Ymestyn Bywyd Ceblau Optig Ffibr
Sut i sicrhau bywyd gwasanaeth cebl ffibr optig dros 20 mlynedd
Yn y systemau cyfathrebu optegol pellter hir, nodweddion Trawsyriant Ffibr Optig ddylai fod y sefydlogrwydd tymor hir, yn enwedig Ceblau Ffibr Optig claddedig a systemau cebl llong danfor, oes hir yn cyflwyno gofynion uwch ar gyfer cebl ffibr optig. Yn gyffredinol, mae bywyd gwasanaeth cebl tir yn gobeithio cael mwy nag 20 mlynedd o ddefnydd diogel, tra bod angen y cebl llong danfor i wella ei oes gwasanaeth i 25 mlynedd, a'i amser cymedrig rhwng methiant o 10 mlynedd yn ofynnol. Felly, mae sut i ymgorffori bywyd y cebl, sut i ddefnyddio'r cebl ffibr optig yn iawn, yn faterion technegol pwysig y mae pobl yn poeni amdanynt, o'r agweddau ar strwythur y cebl o dan y sgwrs am sut i ymestyn oes gwasanaeth y cebl.
Mae tri ffactor sy'n effeithio ar fywyd Cebl Ffibr Optig
Ffibr optegol yw un o gyfansoddiad pwysicaf y deunydd yn y cebl ffibr optig, er mwyn gwella bywyd gwasanaeth y cebl, y mwyaf sylfaenol yw gwella bywyd gwasanaeth ffibr optegol.
Y prif ffactorau ar gyfer dylanwadu ar fywyd gwasanaeth ffibr optegol yw:
1. Bodolaeth ac ehangu microcraciau arwyneb ffibr;
2. Atmosffer moleciwlau anwedd dŵr ar wyneb y ffibr ac ysgythriad;
3. Cebl afresymol yn gosod straen sy'n weddill o effeithiau tymor hir, ac ati.
Am y rhesymau hyn, gan leihau cryfder mecanyddol ffibr optegol cwarts wedi'i seilio ar wydr, cynyddodd y gwanhau yn raddol, o'r diwedd i doriad ffibr, oes terfyniad y cebl. Oherwydd wyneb y ffibr bydd micro-graciau bob amser, yn digwydd yn yr awyrgylch tyfiant araf, mae'r crac yn parhau i ehangu, dirywiad graddol cryfder mecanyddol y ffibr. Er enghraifft, gostyngodd ffibr cwarts diamedr 125μm, ar ôl tair blynedd o newid araf yn y dyfodol, cryfder tynnol y ffibr o 180kpsi (sy'n cyfateb i gryfder tynnol 1530g), 60kpsi (sy'n cyfateb i gryfder tynnol 510g). Newidiadau araf o'r fath a achosir gan yr egwyddor lleihau cryfder mecanyddol ffibr yw: Pan fydd micro-graciau (neu ddiffygion) wyneb y ffibr, o dan y straen allanol, nid yw'r toriad yn digwydd ar unwaith, dim ond pan fydd y straen yn cyrraedd gwerth critigol crac, bydd y ffibr egwyl. y ffibrau silica sy'n agored i straen cyson sy'n llai na'r gwerth critigol, bydd y craciau wyneb yn digwydd yn cael eu hehangu'n araf, dyfnder gwerth critigol torri'r crac, sef y broses o ddiraddio cryfder mecanyddol y ffibr. Mae diraddiad cryfder mecanyddol ffibr optegol cwarts yn ganlyniad i straen dŵr a'r amgylchedd atmosfferig o dan weithred ar y cyd moleciwlau erydiad ac anwedd dŵr.
Y dull ar gyfer ymestyn oes gwasanaeth y ffibr optegol
Pan fydd y ffibr mewn amgylchedd gwactod, gan nad oes moleciwlau dŵr, fel nad yw'r straen yn digwydd erydiad, paramedrau blinder N yw'r gwerth mwyaf, mae'r ffibr hefyd â'r cryfder uchaf, pan mai'r cryfder yw cryfder y ffibrau anadweithiol, o'r enw Si. Ffibrau yn yr amgylchedd defnydd ac mae ganddo oes gwasanaeth o ts ac mae gan y ffibrau anadweithiol straen y berthynas ganlynol rhwng dwyster Si: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi y ddau olaf yw'r fformiwla uchod yn gyson , pan fydd yn destun straen cyson σ, mae bywyd gwasanaeth y ffibr a blinder ffibr yn gwerthfawrogi paramedr N. Y mwyaf yn unig yw gwerth N, y ffibr optegol yw bywyd hirach ts.
Felly, gwella bywyd gwasanaeth y ffibr optegol mewn dwy ffordd:
Yn gyntaf, pan fydd y paramedr blinder n yn sefydlog, mae bywyd gwasanaeth y ffibr optegol yn agored i straen ts σ yn unig, ac felly, lleihau'r straen a roddir ar y ffibr optegol yw gwella bywyd gwasanaeth dull o ffibr optegol. Pan fydd pobl yn gwneud ffibr optegol ar wyneb ffibr i ffurfio straen cywasgol i ymladd ar y straen tynnol, gostyngwch y straen tynnol ar lefel sydd mor fach â phosibl, a thrwy hynny gynhyrchu straen cywasgol ar y dechnoleg haen cladin i gynhyrchu ffibrau optegol.
Os yw wedi'i osod i wrthsefyll ffibr straen σa, bywyd t1, pan fydd straen cywasgol ar y cladin ffibr, bywyd y ffibr t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
O'r rhain, (σa-σR) i'r ffibr wrthsefyll straen net go iawn. Awgrymir: ffibr cywasgol cladin straen optegol na'r bywyd yn hirach. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae rhai pobl yn gwneud haen cywasgu wyneb ffibr wedi'i dopio â chwarts GeO2, fe'i gwnaed gyda chryfder tynnol cladin TiO2 wedi'i dopio â ffibr optegol cwarts y ffibr ei hun o 50kpsi i 130kpsi (cynyddodd cryfder tynnol sylweddol o 430g i 1100g), hefyd. y Blinder statig ffibr optegol o n = 20 ～ 25 wedi'i godi i n = 130.
Yr ail, i wella'r paramedr blinder statig n ffibrau optegol i wella bywyd gwasanaeth y ffibr. Felly, mae pobl wrth weithgynhyrchu ffibrau optegol, ffibrau cwarts eu hunain yn ceisio torri'r awyrgylch i ffwrdd, fel y gall gwerth posibl paramedrau deunydd o'r amgylchedd i baramedrau deunydd ffibr ei hun, o amgylchedd atmosfferig, wneud gwerth n yn dod yn fawr, gan arwain at wyneb ffibr y “dechnoleg cotio morloi”.
Dros y degawd diwethaf, gwnaeth y defnydd o “dechnoleg cotio morloi” i gynhyrchu ffibr optegol gynnydd aruthrol. Wedi'i estyn gan ddeunydd cotio metel i'r ocsidau metel, carbidau anorganig, nitridau anorganig, carbidau, ocsidau nitrogen a charbon amorffaidd a adneuwyd gan CVD. Mae strwythur haen gorchudd yr haen cotio metel gan haen cotio morloi sengl i ddatblygiad yr haen cotio organig yn cael ei gyfuno â strwythur haen cotio cyfansawdd, mae gwerth ffibr cymhwysiad mwy ymarferol, yr eiddo optegol ffibr, priodweddau mecanyddol a gwrthsefyll blinder yn wedi gwella.
Er enghraifft:
1. ffibr optegol wedi'i orchuddio â metel: gall ffibr optegol wedi'i orchuddio ag alwminiwm wrthsefyll prawf straen 1Gpa (150kpsi) wedi'i foddi mewn dŵr, ar dymheredd o 350 ℃ i'w ddefnyddio, disgwyliad oes yn 10 mlynedd.
2. Gorchuddiwyd ocsidau metel a ffibrau anorganig eraill: gyda C4H10 ac a adneuwyd ar wyneb y ffibr SiH4 Si0.21O0.22C0.77, gorchuddiwyd haen cotio selio â'r haen organig, n-werth y ffibr i 256.
3. Fel wedi'i selio â haen cotio o ffibrau nitrid boron: gall 200kpsi wrthsefyll y tensiwn, gellir cynyddu n gwerth i 100 neu fwy. Mae enghraifft arall wedi'i gorchuddio â ffibr TIC 400 ~ 500kpsi sy'n selio â chryfder sy'n gwrthsefyll dŵr 100 ℃.
4. Sêl ffibr optegol wedi'i orchuddio â charbon amorffaidd: mae'r deunydd cotio anorganig, yr haen cotio carbon amorffaidd nid yn unig yn briodweddau optegol ffibr ac nid yw cryfder mecanyddol yr effaith yn fawr o ddifrod, a dangosodd briodweddau gwrthsefyll dŵr rhagorol ac ymwrthedd i hydrogen. Mae'r dechnoleg hon wedi dod o gynhyrchu diwydiannol. Mae cryfder tynnol nodweddiadol y ffibrau wedi cyrraedd 500-600kpsi, gwerth n deinamig o 350 i 1000. Ar ôl 25 mlynedd ar dymheredd yr ystafell, dim ond ffibr cyffredin 1/10000 yw gorchudd gorchudd sêl treiddiad ffibr carbon; mewn cebl ffibr optig, gall y ffibrau hyn ganiatáu i bwysedd hydrogen 100 gwaith yn uwch na ffibr arferol. Gyda'r cebl ffibr optegol hwn gellir ei leihau'n addas i amodau neu o dan amodau tymereddau uwch.
Gan ddefnyddio “haen cladin straen” a “thechneg cotio selio” twf wyneb ffibr, gellir cyflwyno bywyd y ffibr optegol gan ddilyn fformiwla: t2 / t1 = 19.36 × 10IRσa7 fformiwla, σa yw'r straen neu'r straen cymhwysol. Σa y gellir ei gyfrif gyda'r berthynas t2 / t1. Mae ffibrau o'r fath yn para hyd at 40 mlynedd a gellid eu defnyddio ar gyfer ceblau tanfor a chyfathrebiadau milwrol.
Dangosodd rhai astudiaethau eraill hefyd fod gweithgynhyrchu ffibr optegol trwy ddefnyddio germaniwm (GeO2) a fflworin (F) fel asiant dopio, a heb ffosfforws (P2O5) fel dopant, oherwydd bod ffosfforws “dŵr (H2O)” yn dda, y ffibr sy'n agored i leithder , gan beri i'r gwanhad amsugno bond P-OH mewnol gynyddu, mae'r ffibr yn newid yn araf. Oes gwasanaeth hir ffibr optegol i'w ddileu gyda deunyddiau cymysg ffosfforws.
Yn y broses weithgynhyrchu, rhowch sylw i gebl gwrth-ddŵr lleithder i leihau straen gweddilliol. Y cyntaf yw dyluniad craidd y cebl, gwnewch yn siŵr eich bod chi'n defnyddio strwythur rhydd i atal gadael straen gweddilliol, cebl â llinyn pan rydw i eisiau dewis hyd rhesymol o ffibr, ond gall hefyd leihau'r effaith straen tynnol; yn y craidd cebl wedi'i lenwi â gel petroliwm, y pwrpas yw prawf, ysgythriad cyfansawdd gwrth-hydrogen sy'n cynnwys hydrogen (hylif halogedig); defnyddio dur wedi'i orchuddio â phlastig, alwminiwm hefyd i leithder, mwy o wrthwynebiad cebl i bwysau ochrol, gallu tynnol; mae rhai ffatrïoedd yn y craidd cebl yn ysbeilio un metr i ychwanegu haen blocio dŵr gludiog toddi poeth i atal treiddiad dŵr hydredol craidd y cebl; dewis cyfernod ehangu llinellol bach y deunydd ar gyfer cryfder elfen graidd y cebl, y pwrpas yw amddiffyn y ffibr, gan ddileu'r tensiwn allanol. Yn olaf, dylid nodi hefyd bod yn rhaid i bob un o'r deunydd crai ffibr a weithgynhyrchir ei hun fod â mwy na 30 mlynedd o fywyd, rhaid iddo fod â sefydlogrwydd uchel yn yr eiddo ffisegol a'r priodweddau cemegol. Dim ond trwy reoli ansawdd proses weithgynhyrchu'r ffordd yn llym, y gall ymestyn oes y cebl.