הארכת חיי הכבלים הסיביים
כיצד להבטיח את חיי השירות של כבל סיב אופטי יותר מ- 20 שנה
במערכות תקשורת אופטיות למרחקים ארוכים, מאפייני העברת סיבים אופטיים צריכים להיות היציבות לטווח הארוך, במיוחד קבורים כבל סיב אופטי וכבלים צוללתיים למרחקים ארוכים, ואורך חיים ארוך הציב דרישות גבוהות יותר לכבלים אופטיים. בדרך כלל חיי שירות כבל יבשתי ומקווים שיהיה יותר מ 20 שנה של שימוש בטוח, בעוד כבל הצוללת נדרש לשפר את חיי השירות שלו ל 25- שנים, וזמן הממוצע שלו בין כישלון של 10 שנים נדרש. לכן, כיצד להאריך את חיי הכבל, כיצד להשתמש נכון בכבל הסיב האופטי, הם נושאים טכניים חשובים שאנשים דואגים להם, מהיבטי מבנה הכבל תחת השיחה כיצד להאריך את חיי השירות של כבל.
ישנם שלושה גורמים המשפיעים על חייו של כבל סיב אופטי
סיבים אופטיים הם אחד ההרכבים החשובים ביותר של החומר בכבל הסיב האופטי, כדי לשפר את חיי השירות של הכבל, הבסיסי ביותר הוא לשפר את חיי השירות של סיבים אופטיים.
הגורמים העיקריים להשפעה על חיי השירות של סיבים אופטיים הם:
1. קיום והתרחבות מיקרו-סדקים על פני סיבים;
2. אווירת מולקולות אדי מים על פני הסיב ותחריט;
3. כבל בלתי סביר הנחת לחץ שנשאר כתוצאה מהשפעות ארוכות טווח וכו '.
מסיבות אלה, הפחתת חוזק מכני מבוסס סיבים אופטיים על בסיס זכוכית קוורץ, ירידה בהדרגה, סוף סוף להפסקת סיבים, אורך חיי סיום הכבל. בגלל משטח הסיבים תמיד יהיו מיקרו-סדקים, המתרחשים באטמוספרה בצמיחת סדקים, הסדק ממשיך להתרחב, השפל הדרגתי של חוזק מכני של הסיב. לדוגמה, סיבי קוורץ בקוטר 125 מיקרומטר, לאחר שלוש שנים של שינוי איטי בעתיד, חוזק המתיחה של הסיב מ- 180kpsi (שווה ערך ל 1530g חוזק מתיחה), צנח 60kpsi (שווה ערך לחוזק מתיחה של 510 גרם). שינויים איטיים כאלה הנגרמים על ידי עקרון הפחתת חוזק המכני של הסיבים הם: כאשר מיקרו-סדקים (או פגמים) במשטח הסיבים, תחת הלחץ החיצוני, השבר לא הופך מיד, רק כאשר הלחץ מגיע לערך הקריטי של הסדק, הסיב יהיה לשבור. סיבי הסיליקה שנחשפים למתח מתמיד פחות מערך הקריטי, סדקי השטח יתרחשו לאט לאט, עומק הסדק שבר ערך קריטי, שהוא תהליך השפלת הכוח המכני של הסיב. השפלת חוזק מכני של סיבים אופטיים קוורץ נובעת מהלחץ של המים והסביבה האטמוספרית תחת הפעולה המשותפת של סחף ומולקולות אדי מים.
השיטה להארכת חיי השירות של הסיב האופטי
כאשר הסיבים בסביבת ואקום, מכיוון שאין מולקולות מים, כך שהמתח אינו מתרחש בשחיקה, פרמטרי העייפות של N הם הערך המקסימלי, הסיב גם הוא בעל העוצמה הגבוהה ביותר, כאשר הכוח הוא כוחו של סיבים אינרטיים, הנקראים Si. סיבים בסביבת השימוש ויש להם חיי שירות של ts והלחץ σ לסיבים האינרטיים יש את הקשר הבא בין עוצמת Si: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi שני האחרונים הם הפורמולה הנ"ל , כאשר הוא נתון במתח מתמיד σ, חיי השירות של הסיבים ועייפות הסיבים TS מעריכים רק את הפרמטר N. ככל שהערך של N גדול יותר, כך הסיב האופטי הוא אורך החיים של ה- TS.
לפיכך, שיפור חיי השירות של הסיב האופטי בשני אופנים:
ראשית, כאשר פרמטר העייפות n קבוע, חיי השירות של הסיב האופטי נחשפים רק למתח ts σ, ולכן הפחתת הלחץ המופעל על הסיב האופטי היא לשפר את חיי השירות של שיטה של סיבים אופטיים. כאשר אנשים מייצרים סיבים אופטיים על פני סיבים כדי ליצור לחץ דחוס כדי להילחם במתח המתיחה, הפחיתו את מתח המתיחה ברמה קטנה ככל האפשר, ובכך מייצרים לחץ דחוס בטכנולוגיית שכבת החיפוי לייצור סיבים אופטיים.
אם מוגדר לעמוד בסיבי לחץ σa, חיים t1, כאשר לחיפוי הסיבים יש לחץ דחוס σR, חיי הסיב t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
מתוכם, (σa-σR) שהסיב יעמוד במתח נטו אמיתי. מוצע כי: מתח דחיסה החיפוי סיבים אופטיים מאשר אורך החיים. בשנים האחרונות, יש אנשים שעושים שכבת דחיסת משטח סיב מסוננת של GeO2 עם קוורץ, זה נעשה בעזרת סיב אופטי קוורץ מסומן עם חיפוי מתיחה TiO2 של הסיב עצמו מגודל 50kpsi ל -130kpsi (חוזק מתיחה ניכר עלה מ -430 גרם ל- 1100 גרם), העייפות הסטטית של הסיב האופטי מ- n = 20 ～ 25 הועלתה ל- n = 130.
השנייה, לשיפור פרמטר העייפות הסטטית n סיבים אופטיים לשיפור חיי השירות של הסיב. לכן אנשים בייצור סיבים אופטיים, סיבי קוורץ עצמם מנסים לנתק את האווירה, כך שמסביבה האטמוספירה, הערך האפשרי של פרמטרים של חומר n מהסביבה לפרמטרים של חומר סיבים עצמו, יכול להפוך את הערך של n הופך להיות גדול, וכתוצאה מכך פני השטח של הסיבים של "טכנולוגיית ציפוי החותם".
במהלך העשור האחרון השימוש ב"טכנולוגיית ציפוי חותם "לייצור סיבים אופטיים התקדם מאוד. מורחבת על ידי חומר ציפוי מתכת לתחמוצות המתכת, קרבידים אורגניים, ניטרידים אורגניים, קרבידים, תחמוצות חנקן ופחמן אמורפי שהופקד על ידי CVD. מבנה שכבת ציפוי של שכבת ציפוי המתכת על ידי שכבת ציפוי חותם יחידה להתפתחות שכבת הציפוי האורגני משולב עם מבנה שכבת ציפוי מורכב, ערך הסיבים של יישום מעשי יותר, התכונות האופטיות של הסיבים, תכונות מכניות ועמידות לעייפות הם השתפר.
לדוגמה:
1. סיבים אופטיים מצופים מתכת: סיבים אופטיים מצופים אלומיניום יכולים לעמוד במבחן מתח 1Gpa (150kpsi) שקוע במים, בטמפרטורה של 350 ℃ לשימוש, תוחלת חיים בגיל 10 שנים.
2. תחמוצות מתכת וסיבים אנאורגניים אחרים מצופים: עם C4H10 והופקדו על גבי משטח הסיבים SiH4 Si0.21O0.22C0.77 שכבת ציפוי איטום הייתה מצופה בשכבה האורגנית, ערך ה- n של הסיב ל- 256.
3. כמו אטום בשכבת ציפוי של סיבי בורון ניטריד: 200kpsi יכול לעמוד במתח, ניתן להגדיל את ערך ה- n ל 100 ומעלה. דוגמא נוספת מצופה בסיב TIC 400 ~ 500kpsi איטום עם חוזק של 100 resistant עמיד במים.
4. איטום סיבים אופטיים מצופים פחמן אמורפי: חומר הציפוי האורגני, שכבת ציפוי הפחמן האמורפית היא לא רק המאפיינים הסיבים האופטיים והחוזק המכני של האפקט הוא נזק מועט, והראו תכונות עמידות בפני מים עמידות ועמידות בפני מימן. טכנולוגיה זו הגיעה מייצור תעשייתי. חוזק המתיחה האופייני של הסיבים הגיע ל 500-600kpsi, ערך n דינמי של 350 עד 1000. לאחר 25 שנה בטמפרטורת החדר, מימן הציפוי של חותם סיבי פחמן הוא רק סיב רגיל 1/10000; בכבל סיב אופטי, סיבים אלו עשויים לאפשר לחץ מימן גבוה פי מאה מהסיבים הרגילים. בעזרת כבל סיב אופטי זה ניתן להפחית כראוי לתנאים או בתנאים של טמפרטורות גבוהות יותר.
באמצעות צמיחת משטח סיבים "שכבת חיפוי מתח" ו"טכניקת ציפוי איטום ", ניתן להציג את חיי הסיב האופטי על פי הנוסחה: t2 / t1 = 19.36 × 10IRσa7 הנוסחה, σa הוא הלחץ או הלחץ המיושמים. Which אשר ניתן לחשב באמצעות הקשר t2 / t1. חיי סיבים כאלה חיים עד 40 שנה ויכולים לשמש לכבלים צוללים ותקשורת צבאית.
כמה מחקרים אחרים הראו גם כי ייצור סיבים אופטיים באמצעות גרמניום (GeO2) ופלואור (F) כחומר סימום, וללא זרחן (P2O5) כמתקן, מכיוון שזרחן "מים (H2O)" טוב, הסיבים רגישים ללחות. הגורם לעליית הנחת הקליטה הפנימית של P-OH, והסיב משתנה לאט. חיי שירות ארוכים כל כך של סיבים אופטיים בכדי לחסל באמצעות חומרים מעורבים בזרחן.
בתהליך הייצור, שימו לב לכבל אטום למים לחות כדי להפחית את הלחץ הנותר. הראשון הוא תכנון ליבת הכבלים, הקפד להשתמש במבנה רופף כדי למנוע השארת לחץ שיורי, כבל תקוע כשאני רוצה לבחור אורך סביר של סיבים, אך גם יכול להפחית את אפקט הלחץ במתח; בליבת הכבלים מלאה בג'ל נפט, המטרה היא הוכחה, תרכובת אנטי-מימן המכיל תרכובת (נוזלים מזוהמים) הוכחה; שימוש בפלדה מצופה פלסטיק, אלומיניום גם ללחות, התנגדות כבלים מוגברת ללחץ לרוחב, יכולת מתיחה; כמה מפעלים בליבת הכבלים מתרווחים מטר אחד להוסיף שכבת חסימת מים דבקים חם להמיס כדי למנוע חדירת מים אורכית של ליבת הכבלים; בחירת מקדם התרחבות ליניארי קטן של החומר לעוצמת אלמנט ליבת הכבלים, המטרה היא להגן על הסיב, תוך ביטול המתח החיצוני. לבסוף יש לציין כי לכל אחד מחומרי הגלם המיוצרים מהסיבים המיוצרים עצמם חייבים להיות יותר מ -30 שנות חיים, חייבים להיות בעלי יציבות גבוהה של התכונות הפיזיקליות והתכונות הכימיות. רק על ידי בקרה קפדנית על איכות תהליך הייצור של הכביש, הוא יכול להאריך את חיי הכבל.