méter távolságban van egy meleg olvadékragasztó vízgátló réteg hozzáadásával, hogy megakadályozzák a kábelmag hosszanti vízbejutását; az anyag kis lineáris tágulási együtthatójának kiválasztása a kábelmag szilárdságához, célja a szál védelme, kiküszöbölve a külső feszültséget. Végül azt is meg kell jegyezni, hogy maga az elöállított rost-alapanyagok élettartama meghaladja a 30 évet, nagy stabilitással kell rendelkezniük a fizikai és kémiai tulajdonságokról. Csak az út gyártási folyamatának szigorú ellenőrzésével meghosszabbíthatja a kábel élettartamát.