Pailgėja optinių kabelių naudojimo laikas
Kaip užtikrinti skaidulinio optinio kabelio tarnavimo laiką daugiau nei 20 metų
Didelio nuotolio optinių ryšių sistemose skaidulinių optinių perdavimo charakteristikos turėtų būti ilgalaikės, ypač nutolusių optinių skaidulinių kabelių ir povandeninių kabelių sistemose, ilgalaikio stabilumo, todėl ilgaamžiškumas kelia aukštesnius reikalavimus optinio pluošto kabeliams. Paprastai tikimasi, kad žemės kabelio eksploatavimo laikas bus saugus daugiau nei 20 metų, o povandeninio kabelio tarnavimo laikas padidinamas iki 25 metų, o jo vidutinis laikas nuo gedimo yra 10 metų. Todėl, kaip prailginti laido tarnavimo laiką, kaip tinkamai naudoti šviesolaidinį kabelį, yra svarbūs techniniai klausimai, kurie žmonėms rūpi, kalbant apie kabelio konstrukcijos aspektus, kalbant apie tai, kaip prailginti kabelio tarnavimo laiką. kabelis.
Optinio pluošto laido veikimą įtakoja trys veiksniai
Optinis pluoštas yra viena iš svarbiausių optinio pluošto medžiagos sudėties, siekiant pagerinti kabelio tarnavimo laiką, svarbiausia yra pagerinti optinio pluošto tarnavimo laiką.
Pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką optinio pluošto tarnavimo laikui, yra šie:
1. Pluošto paviršiaus mikro įtrūkimų egzistavimas ir plėtimasis;
2. Vandens garų molekulių atmosfera pluošto paviršiuje ir ofortas;
3. Nepagrįstas kabelio tiesimo įtempis, likęs dėl ilgalaikio poveikio ir kt.
Dėl šių priežasčių sumažėjo optinio pluošto kvarcinio stiklo pluošto mechaninis stipris, palaipsniui didėjo slopinimas, galiausiai iki skaidulos nutrūkimo, kabelio pabaigos laikas. Dėl pluošto paviršiaus visada atsiras mikro įtrūkimų, atsirandančių dėl atmosferos sulėtėjusio įtrūkimo, įtrūkimas toliau plečiasi, laipsniškai blogėja pluošto mechaninis stiprumas. Pavyzdžiui, 125 μm skersmens kvarco pluoštas, po trejų metų lėto pokyčio ateityje, pluošto tempiamasis įtempis nuo 180 kps (atitinka 1530 g tempimo stiprio) nukrito 60 kps (atitinka 510 g tempimo stiprio). Tokie lėti pokyčiai, kuriuos sukelia pluošto mechaninio stiprio sumažinimo principas, yra šie: Kai pluošto paviršiaus mikro įtrūkimai (arba defektai), veikiant išoriniam įtempiui, lūžis neatsiranda iškart, tik tada, kai įtempis pasiekia kritinę įtrūkio vertę, pluoštas pertrauka. silicio dioksido pluoštai, veikiami nuolatinio įtempio, mažesnio už kritinę vertę, paviršiaus įtrūkimai lėtai plečiasi, plyšio lūžio kritinės vertės gylis, tai yra pluošto mechaninio stiprumo blogėjimo procesas. Kvarco optinio pluošto mechaninis stipris blogėja dėl vandens ir atmosferos įtempių, veikiant kartu erozijai ir vandens garų molekulėms.
Šviesolaidžio tarnavimo laiko pratęsimo būdas
Kai pluoštas vakuumo aplinkoje, nes jame nėra vandens molekulių, todėl įtempis nevyksta, o N nuovargio parametrai yra maksimali vertė, pluoštas taip pat turi didžiausią stiprį, kai stipris yra stipris inertiški pluoštai, vadinami Si. Pluoštai naudojimo aplinkoje ir jo tarnavimo laikas yra ts, o įtempių σ inertinės skaidulos turi tokį ryšį tarp Si intensyvumo: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi, pastarosios dvi yra aukščiau pateiktos formulės konstanta. , esant nuolatiniam įtempiui σ, pluošto ir pluošto nuovargio ts tarnauja tik parametru N. Kuo didesnė N vertė, tuo optinis pluoštas yra ilgesnis ts.
Todėl optinio pluošto tarnavimo laiką galima pagerinti dviem būdais:
Pirma, kai fiksuojamas nuovargio parametras n, optinio pluošto eksploatavimo laikas yra veikiamas tik t įtampa σ, todėl sumažinkite optinio pluošto įtempį, kad pagerintumėte optinio pluošto metodo tarnavimo laiką. Kai žmonės sukuria optinį pluoštą pluošto paviršiuje, kad sudarytų gniuždomąjį įtempį, kad galėtų kovoti su tempimo įtempiu, sumažinkite tempimo įtempį kuo mažesniame lygyje, tokiu būdu sukuriant gniuždomąjį įtempį dangos sluoksnio technologijai, kad būtų galima gaminti optinius pluoštus.
Jei nustatyta, kad ji atlaikytų įtempio pluoštą σa, gyvavimo trukmė t1, kai pluošto apvalkalo gniuždymo įtempis σR, pluošto gyvavimo laikas t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
Iš jų (σa-σR) pluoštui atlaikyti tikrąjį grynąjį stresą. Siūloma, kad: ilgesnis nei gyvavimo laikotarpis yra optinio pluošto gniuždomoji įtampa. Pastaraisiais metais kai kurie žmonės daro kvarcinį GeO2-disperguoto pluošto paviršiaus gniuždymo sluoksnį, tai buvo padaryta kvarco optinio pluošto turinčiu TiO2 apvalkalu, paties pluošto tempiamasis stipris nuo 50kpsi padidėjo iki 130kpsis (didelis tempiamasis stipris padidėjo nuo 430g iki 1100g), taip pat statinis optinio pluošto nuovargis nuo n = 20 ～ 25 padidintas iki n = 130.
Antrasis - pagerinti optinio pluošto statinio nuovargio parametrą, kad būtų pagerintas pluošto tarnavimo laikas. Todėl žmonės, gamindami optinius pluoštus, kvarco pluoštus patys bando nupjauti atmosferą, kad, esant atmosferos aplinkai, galima n medžiagos parametrų reikšmė iš aplinkos į pačios pluošto medžiagos parametrus galėtų sudaryti n reikšmę. tampa didelis, todėl gaunamas „sandarinimo dangos technologijos“ pluošto paviršius.
Per pastarąjį dešimtmetį „plombavimo technologijos“ naudojimas optinio pluošto gamybai padarė didžiulę pažangą. Metalų dengimo medžiaga praplečia metalo oksidus, neorganinius karbidus, neorganinius nitridus, karbidus, azoto oksidus ir CVD nusodintą amorfinę anglį. Dengiamojo metalo dangos sluoksnio struktūra viengubo sandarinimo dangos sluoksniu, siekiant sukurti organinio dangos sluoksnį, yra derinama su sudėtinio dangos sluoksnio struktūra, praktiškesnio pritaikymo pluošto vertė, pluošto optinės savybės, mechaninės savybės ir atsparumas nuovargiui yra pagerėjo.
Pavyzdžiui:
1. metalu dengtas optinis pluoštas: aliuminiu dengtas optinis pluoštas gali atlaikyti 1 Gpa (150 kpsi) streso testą, panardintą į vandenį, esant 350 ℃ temperatūrai, gyvenimo trukmė 10 metų.
2. Metalų oksidai ir kiti neorganiniai pluoštai, padengti: C4H10 ir nusėdę ant pluošto paviršiaus. SiH4 Si0.21O0.22C0.77 sandarinimo dangos sluoksnis buvo padengtas organiniu sluoksniu, o pluošto n vertė buvo 256.
3. Padengtas boro nitrido pluošto sluoksniu: 200 kps gali atlaikyti įtempimą, n vertė gali būti padidinta iki 100 ar daugiau. Kitas pavyzdys yra padengtas sandarinimo TIC 400 ~ 500kpsi pluošto, kurio stipris yra 100 ℃ atsparus vandeniui.
4. Sandarinimo amorfinis anglies padengtas optinis pluoštas: neorganinės dangos medžiaga, amorfinės anglies dangos sluoksnis yra ne tik pluošto optinės savybės ir mechaninis poveikio stiprumas turi mažai žalos, ir parodė puikias atsparumo vandeniui savybes ir atsparumą vandeniliui. Ši technologija atėjo iš pramoninės gamybos. Tipiškas pluošto tempiamasis įtempis pasiekė 500–600 kps, dinaminė n vertė nuo 350 iki 1000. Po 25 metų kambario temperatūroje anglies pluošto įsiskverbimo sandarinimo danga vandenilis yra tik paprastas pluoštas 1/10000; šviesolaidiniame kabelyje šie pluoštai gali leisti vandenilio slėgį būti 100 kartų didesnis nei įprasto pluošto. Šis optinio pluošto kabelis gali būti tinkamai sumažintas iki sąlygų arba esant aukštesnei temperatūrai.
Naudojant pluošto paviršiaus augimo „įtemptojo apvalkalo sluoksnį“ ir „sandarinimo dangos metodą“, optinio pluošto eksploatavimo laikas gali būti apskaičiuojamas pagal šią formulę: t2 / t1 = 19,36 × 10IRσa7 formulė, σa yra taikomas įtempis arba įtempis. Σa, kurią galima apskaičiuoti pagal santykį t2 / t1. Tokio pluošto tarnavimo laikas iki 40 metų ir gali būti naudojamas povandeniniams kabeliams ir kariniams ryšiams palaikyti.
Kai kurie kiti tyrimai taip pat parodė, kad optinio pluošto gamyba naudojant dopingo medžiagą germanį (GeO2) ir fluorą (F), o kaip pagalbinė medžiaga nėra fosforo (P2O5), nes fosforas „vanduo (H2O)“ yra geras, o drėgmei jautrus pluoštas , todėl didėja vidinio P-OH jungties absorbcijos slopinimas, pluoštas pamažu keičiasi. Toks ilgas optinio pluošto tarnavimo laikas pašalinamas iš fosforo mišinių.
Gamybos procese atkreipkite dėmesį į drėgmei atsparų laidą, kad sumažintumėte liekamuosius įtempius. Pirmasis yra kabelio šerdies dizainas, būtinai naudokite laisvą struktūrą, kad neliktų liekamojo įtempio. Suvytas kabelis, kai noriu pasirinkti pagrįstą pluošto ilgį, bet taip pat gali sumažinti tempimo įtempio poveikį; kabelio šerdyje yra užpildytas naftos gelis, skirtas vandeniui atsparaus vandenilio turinčio junginio (užteršto skysčio) ėsdinimui įrodyti; naudojant plastiku dengtą plieną, aliuminį, taip pat drėgmę, padidėja kabelio atsparumas šoniniam slėgiui, tempimo pajėgumas; kai kurios kabelių šerdies gamyklos turi vieną metrą įpilti karšto lydalo klijų vandens blokuojančio sluoksnio, kad būtų išvengta kabelio šerdies išilginio vandens prasiskverbimo; parinkus mažą tiesinį medžiagos plėtimosi koeficientą kabelio šerdies elemento stiprumui, siekiama apsaugoti pluoštą, pašalinant išorinę įtampą. Galiausiai taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad kiekviena pagaminta pluošto žaliava pati turi būti ilgesnė nei 30 metų, turi turėti aukštą fizinių ir cheminių savybių stabilumą. Tik griežtai kontroliuodamas kelio gamybos proceso kokybę, jis gali prailginti laido tarnavimo laiką.