من أجل ضمان الموثوقية وعمر الخدمة لخطوط اتصالات الألياف الضوئية، تعد خصائص درجة الحرارة والخصائص الميكانيكية للألياف الضوئية أيضًا معلمتين مهمتين للغاية للأداء المادي.
1. خصائص درجة حرارة الألياف الضوئية
يمكن وصف فقدان الألياف الضوئية من خلال معامل التوهين للألياف الضوئية، ويرتبط معامل التوهين للألياف الضوئية ارتباطًا مباشرًا ببيئة عمل نظام اتصالات الألياف الضوئية، أي أنه يزداد بتأثير درجة الحرارة، وخاصة في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة. السبب الرئيسي لزيادة معامل التوهين للألياف الضوئية هو فقدان الانحناء الدقيق وفقدان الانحناء للألياف الضوئية.
يحدث فقدان الانحناء الدقيق للألياف بسبب التغيرات في درجات الحرارة بسبب التمدد الحراري والانكماش. ومن المعروف في الفيزياء أن معامل التمدد الحراري لثاني أكسيد السيليكون (SiO2) المكون للألياف الضوئية صغير جدًا، ولا يكاد يتقلص عندما تنخفض درجة الحرارة. يجب أن يتم طلاء الألياف الضوئية وإضافتها بمكونات أخرى أثناء عملية تشكيل الكابل. معامل التمدد لمواد الطلاء والمكونات الأخرى كبير. وعندما تنخفض درجة الحرارة، يصبح الانكماش أكثر خطورة. ولذلك، عندما تتغير درجة الحرارة، يختلف معامل التمدد للمادة. ، سوف يتسبب في انحناء الألياف الضوئية قليلاً، خاصة في منطقة درجات الحرارة المنخفضة.
يظهر في الشكل المنحنى بين الفقد الإضافي للألياف ودرجة الحرارة. ومع انخفاض درجة الحرارة، يزداد الفقد الإضافي للألياف تدريجيًا. وعندما تنخفض درجة الحرارة إلى حوالي -55 درجة مئوية، تزداد الخسارة الإضافية بشكل حاد.
لذلك، عند تصميم نظام اتصالات الألياف الضوئية، من الضروري مراعاة اختبارات دورة درجات الحرارة العالية والمنخفضة للكابل الضوئي للتحقق مما إذا كان فقدان الألياف الضوئية يلبي متطلبات المؤشر.
2. الخصائص الميكانيكية للألياف الضوئية
من أجل ضمان أن الألياف الضوئية لا تنكسر في التطبيقات العملية ولها موثوقية طويلة المدى عند استخدامها في بيئات مختلفة، من الضروري أن تتمتع الألياف الضوئية بقوة ميكانيكية معينة.
وكما هو معروف للجميع، فإن المادة التي تشكل الألياف الضوئية الحالية هي SiO2، والتي سيتم سحبها إلى خيوط بطول 125 ميكرومتر. أثناء عملية السحب، تبلغ قوة الشد للألياف الضوئية حوالي 10 ~ 20 كجم / مم². يمكن أن تصل القوة إلى 400 كجم / مم². تشير الخصائص الميكانيكية التي نريد مناقشتها بشكل أساسي إلى قوة الألياف وعمرها.
تشير قوة الألياف الضوئية هنا إلى قوة الشد. عندما تتعرض الألياف لشد أكبر مما تستطيع تحمله، فسوف تنكسر الألياف.
أما بالنسبة لقوة كسر الألياف الضوئية، فهي تتعلق بسمك طبقة الطلاء. عندما يكون سمك الطلاء 5 ~ 10μm، فإن قوة الكسر تكون 330 كجم / مم²، وعندما يكون سمك الطلاء 100 ميكرومتر، يمكن أن تصل إلى 530 كجم / مم².
يرجع سبب كسر الألياف إلى خلل في سطح التشكيل نفسه أثناء عملية إنتاج الألياف الضوئية. عندما يتم تلقي التوتر، يتركز الضغط على العيب. عندما يتجاوز التوتر نطاقًا معينًا، تنكسر الألياف.
من أجل ضمان عمر خدمة للألياف الضوئية يزيد عن 20 عامًا، يجب أن تخضع الألياف الضوئية لاختبار فحص القوة. يمكن استخدام الألياف الضوئية التي تلبي المتطلبات فقط في توصيل الكابلات.
يوضح الجدول متطلبات قوة الألياف في البلدان الأجنبية.
تشمل سلالة الألياف الضوئية المسموح بها ما يلي:
(1) إجهاد الألياف الضوئية أثناء توصيل الكابلات؛
(2) إجهاد الألياف الضوئية الناتج عن بعض العوامل عند مد الكابل الضوئي؛
(3) إجهاد الألياف الضوئية الناتج عن تغير درجة حرارة بيئة العمل.
وفقًا للبيانات الأجنبية، عندما يكون إجهاد الشد للألياف الضوئية 0.5%، يمكن أن يصل عمرها الافتراضي إلى 20 إلى 40 عامًا.
