光ファイバーケーブルの寿命を延ばす
光ファイバーケーブルの耐用年数を20年以上確保する方法
長距離光通信システムでは、光ファイバ伝送特性は長期安定性、特に長距離埋設光ファイバケーブルおよび海底ケーブルシステムである必要があり、長寿命は光ファイバケーブルのより高い要件を提唱します。 通常、ケーブルの耐用年数は20年以上の安全な使用を希望しますが、海底ケーブルは耐用年数を25年に延長する必要があり、平均故障間隔は10年必要です。 したがって、ケーブルの寿命を延ばす方法、光ファイバーケーブルを適切に使用する方法は、人々の関心を引く重要な技術的問題です。ケーブル。
光ファイバーケーブルの寿命に影響する3つの要因があります
光ファイバは、ケーブルの耐用年数を改善するために、光ファイバケーブルの材料の最も重要な構成要素の1つです。最も基本的なことは、光ファイバの耐用年数を改善することです。
光ファイバの耐用年数に影響を与える主な要因は次のとおりです。
1.繊維表面の微小亀裂の存在と拡大。
2.繊維およびエッチングの表面上の水蒸気分子の雰囲気。
3.長期的な影響などにより残された不合理なケーブル敷設ストレス
これらの理由により、石英ガラスベースの光ファイバの機械的強度が低下し、減衰が徐々に増加し、最終的にファイバが切れてケーブル終端の寿命が長くなりました。 繊維表面のため、大気中に微小亀裂が常に存在し、亀裂の成長が遅くなり、亀裂が拡大し続け、繊維の機械的強度が徐々に劣化します。 たとえば、直径125μmの石英ファイバーは、3年後の緩やかな変化の後、180kpsiからのファイバーの引張強度（1530gの引張強度に相当）が60kpsiに低下しました（510gの引張強度に相当）。 繊維の機械的強度低下の原理によって引き起こされるこのような緩慢な変化は、次のとおりです。繊維表面の微小亀裂（または欠陥）が、外部応力下で、破壊がすぐに起こらず、応力が亀裂の臨界値に達したときのみ、繊維はブレーク。 シリカ繊維が臨界値未満の一定の応力にさらされると、表面亀裂がゆっくりと拡大し、亀裂破壊の臨界値の深さが発生します。これは、繊維の機械的強度の劣化プロセスです。 石英光ファイバーの機械的強度の低下は、侵食と水蒸気分子の共同作用下での水と大気環境のストレスによるものです。
光ファイバの寿命を延ばす方法
真空環境で繊維が水分子がないため、応力が侵食を起こさないため、Nの疲労パラメータが最大値であり、強度がSiと呼ばれる不活性繊維。 使用環境での繊維の耐用年数はtsであり、応力σ不活性繊維はSiの強度と次の関係を持っています：lgts =-nlgσ+ lgB +（n-2）lgSi後者の2つは上記の式定数です、一定の応力σを受けた場合、ファイバーの耐用年数とファイバー疲労tsはパラメーターNのみを評価します。Nの値が大きいほど、光ファイバーはtsの長寿命になります。
したがって、2つの方法で光ファイバの耐用年数を改善します。
まず、疲労パラメータnが固定されると、光ファイバの耐用年数はts応力σにのみさらされるため、光ファイバにかかる応力を低減することは、光ファイバの方法の耐用年数を改善することです。 人々が繊維表面に光ファイバーを作り、引張応力と戦うために圧縮応力を形成するとき、できるだけ小さいレベルで引張応力を減少させ、それにより光ファイバーを製造するためのクラッド層技術に圧縮応力を発生させます。
ファイバークラッドに圧縮応力σRがある場合、ストレスファイバーσa、寿命t1に耐えるように設定すると、ファイバーの寿命t2：t2 = t1 [（σa-σR）/σa] -n
そのうち、ファイバが実際の正味応力に耐える（σa-σR）。 それが示唆されています：圧縮応力クラッド光ファイバは、寿命よりも長い。 近年、一部の人々は石英GeO2ドープファイバー表面圧縮層を行います。これは、ファイバー自体の石英光ファイバードープTiO2クラッドの引張強度を50kpsiから130kpsiに増加させました（かなりの引張強度は430gから1100gに増加しました）。 n = 20〜25からn = 130に上昇した光ファイバーの静的疲労
第二に、光ファイバの静的疲労パラメータを改善し、ファイバの耐用年数を改善します。 したがって、光ファイバの製造の人々は、石英繊維自体が大気を遮断しようとするため、大気環境から、環境から繊維材料自体のパラメータへのn材料パラメータの可能な値は、nの値を作ることができますが大きくなり、「シールコーティング技術」の繊維の表面になります。
過去10年間で、「シールコーティングテクノロジー」を使用して光ファイバーを製造することは、飛躍的な進歩を遂げました。 金属コーティング材料によって、金属酸化物、無機炭化物、無機窒化物、炭化物、窒素酸化物、CVD堆積アモルファスカーボンにまで拡張されます。 有機コーティング層の開発への単一のシールコーティング層による金属コーティング層のコーティング層構造は、複合コーティング層構造と組み合わされ、より実用的な繊維の価値、繊維の光学特性、機械的特性および耐疲労性があります改善されました。
例えば：
1.金属被覆光ファイバ：アルミニウム被覆光ファイバは、使用する温度350℃で、水に浸漬した1Gpa（150kpsi）のストレス試験に耐えることができ、10年の平均寿命です。
2.コーティングされた金属酸化物および他の無機繊維：C4H10で繊維表面に堆積SiH4 Si0.21O0.22C0.77シーリングコーティング層は、有機層でコーティングされ、繊維のn値は256でした。
3.窒化ホウ素繊維のコーティング層で密封されているため、200kpsiが張力に耐えることができるため、n値を100以上に増やすことができます。 別の例では、シーリングTIC 400〜500kpsiでコーティングされた繊維は、100℃の耐水性を備えています。
4.シールアモルファスカーボンコーティングされた光ファイバー：無機コーティング材料、アモルファスカーボンコーティング層は繊維の光学特性と効果の機械的強度だけでなく、損傷が少なく、優れた耐水性と耐水素性を示しました。 この技術は工業生産から生まれました。 繊維の典型的な引張強度は500〜600kpsiに達し、動的n値は350〜1000です。室温で25年後、炭素繊維浸透シールコーティングの水素は通常の繊維1/10000のみです。 光ファイバケーブルでは、これらのファイバにより、水素圧が通常のファイバの100倍になる場合があります。 この光ファイバケーブルを使用すると、条件または高温の条件下で適切に削減できます。
ファイバ表面の成長「ストレスクラッド層」と「シーリングコーティング技術」を使用して、光ファイバの寿命を次の式で表すことができます。t2/ t1 = 19.36×10IRσa7式、σaは加えられる応力または応力です。 関係t2 / t1で計算できるΣa。 このような繊維の寿命は最大40年で、海底ケーブルや軍事通信に使用できます。
ゲルマニウム（GeO2）とフッ素（F）をドーピング剤として使用し、ドーパントとしてリン（P2O5）を使用せずに光ファイバーを製造すると、リンの「水（H2O）」が良好で、水分に弱いため、 、コアの内部P-OH結合の吸収減衰の増加を引き起こし、ファイバーはゆっくりと変化します。 光ファイバの耐用年数が長いため、リン混合材料を排除できます。
製造プロセスでは、残留応力を低減するために防湿ケーブルに注意してください。 1つ目はケーブルコアの設計です。残留応力を防ぐためにゆるい構造を使用してください。適切な長さのファイバを選択する場合は撚り線ケーブルを使用しますが、引張応力の影響を減らすこともできます。 ケーブルコアには石油ゲルが充填されており、目的は、耐水素、耐水素含有化合物（汚染液体）のエッチングを防止することです。 プラスチックコーティングされたスチール、湿気に対するアルミニウム、側圧に対するケーブル抵抗の増加、引張容量を使用します。 ケーブルコアのいくつかの工場は、ケーブルコアの縦方向の水の浸透を防ぐためにホットメルト接着剤の水遮断層を追加するために1メートルの間隔をあけます。 ケーブルのコア要素の強度のための材料の小さな線膨張係数の選択、目的は、外部張力を排除して、繊維を保護することです。 最後に、製造された繊維原料自体のそれぞれが30年以上の寿命を持ち、物理的性質と化学的性質の高い安定性を持たなければならないことにも注意すべきです。 道路の製造プロセスの品質を厳密に管理することによってのみ、ケーブルの寿命を延ばすことができます。