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电缆新闻

详说光缆的使用寿命

在远程光缆通讯系统中,光纤传输个性应是持久不变的,尤其是远程干线直埋光缆和海底光缆系统,对光缆的长命命提出了更高的要求。通常对陆地光缆的使用寿命,但愿有20年以上的安全使用期,而对海底光缆,则要求其使用寿命提高到25年以上,其故障距离功夫均匀要求为10年。因而,若何耽搁光缆的使用寿命,怎么正确的使用光缆,都是人们关切的沉要技术课题,下面从光缆的结构方面谈谈若何耽搁光缆的使用寿命。
  影响光缆中光纤寿命的三大成分
  光纤是光缆中很沉要的组成资料之一,要提高光缆的使用寿命,很底子的是要提高光纤的使用寿命。影响光纤使用寿命的原因重要有:①光纤表表的微裂纹的存在和扩大;②大气环境中的水和水蒸气分子对光纤表表的浸蚀;③不合理敷设光缆时残留下来的应力持久作用等。由于上述原因,使得以石英玻璃为基础的光纤机械强度逐步降低,衰耗慢慢增大,很后使光纤断裂,终止了光缆的使用寿命。
  由于在纤维表表上总是会存在着微裂纹,在大气环境中产生慢裂纹成长,使裂纹不休地扩大,使光纤的机械强度逐步退化。例如,一根125μm直径的石英光纤,经过3年的慢变动以来,使光纤的抗拉强度从180kpsi(相当于1530g抗拉强度),降到了60kpsi(相当于510g抗拉强度)。光纤这种慢变动而引起机械强度降低的道理是:当光纤表表有微裂纹(或缺点)时,在受到表来应力的作用时,并不会当即断裂,只有施加应力达到裂纹的临界值时,纤维才会断裂。而石英纤维接受到一个幼于临界值的恒定应力时,表表裂纹会产生缓慢的扩大,使裂纹的深度达到断裂的临界值,这就是纤维机械强度退化的过程。石英光纤机械强度的退化是由于接受到的应力与大气环境中的水和水蒸气分子浸蚀的结合作用造成的。
  耽搁光纤使用寿命的步骤
  当纤维在真空环境中,由于没有水分子存在,所以不会产生应力浸蚀,其委顿参数n为很大值,光纤也拥有很高的强度,这时的强度就是纤维的惰性强度,称之为Si。
  光纤在使用环境中所拥有的使用寿命ts与它所接受的应力σ和纤维的惰性强度Si之间有如下关系:
  lgts=-nlgσ+lgB+(n-2)lgSi
  上式中后面两项皆为常数,所以当接受到的应力σ恒按时,纤维的使用寿命ts只与纤维的委顿参数n值有关。n值愈大,光纤的寿命ts也愈长。因而,提高光纤的使用寿命有两种步骤:
   ,当委顿参数n一按时,纤维的寿命ts只与所接受到的应力σ有关,因而,减幼纤维接受到的应力是提高光纤使用寿命的一种步骤。当人们造作光纤时,在光纤表表上形成一种压缩应力以匹敌所接受到的张应力,使张应力减到尽可能幼的水平,由此就产生了压应力包层技术来造作光纤。
  若设光纤接受到的应力为σa,寿命为t1,当光纤拥有压应力σR包层时,光纤的寿命为t2:
  t2= t1[(σa-σR)/σa]-n
  其中,(σa-σR)为光纤真正接受到的净应力。由此批注:拥有压应力包层的光纤比通常光纤的寿命长得多。近年来就有人用掺GeO2石英做光纤表表的压缩层,也有人用掺TiO2石英做光纤的表包层使光纤自身的抗拉强度从50kpsi提高到130kpsi(相当抗拉强度从430g提高到1100g),也使光纤的静态委顿参数从n=20~25提高到n=130。
  第二,提高光纤的静态委顿参数n来提高光纤的使用寿命。因而,人们在造作光纤时,设法把石英纤维自身与大气环境断绝开来,使之不受大气环境的影响,尽可能地把n值由环境资料参数转变为光纤资料自身的参数,就能够使n值变得很大,由此产生了在光纤表表的“密封被覆技术”。
  近十年来,使用“密封被覆技术”来造作光纤获得了巨猛进展。被覆资料由金属类扩大到金属氧化物、无机碳化物、无机氮化物、碳化物、氮氧化物和CVD沉积无定型碳。被覆层结构由单一的金属被覆层发展到密封被覆层与有机被覆层相结合的复合被覆层结构,使光纤更拥有现实利用的价值,纤维的光学机能、机械机能和抗委顿机能都有提高。例如:
  ① 金属被覆光纤:铝被覆光纤可接受1Gpa(150kpsi)的应力,浸没在水中尝试,在350℃温度下使用,寿命在10年以上。
  ② 金属氧化物和其它无机物被覆的光纤:用C4H10与SiH4在纤维表表沉积成Si0.21O0.22C0.77的密封被覆层,并涂上有机层,纤维的n值可达到256。
  ③ 用氮化硼做密封被覆层的光纤:可接受200kpsi的拉力,n值可提高到100以上。又如用TIC密封被覆的光纤拥有400~500kpsi的强度,可耐100℃的水。
  ④ 无定形碳密封被覆光纤:在无机被覆资猜中,无定形碳被覆层不仅对光纤的光学机能和机械强度很少有侵害作用,并且阐发出优良的抗水机能及抗氢机能。此项技术已经走向工业化出产。这种纤维的典型抗拉强度已达到500~600kpsi,动态n值为350~1000。在室温下25年后,碳密封被覆光纤中渗入的氢只有通常光纤的1/10000;在光缆中,此类纤维可答理的氢压力比通常光纤高100倍。用此光纤可适本地降低成缆前提或在更高温度前提下使用。

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