Kuituoptisten kaapelien käyttöiän pidentäminen
Kuinka optisen kaapelin käyttöikä varmistetaan yli 20 vuotta
Kaukoliikenteen optisissa viestintäjärjestelmissä kuituoptisten siirto-ominaisuuksien tulisi olla pitkän aikavälin vakaus, etenkin pitkän matkan haudattujen kuitukaapeli- ja sukellusvenekaapelijärjestelmien, pitkä käyttöikä asettaa korkeammat vaatimukset kuituoptiselle kaapelille. Yleensä maakaapelin käyttöikä ja toivottavasti yli 20 vuoden turvallinen käyttö, kun taas merenalaisen kaapelin on parannettava käyttöikäänsä 25 vuoteen, ja vaadittavan keskimääräinen vikaväli on 10 vuotta. Siksi kaapelin käyttöiän pidentäminen, valokuitukaapelin oikein käyttäminen on tärkeä tekninen kysymys, josta ihmiset välittävät, kaapelin rakenteen näkökulmasta puhuttaessa siitä, kuinka pidentää kaapelin käyttöikää kaapeli.
Optisen kuitukaapelin elämään vaikuttaa kolme tekijää
Valokuitu on yksi valokuitukaapelin tärkeimmistä materiaalikoostumuksista, jotta kaapelin käyttöikää voidaan parantaa, tärkeintä on optisen kuidun käyttöiän parantaminen.
Tärkeimmät tekijät, jotka vaikuttavat valokuidun käyttöikään, ovat:
1. Kuitupinnan mikrohalkeamien olemassaolo ja laajeneminen;
2. Vesihöyrymolekyylien ilmakehä kuidun pinnalla ja etsaus;
3. Pitkän aikavälin vaikutuksista johtuva kohtuuton kaapelin kiinnitysrasitus jne.
Näistä syistä kvartsilasipohjaisen optisen kuidun mekaanisen lujuuden pienentäminen, vaimennus kasvoi vähitellen, lopulta kuidun katkeamiseen, kaapelin päättämisen kesto. Kuidun pinnan takia siellä tulee aina olemaan mikrohalkeamia, jotka ilmaantuvat ilmakehässä hitaasti halkeilevan kasvun seurauksena, halkeaman laajeneminen jatkuu, kuidun mekaanisen lujuuden asteittainen heikkeneminen. Esimerkiksi halkaisijaltaan 125 μm kvartsikuitu, sen jälkeen kun tulevaisuuden kolme vuotta on ollut hidasta, kuidun vetolujuus 180 kpsi: stä (vastaa 1530 g vetolujuutta) laski 60 kpsi (vastaa 510 g vetolujuutta). Tällaiset kuidun mekaanisen lujuuden vähentämisperiaatteen aiheuttamat hitaat muutokset ovat: Kun kuidun pinnan mikrohalkeamia (tai vikoja) ulkoisen rasituksen alaisena murtuma ei tapahdu heti, vasta kun rasitus saavuttaa halkeaman kriittisen arvon, kuitu tauko. silikakuidut altistetaan vakiojännitykselle, joka on pienempi kuin kriittinen arvo, pintahalkeamia tapahtuu hitaasti, halkeaman kriittisen arvon syvyys, mikä on kuidun mekaanisen lujuuden heikkenemisprosessi. Kvartsi optisen kuidun mekaaninen lujuuden heikkeneminen johtuu veden ja ilmakehän rasituksesta eroosio- ja vesihöyrymolekyylien yhteisen toiminnan seurauksena.
Menetelmä optisen kuidun käyttöiän pidentämiseksi
Kun kuitu tyhjiöympäristössä, koska ei ole vesimolekyylejä, joten jännityksessä ei esiinny eroosiota, N: n väsymisparametrit ovat maksimiarvo, kuidulla on myös suurin lujuus, kun lujuus on inertit kuidut, nimeltään Si. Kuidut käyttöympäristössä ja sen käyttöikä on ts ja jännitys σ-inerteillä kuiduilla on seuraava suhde Si: n intensiteetin välillä: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi. Kaksi viimeksi mainittua ovat yllä olevan kaavan vakio , kun ne altistetaan jatkuvalle jännitykselle σ, kuidun ja kuitujen väsymisen ts käyttöikä arvostaa vain parametria N. Mitä suurempi arvo N, sitä optinen kuitu on pidempi ts: n käyttöikä.
Siksi parannetaan optisen kuidun käyttöikää kahdella tavalla:
Ensinnäkin, kun väsymisparametri n on kiinteä, optisen kuidun käyttöikä altistetaan vain ts-jännitykselle σ, ja sen vuoksi vähentää optiseen kuituun kohdistuvaa rasitusta on parantaa optisen kuidun menetelmän käyttöikää. Kun ihmiset tekevät optista kuitua kuidun pinnalle muodostamaan puristusjännityksen taistelemaan vetolujuudesta, laske vetojännitys mahdollisimman pienelle tasolle, jolloin syntyy puristusjännitys päällystekerrosteknologialle optisten kuitujen valmistamiseksi.
Jos asetetaan kestämään jännityskuitua σa, käyttöikä t1, kun kuidun päällysteessä on puristusjännitys σR, kuidun käyttöikä t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
Josta (σa-σR) kuitu kestää todellisen nettorasituksen. Ehdotetaan, että: puristusjännitysverhous optinen kuitu kuin käyttöikä pidempi. Viime vuosina jotkut ihmiset tekevät kvartsi-GeO2-seostetun kuidun pintapuristuskerrosta, se tehtiin kvartsilla tehdyllä optisella kuidulla seostetulla TiO2-verhouksella, kuidun itsensä kuidun vetolujuus 50 kpsistä kasvoi 130 ktsiin (huomattava vetolujuus kasvoi 430 g: sta 1100 g: iin), myös valokuidun staattinen väsymys n = 20 ～ 25 kohotettuna arvoon n = 130.
Toinen, parantamaan staattisen väsymysparametrin n optisia kuituja kuitujen käyttöiän parantamiseksi. Siksi ihmiset, jotka valmistavat optisia kuituja, kvartsikuituja yrittävät itse leikata ilmakehän, jotta ilmakehän ympäristöstä n materiaaliparametrien mahdollinen arvo ympäristöstä kuitumateriaalin parametreihin voi saada arvon n tulee suureksi, mikä johtaa ”tiivistepäällystetekniikan” kuidun pintaan.
Viimeisen vuosikymmenen aikana ”tiivistepäällystetekniikan” käyttö optisen kuidun tuottamiseksi on edistynyt valtavasti. Laajennetaan metallipäällystemateriaalilla metallioksidien, epäorgaanisten karbidien, epäorgaanisten nitridien, karbidien, typen oksidien ja CVD-kerrostetun amorfisen hiilen kanssa. Metallipäällystekerroksen päällystekerrosrakenne yhdellä tiivistekerroksella orgaanisen päällystekerroksen kehittämiseksi yhdistetään komposiittipinnoitekerroksen rakenteeseen, käytännöllisemmän käytön kuidun arvo, kuidun optiset ominaisuudet, mekaaniset ominaisuudet ja väsymiskestävyys ovat parantunut.
Esimerkiksi:
1. metallilla päällystetty optinen kuitu: alumiinilla päällystetty optinen kuitu kestää 1Gpa (150 kpsi) stressitestin upotettuna veteen lämpötilassa 350 ℃ käytettäväksi, elinajanodote 10 vuotta.
2. Metallioksidit ja muut epäorgaaniset kuidut, päällystetyt: C4H10: lla ja kerrostettu kuidun pinnalle. SiH4 Si0.21O0.22C0.77 -tiivistekerros päällystettiin orgaanisella kerroksella, kuidun n-arvo oli 256.
3. Tiivistettynä boorinitridikuitujen päällystekerroksella: 200 ktp kestää jännitystä, n-arvo voidaan nostaa 100: een tai enemmän. Toinen esimerkki on päällystetty tiivistävällä TIC 400 ~ 500 kt: n kuidulla, jonka lujuus on 100 ℃ vedenkestävä.
4. Sulje amorfinen hiilipäällysteinen optinen kuitu: epäorgaaninen päällystemateriaali, amorfinen hiilipinnoitekerros ei ole vain kuituoptisia ominaisuuksia ja vaikutuksen mekaaninen lujuus on vähän vaurioita, ja sillä oli erinomaiset vedenkestävyysominaisuudet ja vedynkestävyys. Tämä tekniikka on tullut teollisuustuotannosta. Kuitujen tyypillinen vetolujuus on saavuttanut 500-600 kps, dynaamisen n-arvon 350 - 1000. Huoneenlämpötilassa 25 vuoden kuluttua hiilikuitujen tunkeutumistiivistepinnoite vety on vain tavallinen kuitu 1/10000; Valokuitukaapelissa nämä kuidut voivat sallia vedyn paineen olevan 100 kertaa suurempi kuin normaalin kuidun. Tällä valokuitukaapelilla voidaan sopivasti pelkistää olosuhteisiin tai korkeampien lämpötilojen olosuhteisiin.
Kuitujen pinnan kasvun ”jännityssuojakerros” ja ”tiivistyspäällystystekniikka” avulla voidaan optisen kuidun käyttöikä ottaa käyttöön seuraavan kaavan avulla: t2 / t1 = 19,36 × 10IRσa7-kaava, σa on käytetty jännitys tai rasitus. Σa, joka voidaan laskea suhteessa t2 / t1. Tällaisten kuitujen käyttöikä on jopa 40 vuotta, ja niitä voidaan käyttää merenalaisissa kaapeleissa ja sotilasviestinnässä.
Jotkut muut tutkimukset osoittivat myös, että optisen kuidun valmistus käyttämällä germaniumia (GeO2) ja fluoria (F) seostusaineena ja ilman fosforia (P2O5) apuaineena, koska fosfori “vesi (H2O)” on hyvä, kuitu herkkä kosteudelle , aiheuttaen ytimen sisäisen P-OH-sidoksen absorptiovaimennuksen lisääntymisen, kuidun muuttuessa hitaasti. Niin pitkä optisen kuidun käyttöikä fosforisekoitettujen materiaalien poistamiseksi.
Huomioi valmistusprosessissa kosteutta vedenpitävä kaapeli jäännösjännitysten vähentämiseksi. Ensimmäinen on kaapelin sydämen muotoilu, muista käyttää löysää rakennetta estämään jäännösjännityksen jättäminen, säikeinen kaapeli, kun haluan valita kohtuullisen kuidun pituuden, mutta voi myös vähentää vetolujuuden vaikutusta; kaapelin ytimessä on täytetty petroligeelillä, tarkoituksena on varmistaa vedenpitävä, vetyä sisältävä yhdiste (saastunut neste) syövyttämällä; käyttämällä muovipinnoitettua terästä, alumiinia myös kosteuteen, lisääntynyt kaapelin vastus sivuttaispaineelle, vetolujuus; jotkut tehtaat kaapelin ytimessä ovat yhden metrin välein, jotta lisätään kuumasulatemateriaalilla liimattavaa vettä estävää kerrosta kaapelin ytimen pitkittäisen veden tunkeutumisen estämiseksi; Materiaalin pienen lineaarisen laajenemiskertoimen valitseminen kaapelin ydinelementin lujuudeksi, tarkoituksena on suojata kuitua poistamalla ulkoinen jännitys. Lopuksi on myös huomattava, että jokaisella valmistetulla kuituraaka-aineella itsessään on oltava yli 30 vuotta, sen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien on oltava erittäin vakaa. Vain valvomalla tiukasti tien valmistusprosessin laatua, se voi pidentää kaapelin käyttöikää.
