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在遠(yuǎn)程光纜通訊體系中，光纖傳輸特性應(yīng)是長時間安穩(wěn)的,尤其是遠(yuǎn)程干線直埋光纜和海底光纜體系，對光纜的長壽數(shù)提出了更高的要求。一般對陸地光纜的運(yùn)用壽數(shù)，期望有20年以上的安全運(yùn)用期，而對海底光纜，則要求其運(yùn)用壽數(shù)進(jìn)步到25年以上，其毛病間隔時間均勻要求為10年。因而，怎么延伸光纜的運(yùn)用壽數(shù)，怎樣正確的運(yùn)用光纜，都是人們關(guān)懷的重要技能課題,下面從光纜的結(jié)構(gòu)方面談?wù)勗趺囱由旃饫|的運(yùn)用壽數(shù)。
影響光纜中光纖壽數(shù)的三大要素
光纖是光纜中最重要的組成資料之一，要進(jìn)步光纜的運(yùn)用壽數(shù)，最底子的是要進(jìn)步光纖的運(yùn)用壽數(shù)。影響光纖運(yùn)用壽數(shù)的原因主要有：①光纖外表的微裂紋的存在和擴(kuò)展；②大氣環(huán)境中的水和水蒸氣分子對光纖外表的浸蝕；③不合理敷設(shè)光纜時殘留下來的應(yīng)力長時間效果等。因為上述原因，使得以石英玻璃為根底的光纖機(jī)械強(qiáng)度逐步下降，衰耗漸漸增大，最終使光纖開裂，停止了光纜的運(yùn)用壽數(shù)。
因為在纖維外表上總是會存在著微裂紋，在大氣環(huán)境中產(chǎn)生慢裂紋成長，使裂紋不斷地擴(kuò)展，使光纖的機(jī)械強(qiáng)度逐步退化。例如，一根125μm直徑的石英光纖，通過3年的慢改變今后，使光纖的抗拉強(qiáng)度從180kpsi（適當(dāng)于1530g抗拉強(qiáng)度），降到了60kpsi（適當(dāng)于510g抗拉強(qiáng)度）。光纖這種慢改變而引起機(jī)械強(qiáng)度下降的原理是：當(dāng)光纖外表有微裂紋（或缺點(diǎn)）時，在遭到外來應(yīng)力的效果時，并不會當(dāng)即開裂，只要施加應(yīng)力到達(dá)裂紋的臨界值時，纖維才會開裂。而石英纖維承遭到一個小于臨界值的穩(wěn)定應(yīng)力時，外表裂紋會產(chǎn)生緩慢的擴(kuò)展，使裂紋的深度到達(dá)開裂的臨界值，這便是纖維機(jī)械強(qiáng)度退化的進(jìn)程。石英光纖機(jī)械強(qiáng)度的退化是因為承遭到的應(yīng)力與大氣環(huán)境中的水和水蒸氣分子浸蝕的聯(lián)合效果構(gòu)成的。
延伸光纖運(yùn)用壽數(shù)的辦法
當(dāng)纖維在真空環(huán)境中,因為沒有水分子存在,所以不會產(chǎn)生應(yīng)力浸蝕,其疲憊參數(shù)n為Z大值，光纖也具有Z高的強(qiáng)度，這時的強(qiáng)度便是纖維的慵懶強(qiáng)度，稱之為Si。
光纖在運(yùn)用環(huán)境中所具有的運(yùn)用壽數(shù)ts與它所接受的應(yīng)力σ和纖維的慵懶強(qiáng)度Si之間有如下聯(lián)系：
lgts=－nlgσ＋lgB＋(n－2)lgSi
上式中后邊兩項皆為常數(shù)，所以當(dāng)承遭到的應(yīng)力σ穩(wěn)守時，纖維的運(yùn)用壽數(shù)ts只與纖維的疲憊參數(shù)n值有關(guān)。n值愈大，光纖的壽數(shù)ts也愈長。因而，進(jìn)步光纖的運(yùn)用壽數(shù)有兩種辦法：
榜首，當(dāng)疲憊參數(shù)n一守時，纖維的壽數(shù)ts只與所承遭到的應(yīng)力σ有關(guān)，因而，減小纖維承遭到的應(yīng)力是進(jìn)步光纖運(yùn)用壽數(shù)的一種辦法。當(dāng)人們制作光纖時，在光纖外表上構(gòu)成一種緊縮應(yīng)力以對立所承遭到的張應(yīng)力，使張應(yīng)力減到盡可能小的程度，由此就產(chǎn)生了壓應(yīng)力包層技能來制作光纖。
若設(shè)光纖承遭到的應(yīng)力為σa，壽數(shù)為t1，當(dāng)光纖具有壓應(yīng)力σR包層時，光纖的壽數(shù)為t2：
t2= t1[(σa-σR)/σa]-n
其間，(σa-σR)為光纖真實承遭到的凈應(yīng)力。由此標(biāo)明：具有壓應(yīng)力包層的光纖比一般光纖的壽數(shù)長得多。近年來就有人用摻GeO2石英做光纖外表的緊縮層，也有人用摻TiO2石英做光纖的外包層使光纖自身的抗拉強(qiáng)度從50kpsi進(jìn)步到130kpsi（適當(dāng)抗拉強(qiáng)度從430g進(jìn)步到1100g），也使光纖的靜態(tài)疲憊參數(shù)從n=20～25進(jìn)步到n=130。
第二，進(jìn)步光纖的靜態(tài)疲憊參數(shù)n來進(jìn)步光纖的運(yùn)用壽數(shù)。因而，人們在制作光纖時，設(shè)法把石英纖維自身與大氣環(huán)境阻隔開來，使之不受大氣環(huán)境的影響，盡可能地把n值由環(huán)境資料參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w資料自身的參數(shù)，就能夠使n值變得很大，由此產(chǎn)生了在光纖外表的“密封被覆技能”。
近十年來，運(yùn)用“密封被覆技能”來制作光纖取得了巨大發(fā)展。被覆資料由金屬類擴(kuò)展到金屬氧化物、無機(jī)碳化物、無機(jī)氮化物、碳化物、氮氧化物和CVD堆積無定型碳。被覆層結(jié)構(gòu)由單一的金屬被覆層發(fā)展到密封被覆層與有機(jī)被覆層相結(jié)合的復(fù)合被覆層結(jié)構(gòu)，使光纖更具有實踐運(yùn)用的價值，纖維的光學(xué)功能、機(jī)械功能和抗疲憊功能都有進(jìn)步。例如：
① 金屬被覆光纖：鋁被覆光纖可接受1Gpa(150kpsi)的應(yīng)力，浸沒在水中試驗，在350℃溫度下運(yùn)用，壽數(shù)在10年以上。
② 金屬氧化物和其它無機(jī)物被覆的光纖：用C4H10與SiH4在纖維外表堆積成Si0.21O0.22C0.77的密封被覆層，并涂上有機(jī)層，纖維的n值可到達(dá)256。
③ 用氮化硼做密封被覆層的光纖：可接受200kpsi的拉力，n值可進(jìn)步到100以上。又如用TIC密封被覆的光纖具有400～500kpsi的強(qiáng)度，可耐100℃的水。
④ 無定形碳密封被覆光纖：在無機(jī)被覆資猜中，無定形碳被覆層不只對光纖的光學(xué)功能和機(jī)械強(qiáng)度很少有危害效果，并且表現(xiàn)出杰出的抗水功能及抗氫功能。此項技能現(xiàn)已走向工業(yè)化出產(chǎn)。這種纖維的典型抗拉強(qiáng)度已到達(dá)500～600kpsi，動態(tài)n值為350～1000。在室溫下25年后，碳密封被覆光纖中進(jìn)入的氫只要一般光纖的1/10000；在光纜中，此類纖維可容許的氫壓力比一般光纖高100倍。用此光纖可適當(dāng)?shù)叵陆党衫|條件或在更高溫度條件下運(yùn)用。
運(yùn)用纖維外表成長“壓應(yīng)力包層”和“密封被覆技能”后，光纖的壽數(shù)可用下式推出：
t2/t1=19.36×10IRσa7
式中，σa是施加的應(yīng)力或運(yùn)用應(yīng)力。由此可算出σa與t2/t1的聯(lián)系。這類光纖的運(yùn)用壽數(shù)可達(dá)40年，可望用于海底光纜和軍用通訊。
還有一些研討還標(biāo)明，制作光纖時寧可用鍺（GeO2）和氟（F）作摻雜劑，也不必磷（P2O5）作摻雜劑，因磷的“親水（H2O）”性好，使光纖易受濕潤，引起纖芯內(nèi)部P-OH鍵吸收衰耗增大，使光纖緩慢改變。所以長運(yùn)用壽數(shù)的光纖根絕用磷作摻雜資料。
在制作光纜工藝中留意防潮防水，削減殘存的應(yīng)力
首先是纜芯結(jié)構(gòu)設(shè)計，必定要用松結(jié)構(gòu)，避免留下殘存的應(yīng)力，絞合光纜時要挑選合理的光纖余長，也能減小張應(yīng)力的效果；在纜芯內(nèi)填充石油凝膠，意圖是為了防潮、防水、防含氫化合物（污染液體）的浸蝕；運(yùn)用涂塑鋼帶、鋁帶也是為了防潮，添加光纜的抗側(cè)壓、抗張力的才能；有些工廠在纜芯內(nèi)每隔一米就加一個熱熔膠的阻水層，避免纜芯縱向水的浸透；選用線膨脹系數(shù)小的資料作纜芯的強(qiáng)度元件，意圖也是維護(hù)光纖，革除外張力的影響。最終還要指出的一點(diǎn)，便是制作光纜的每一種原資料，自身必須有30年以上的壽數(shù)，必須有高安穩(wěn)性的物理功能和化學(xué)功能。只要嚴(yán)格控制上述各道制作工藝的質(zhì)量，才能夠延伸光纜的運(yùn)用壽數(shù)。