Optik tolali kabellarning xizmat muddatini uzaytirish
Optik tolali kabelning xizmat qilish muddatini 20 yildan ko'proq vaqt davomida qanday ta'minlash mumkin
Uzoq masofali optik aloqa tizimlarida optik tolali uzatish xususiyatlari uzoq muddatli barqarorlik bo'lishi kerak, ayniqsa uzoq masofaga ko'milgan tolali optik kabel va suv osti simi tizimlari, uzoq umr optik tolali kabelga yuqori talablarni qo'yadi. Umuman olganda, quruqlikdagi kabelning ishlash muddati va 20 yildan ortiq xavfsiz foydalanish umidi bor, suv osti kemasi esa xizmat muddatini 25 yilgacha yaxshilashi kerak va 10 yil ishlamay qolishi o'rtasidagi o'rtacha vaqt talab etiladi. Shuning uchun, kabelning xizmat muddatini qanday qilib boyitish, optik tolali kabelni to'g'ri ishlatish, odamlar xizmat qilish muddatini qanday uzaytirish haqida suhbat davomida kabelning tuzilish jihatlaridan tortib, odamlarni qiziqtirgan muhim texnik masaladir. kabel.
Optik tolali kabelning ishlashiga uchta omil ta'sir qiladi
Optik tolalar bu materialning eng muhim tarkibiy qismlaridan biri bo'lib, kabelning xizmat qilish muddatini yaxshilash, eng asosiysi optik tolaning xizmat muddatini yaxshilashdir.
Optik tolaning xizmat qilish muddatiga ta'sir ko'rsatadigan asosiy omillar quyidagilar:
1. Yuzaki mikrokreklarning mavjudligi va kengayishi
2. Tola va ishqalanish yuzasida suv bug 'molekulalarining atmosferasi;
3. Uzoq muddatli ta'sirlardan qolgan kabel yotqizish uchun asossiz stress va boshqalar.
Shu sabablarga ko'ra, kvarts shishasiga asoslangan optik tolali mexanik chidamlilik pasaygan, pasayish asta-sekin o'sib borgan va nihoyat, tolali uzilishgacha, kabelning umr ko'rish muddati o'tgan. Tola yuzasida doimo mikro yoriqlar paydo bo'ladi, atmosferada sekin sekin o'sish yuz beradi, yoriq kengayishda davom etadi va tolaning mexanik quvvatining asta-sekin pasayishi kuzatiladi. Masalan, 125 mm diametrli kvarts tolasi, kelajakda uch yillik sekin o'zgarishdan so'ng, 180 kpsi (1530 g kuchlanish kuchiga teng) tolaning kuchlanish kuchi 60kpsi (510g kuchlanish kuchiga teng) pasaydi. Elyafning mexanik quvvatini pasaytirish printsipi tufayli yuzaga keladigan bunday sekin o'zgarishlar: tolaning sirtidagi mikro yoriqlar (yoki nuqsonlar) tashqi siqilish sharoitida singan zudlik bilan bo'lmaydi, faqat stress yorilishning kritik qiymatiga yetganda, tolalar hosil bo'ladi. tanaffus. siliyali tolalar kritik qiymatdan past bo'lgan doimiy stressga duchor bo'lganda, sirt yoriqlari asta-sekin kengayadi, yoriq sinishi chuqurligining chuqurligi, bu tolaning mexanik kuchini buzish jarayoni. Kvarts optik tolasining mexanik kuchining pasayishi eroziya va suv bug'lari molekulalarining birgalikdagi harakati ostida suv va atmosfera muhitining stressidan kelib chiqadi.
Optik tolaning xizmat qilish muddatini uzaytirish usuli
Vakuumli muhitda tolalar, suv molekulalari yo'qligi sababli, stres eroziya sodir bo'lmasligi uchun, N ning charchoq parametrlari eng yuqori qiymatga ega, tolalar esa eng yuqori kuchga ega, agar quvvat kuchlilik kuchi bo'lsa Si deb nomlangan inert tolalar. Foydalanish muhitidagi tolalar va ts ning xizmat qilish muddati va stressning inert tolalari Si intensivligi o'rtasida quyidagi bog'liqlik bor: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi, ikkinchisi yuqoridagi formulaning doimiyidir. , doimiy stress σ ga duchor bo'lganida, tolaning xizmat qilish muddati va t toliqishi ts n faqat N parametrini belgilaydi, N ning qiymati qanchalik katta bo'lsa, optik tolalar ts ning umri uzoqroq bo'ladi.
Shuning uchun optik tolaning xizmat qilish muddatini ikki yo'l bilan yaxshilash:
Birinchidan, n charchoq parametri o'rnatilganda, optik tolaning xizmat qilish muddati faqat ts stress σ ga ta'sir qiladi va shuning uchun optik tolaga kiritilgan stressni kamaytirish optik tolaning ishlash muddatini yaxshilashdir. Odamlar tolalar yuzasida optik tolalarni hosil qilganda, kuchlanish kuchiga qarshi kurashish uchun siquvchi stressni hosil qilishadi, kuchlanish kuchini imkon qadar kichikroq darajaga tushiring va shu bilan optik tolalarni ishlab chiqarish texnologiyasi bo'yicha siqilgan stressni keltirib chiqaradi.
Stress tolasi σa, t1 umri stres tolasiga bardosh beradigan bo'lsa, siqish stressi σR bo'lsa, tolaning umri t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
Ulardan (a-σR) tolalar haqiqiy aniq stresslarga bardosh bera oladilar. Taklif qilinadigan narsa: umr bo'yi cho'ziladigan optik tolali siquvchi siqilish. So'nggi yillarda ba'zi odamlar kvartsli GeO2 bilan ishlangan tolali sirtni siqish qatlamini qilmoqdalar, bu kvarts optik tolali TiO2 qoplamasi yordamida amalga oshirildi, tolaning o'ziga tortish kuchi 50kpsi dan 130kpsi gacha ko'tarildi (keskinlik kuchi 430 g dan 1100g gacha ko'tarildi), n = 20 ～ 25 dan n = 130 ga ko'tarilgan optik tolali statik charchoq.
Ikkinchidan, statik charchoq parametrini yaxshilash n optik tolalar tolaning xizmat qilish muddatini yaxshilash. Shu sababli, optik tolalarni, kvarts tolalarini ishlab chiqarishda odamlar o'zlarini atmosferani kesib tashlashga harakat qilishadi, shunda atmosfera muhitidan n material parametrlarining mumkin bo'lgan qiymati atrof-muhitdan tolalar materialining parametrlariga qadar n qiymatini yaratishi mumkin. katta bo'lib qoladi va natijada "muhrlash texnologiyasi" tolasining yuzasi paydo bo'ladi.
So'nggi o'n yil ichida optik tolani ishlab chiqarishda "muhrlash texnologiyasi" dan foydalanish katta yutuqlarga erishdi. Metall qoplamali material bilan metall oksidlari, noorganik karbidlar, noorganik nitritlar, karbidlar, azot oksidi va CVD bilan biriktirilgan amorf uglerod. Metall qoplama qatlamining qoplama qatlamining tuzilishi organik qoplama qatlamining rivojlanishiga qadar yagona muhrlangan qoplama qatlami tomonidan kompozit qoplama qatlamining tuzilishi bilan birlashtirilgan, yanada amaliy qo'llanilishning tolali qiymati, tolaning optik xususiyatlari, mexanik xususiyatlari va charchoqqa chidamliligi. yaxshilandi.
Masalan:
1. Metall qoplangan optik tolalar: alyuminiy bilan qoplangan optik tolalar suvga cho'ktirilgan 1Gpa (150kpsi) kuchlanish sinoviga bardosh bera oladi, foydalanish uchun 350 of haroratda, umr ko'rish davomiyligi 10 yil.
2. Metall oksidlari va boshqa noorganik tolalar: C4H10 bilan qoplangan va tolalar yuzasiga yotqizilgan SiH4 Si0.21O0.22C0.77 sızdırmazlık qoplama qatlami organik qatlam bilan qoplangan, tolaning n qiymati 256 ga teng.
3. Bor nitridi tolasining qoplama qatlami bilan muhrlanganidek: 200 kpsi kuchlanishni bardosh bera oladi, n qiymati 100 va undan ko'pga ko'tarilishi mumkin. Yana bir misol, muhrlangan TIC 400 ~ 500kpsi tolasi 100 ℃ suvga chidamli.
4. Muhrlangan uglerodli uglerodli optik tolalar: noorganik qoplama materiali, amorf uglerod qoplamasi qatlami nafaqat tolali optik xususiyatlarga ega va ta'sirning mexanik kuchi ozgina zarar etkazadi va mukammal suvga chidamlilik xususiyatlarini va vodorodga qarshilik ko'rsatdi. Ushbu texnologiya sanoat ishlab chiqarishidan kelib chiqdi. Elyaflarning odatiy valentlik kuchi 500-600kpsi, dinamik n qiymati 350 dan 1000 gacha. 25 yildan so'ng xona haroratida uglerod tolasi penetrasyon qoplamali vodorod faqat oddiy toladir 1/10000; optik tolali kabelda ushbu tolalar vodorod bosimining normal tolaga nisbatan 100 baravar yuqori bo'lishiga imkon beradi. Ushbu optik tolali kabelni mos ravishda yoki yuqori harorat sharoitida kamaytirish mumkin.
"Stress qoplamasi qatlami" va "qoplamani yopish usuli" yordamida tolaning sirt o'sishi quyidagi formula bilan kiritilishi mumkin: t2 / t1 = 19.36 × 10IRσa7 formulasi, σa - qo'llaniladigan stress yoki stress. T2 / t1 munosabati bilan hisoblash mumkin bo'lgan Σa. Bunday tolalar 40 yilgacha xizmat qiladi va suv osti kabellari va harbiy aloqa uchun ishlatilishi mumkin.
Ba'zi bir boshqa tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, doping agenti sifatida germaniy (GeO2) va ftor (F) yordamida optik tolani ishlab chiqarish, fosforsiz (P2O5) dopant sifatida ishlatish, chunki fosfor "suv (H2O)" yaxshi, tolasi namlikka moyil. , yadro ichki P-OH aloqasining assimilyatsiya kuchayishiga olib keladi, tolalar asta-sekin o'zgarib boradi. Fosfor aralash materiallari bilan yo'q qilish uchun optik tolaning uzoq umr ko'rish muddati.
Ishlab chiqarish jarayonida qoldiq stresslarni kamaytirish uchun namlik o'tkazmaydigan simga e'tibor bering. Birinchisi, simi yadrosining dizayni, qoldiq stressni oldini olish uchun bo'shashmasdan tuzilishdan foydalanganingizga ishonch hosil qiling, oqilona uzunlikni tanlamoqchi bo'lganimda simli kabel, lekin ayni paytda valentlik ta'sirini kamaytirishi mumkin; simi yadrosida neft jeli bilan to'ldirilgan, maqsadi - suv o'tkazmaydigan, antidrogen vodorodli birikma (ifloslangan suyuqlik). plastmassa qoplangan po'latdan, alyuminiydan namlikka, kabelning lateral bosimga chidamliligi, kuchlanish sig'imini oshirish; Kabel yadrosidagi ba'zi fabrikalar simi yadrosining uzunlamasına suvga kirishini oldini olish uchun issiq eritilgan yopishqoq suvni to'sib qo'yish qatlamini qo'shish uchun bir metr masofada joylashgan; Kabel yadro elementining mustahkamligi uchun materialning kichik chiziqli kengayish koeffitsientini tanlash, maqsadi tashqi zo'riqishni bartaraf etadigan tolani himoya qilishdir. Va nihoyat shuni ta'kidlash kerakki, har bir ishlab chiqarilgan tola xom ashyosining o'zi 30 yildan ortiq umr ko'rishi, fizikaviy xususiyatlar va kimyoviy xususiyatlarning yuqori barqarorligiga ega bo'lishi kerak. Faqat yo'lning ishlab chiqarish jarayonining sifatini qat'iy nazorat qilish orqali u kabelning umrini uzaytirishi mumkin.
