Для обеспечения надежности и срока службы волоконно-оптических линий связи температурные характеристики и механические характеристики оптических волокон также являются двумя очень важными физическими параметрами производительности.
1. Температурные характеристики оптоволокна
Потери оптического волокна можно описать коэффициентом затухания оптического волокна, причем коэффициент затухания оптического волокна напрямую связан с рабочей средой волоконно-оптической системы связи, то есть он увеличивается под влиянием температура, особенно в области низких температур. Основной причиной увеличения коэффициента затухания оптического волокна являются потери на микроизгибах и потери на изгибах оптического волокна.
Потери волокна на микроизгибе из-за изменений температуры вызваны тепловым расширением и сжатием. В физике известно, что коэффициент теплового расширения диоксида кремния (SiO2), из которого состоит оптическое волокно, очень мал, и он почти не сжимается при понижении температуры. Оптическое волокно должно быть покрыто покрытием и дополнено другими компонентами в процессе формирования кабеля. Коэффициент расширения материала покрытия и других компонентов велик. При понижении температуры усадка становится более серьезной. Поэтому при изменении температуры коэффициент расширения материала различен. , Приводит к небольшому изгибу оптического волокна, особенно в области низких температур.
Кривая между дополнительными потерями волокна и температурой показана на рисунке. По мере снижения температуры дополнительные потери волокна постепенно увеличиваются. При понижении температуры примерно до -55°С дополнительные потери резко возрастают.
Поэтому при проектировании волоконно-оптической системы связи необходимо учитывать циклические испытания оптического кабеля при высоких и низких температурах, чтобы проверить, соответствуют ли потери в оптическом волокне требованиям индекса.
2. Механические характеристики оптического волокна
Чтобы гарантировать, что оптическое волокно не ломается при практическом применении и имеет долговременную надежность при использовании в различных средах, требуется, чтобы оптическое волокно имело определенную механическую прочность.
Как всем известно, материалом нынешнего оптического волокна является SiO2, из которого вытягиваются нити диаметром 125 мкм. В процессе волочения предел прочности оптического волокна составляет около 10 ~ 20 кг/мм². Прочность может достигать 400 кг/мм². Механические характеристики, которые мы хотим обсудить, в основном относятся к прочности и сроку службы волокна.
Под прочностью оптического волокна здесь понимается прочность на разрыв. Когда волокно подвергается большему натяжению, чем оно может выдержать, волокно порвется.
Что касается прочности оптического волокна на разрыв, то она связана с толщиной слоя покрытия. Когда толщина покрытия составляет 5 ~ 10 мкм, прочность на разрыв составляет 330 кг/мм², а когда толщина покрытия составляет 100 мкм, она может достигать 530 кг/мм².
Причина поломки волокна связана с дефектом поверхности самой заготовки в процессе производства оптического волокна. При получении напряжения напряжение концентрируется на изъяне. Когда натяжение превышает определенный диапазон, волокно рвется.
Чтобы гарантировать срок службы оптического волокна более 20 лет, оптическое волокно должно быть подвергнуто испытанию на прочность. Для прокладки кабелей можно использовать только оптические волокна, соответствующие требованиям.
Требования к прочности волокна в зарубежных странах приведены в таблице.
Допустимая деформация оптического волокна включает:
(1) деформация оптического волокна во время прокладки кабеля;
(2) Деформация оптического волокна, вызванная некоторыми факторами при прокладке оптического кабеля;
(3) Деформация оптического волокна, вызванная изменением температуры рабочей среды.
По зарубежным данным, при растяжении оптического волокна 0,5% срок его службы может достигать 20–40 лет.
