Milyen anyagokból készülnek az optikai kábelek? Teljes rétegenkénti útmutató

Száloptikai kábelek Több, egymással összedolgozott, precízen megtervezett anyagból készülnek: ultratiszta szilikaüveg vagy műanyag mag, amely fényjeleket hordoz, üveg vagy polimer burkolóréteg, amely visszaveri a fényt a magba, egy vagy több UV-keményített akrilát polimer védőbevonat, valamint szilárdsági elemekből, puffercsövekből és polietilén vagy PVC köpenyből álló külső kábelszerkezet. Minden anyagot meghatározott optikai, mechanikai és környezeti tulajdonságok alapján választanak ki, amelyek együttesen határozzák meg a kábel teljesítményét, tartósságát és alkalmasságát a különböző telepítési környezetekhez.

Megértés milyen anyagokból készülnek az optikai kábelek nélkülözhetetlen a hálózati infrastruktúrát meghatározó mérnökök, a kábeleket kezelő és összekötő technikusok, valamint a hosszú távú, adatközponti vagy kültéri telepítés kábeltípusait összehasonlító beszerzési menedzserek számára. Ez az útmutató minden réteget és anyagot részletesen lefed – teljesítményadatokkal, összehasonlításokkal és gyakorlati kiválasztási útmutatásokkal.

A mag: ultra-tiszta szilícium-dioxid üveg és műanyag alternatívák

A mag az optikai kábel központi, fényvezető eleme, optikailag legkritikusabb eleme az egész szerkezetben. A szabványos távközlési minőségű szálak esetében a mag rendkívül nagy tisztaságú olvasztott szilícium-dioxid-üvegből (szilícium-dioxid, SiO2) készül, amelynek tisztasága meghaladja a 99,9999%-ot – ez sokkal tisztább, mint az ablaküvegek vagy más alkalmazásokban használt optikai lencsék.

Szilikaüveg mag: az iparági szabvány

A szilikaüveg a domináns maganyag, mivel a lehető legalacsonyabb optikai csillapítást (jelveszteséget) kínálja a távközlésben használt hullámhosszokon. A szilícium-dioxid üvegszál elméleti minimális csillapítása hozzávetőlegesen 0,148 dB/km 1550 nm hullámhosszon – ez a fizikai határ Rayleigh-szórási határként ismert. A kereskedelemben kapható egymódusú szál 0,18–0,20 dB/km csillapítási értéket ér el 1550 nm-en a gyártás során, ami megközelíti ezt az elméleti minimumot.

A fény vezetéséhez szükséges törésmutató-különbség létrehozásához a szilícium-dioxid magot kis mennyiségű germánium-dioxiddal (GeO2) adalékolják, jellemzően 3-10 mol% koncentrációban. A germánium adalékolás a mag törésmutatóját a környező burkolat törésmutatója fölé emeli, létrehozva a teljes belső visszaverődési állapotot, amely befogja és elvezeti a fényt a szál tengelye mentén. A speciális szálakban használt egyéb adalékanyagok közé tartozik a foszfor-pentoxid (P2O5) és az alumínium-oxid (Al2O3) a specifikus törésmutató-profil kialakításához.

Magátmérő különbségek: Egymódusú vs. Multimódusú

Az üvegmag fizikai mérete jelentősen eltér a két fő száltípus között:

• Egymódusú optikai szál (SMF): A mag átmérője 8-10 mikrométer. A rendkívül kicsi mag csak egyféle fény terjedését teszi lehetővé, kiküszöbölve a modális diszperziót, és 40 km-es vagy annál nagyobb átviteli távolságot tesz lehetővé a távközlési hálózatok erősítési pontjai között.
• Multimódusú optikai szál (MMF) – OM1/OM2: A mag átmérője 62,5 mikrométer (OM1) vagy 50 mikrométer (OM2). A nagyobb mag lehetővé teszi több fénymód egyidejű terjedését, korlátozva a sávszélességet a modális szórással, de egyszerűbbé és olcsóbbá teszi az igazítást és a csatlakozást.
• Multimódusú optikai szál (MMF) – OM3/OM4/OM5: 50 mikrométeres magátmérő optimalizált fokozatos törésmutató-profillal, amely részben kompenzálja a modális diszperziót, lehetővé téve a 100 Gbps adatátviteli sebességet 100 méteres távolságig (OM4) adatközponti alkalmazásokhoz.

Műanyag optikai szál (POF) maganyaga

Rövid távú, alacsony költségű alkalmazásokhoz, műanyag optikai szál polimetil-metakrilát (PMMA) magot használ – ugyanazt az akrilüveget, mint az átlátszó kijelzőpaneleknél és ablakoknál. A PMMA-magos POF csillapítása sokkal nagyobb (jellemzően 150–200 dB/km 650 nm-en) a szilícium-dioxid szálhoz képest, ami körülbelül 50–100 méterre korlátozza a hasznos átviteli távolságokat. A PMMA szál nagy magja (jellemzően 980 mikrométer 1000 mikrométeres teljes átmérőben) és rugalmassága azonban praktikussá teszi az autóipari infotainment hálózatokban, otthoni világításban és ipari szenzoralkalmazásokban, ahol a szilícium-dioxid szál törékenysége és kis magja beállítási és kezelési nehézségeket okoz.

A perfluorozott polimer (PF polimer) magos műanyag szál, amelyet néha osztályozott indexű műanyag optikai szálnak (GI-POF) is neveznek, lényegesen alacsonyabb, körülbelül 10–50 dB/km-es csillapítást és nagyobb sávszélességet ér el, áthidalva a szabványos POF és a szilícium-dioxid szál közötti teljesítménybeli különbséget a helyiségek hálózati alkalmazásokhoz akár 300 méterig.

A burkolat: üveg, amely a teljes belső visszaverődés révén vezeti a fényt

A burkolat a magot körülvevő üveg vagy műanyag réteg, amely a második legkritikusabb optikailag kritikus anyag optikai kábel . Egyetlen optikai funkciója az, hogy valamivel alacsonyabb törésmutatóval rendelkezzen, mint a magé, így a kritikus szögnél nagyobb szögben a magburkolat határát becsapó fény teljes belső visszaverődésen megy keresztül, és a szál mentén elvezeti, nem pedig a környező anyagba szökik.

Tiszta szilícium-dioxid burkolat

A legtöbb szabványos egymódusú és többmódusú távközlési szálban a burkolat tiszta (adalékolatlan) szilícium-dioxid-üvegből készül, amelynek törésmutatója körülbelül 1,444 1550 nm-en. A germániummal adalékolt mag törésmutatója valamivel magasabb, körülbelül 1,447–1,452, az adalékanyag-koncentrációtól függően, így a 0,2–0,35%-os törésmutató-különbség (delta), amely meghatározza a szál numerikus apertúráját és fényelfogadási szögét.

A távközlési minőségű szálak szabványos burkolatának külső átmérője pontosan 125 mikrométer – ez a globális szabvány plusz-mínusz 1 mikrométeres mérettűréssel. Ez a szabványos átmérő lehetővé teszi a különböző gyártóktól származó szálak megbízható összeillesztését és csatlakoztatását az ipari szabványnak megfelelő csatlakozókkal és toldóberendezésekkel.

Fluorral adalékolt burkolat

Egyes szálkialakítások – különösen a diszperziós eltolt alkalmazásokban használt, nyomott bevonatú egymódusú szálak – fluorral adalékolt szilícium-dioxidot használnak a belső burkolathoz. A fluoradalékolás a tiszta üveg törésmutatója alá csökkenti a szilícium-dioxid törésmutatóját, lehetővé téve olyan összetett törésmutató-profilok tervezését (például W-profil vagy árok-asszisztált szerkezetek), amelyek javítják a hajlítási veszteséget, kiiktatják a nem kívánt magasabb rendű módokat és csökkentik a diszperziót. Fluorral adalékolt burkolat található a hajlításra érzéketlen szálban (ITU-T G.657 szabvány), amelyet az otthoni szálas (FTTH) rendszerekben használnak, ahol elkerülhetetlenek a sarkok körüli szűk hajlítások és a kis vezetékekben.

Bevonat: UV-re keményedő akrilát polimer rétegek

A 125 mikrométeres üvegburkolatot közvetlenül körülveszi egy kétrétegű polimer bevonat, amelyet a szálhúzási folyamat során alkalmaznak – ez az első védőréteg, amelyet a szál az előformából való kihúzás után kap. Ez a bevonat az üvegszál elsődleges mechanikai védelme, és nincs optikai funkciója.

Elsődleges bevonat: puha belső réteg

Az elsődleges bevonat egy puha, alacsony modulusú UV-re keményedő akrilát polimer, amelyet közvetlenül az üvegfelületre visznek fel, körülbelül 190-200 mikrométer külső átmérővel. Alacsony Young-modulusa (általában 0,5–1,0 MPa) lehetővé teszi, hogy tompítsa az üveget a mikrohajlítási feszültségtől – a felületi egyenetlenségek vagy a szálra ható oldalirányú nyomás okozta apró deformációktól, amelyek egyébként növelnék a csillapítást. Az elsődleges bevonat emellett megvédi az érintetlen üvegfelületet a nedvességtől, ami feszültségkorróziós repedést (más néven statikus kifáradást) indítana el, ami idővel fokozatosan gyengíti a szilícium-dioxid szálat.

Másodlagos bevonat: kemény külső réteg

A másodlagos (külső) bevonat egy keményebb, nagyobb modulusú UV-re keményedő akrilát polimer, amelyet az elsődleges bevonatra visznek fel, így a bevont szál teljes átmérője eléri a szabványos 245-250 mikrométert. Nagyobb merevsége (modulusa jellemzően 50-100 MPa) ellenáll a kopásnak, a kezelési sérüléseknek és azoknak a radiális erőknek, amelyek egyébként összenyomnák a puha primer bevonatot és mikrohajlítási veszteségeket okoznának. A másodlagos bevonat UV-stabil színezékekkel is pigmentált a szálak azonosítása érdekében – a TIA-598 színkódolási szabvány 12 szabványos színével, amelyeket a szalagos és többszálas kábelekben használnak.

Speciális bevonóanyagok zord környezetekhez

• Poliimid bevonat: A 300°C-ig terjedő magas hőmérsékletű alkalmazásoknál (például olajkutak érzékelésénél és űrrepülésnél) a szabványos akrilát bevonatokat rétegenként 5–7 mikrométeres vékony rétegben felvitt poliimid (PI) bevonatokkal helyettesítik. A poliimid bevonatú szál külső átmérője mindössze 155 mikrométer, ami szorosabb csomagolást tesz lehetővé a fúrószerszámokban és a repülőgépes vezetékkötegekben.
• Hermetikus szénbevonat: Az üvegfelületre az akrilát bevonat előtt lerakott ultravékony amorf szénréteg (0,02–0,05 mikrométer) teljes nedvességgátat biztosít hidrogénben gazdag környezetekben, például tenger alatti kábeleknél és bizonyos kémiai érzékelési alkalmazásoknál. A szén-hermetikus rostok hidrogén-öregedési vesztesége 0,01 dB/km alatt van 25 év tenger alatti szolgálat után.
• Ormocer (organikusan módosított kerámia) bevonat: Hibrid szerves-szervetlen polimer bevonat, amely kiváló sugárzásállóságot kínál a nukleáris létesítményekben és az űrben található száloptikai rendszerekben, ahol a hagyományos akrilát bevonatok gyorsan lebomlanak az ionizáló sugárzás hatására.
• Alacsony füsttartalmú, nulla halogén (LSZH) külső bevonatok: Az adatközpontokban és beltéri plenáris alkalmazásokban használt szálas szalagkötegekhez LSZH-kompatibilis akrilát mátrix anyagokat használnak, amelyek minimális mérgező füstöt és nem halogén vegyületeket termelnek tűznek kitéve.

Száloptikai kábel maganyagai összehasonlítva: szilikaüveg vs. műanyag

A szilikaüveg és a műanyag a két alapvető anyagválasztás a száloptikai kábelekhez. Az alábbi táblázat összehasonlítja teljesítményüket a legfontosabb optikai, mechanikai és alkalmazási kritériumok szerint.

1. táblázat: Az optikai kábelekben használt szilícium-dioxid üveg és műanyag maganyagok összehasonlítása nyolc teljesítmény- és alkalmazási kritérium szerint.

Kábelszerkezeti anyagok: szilárdsági tagok, puffercsövek és köpenyek

A szálon kívül a külső kábelszerkezet több további anyagrétegből áll, amelyek megvédik az érzékeny üvegszálat a mechanikai igénybevételtől, a nedvességtől, a rágcsálóktól, a zúzódástól és az UV-sugárzástól a telepítés során és a kábel 20-25 éves tervezési élettartama alatt. Minden szerkezeti elem speciális védőtulajdonságok alapján kiválasztott anyagokból készül.

Erősségű tagok: aramidszál, üvegszál és acél

A szilárdsági elemek viselik a kábelre fektetett húzóterhelést a telepítés és az üzem közbeni hőmérséklet-ciklusok során, megvédve az optikai szálat a megnyúlástól (ami növeli a csillapítást és törést okozhat). A felhasznált három fő szilárdsági elem anyaga optikai kábel construction a következők:

• Aramidszálas fonal (Kevlár típusú): A beltéri és patch kábelek legszélesebb körben használt erősítő eleme. Az aramidszál szakítószilárdsága körülbelül 3600 MPa, Young-modulusa pedig 70–125 GPa – nagyjából ötször erősebb, mint az azonos tömegű acélé. A szabványos patch zsinórok 150-300 denier aramid fonalat tartalmaznak; az elosztókábelek nehezebb, 1420–2840 denier előfonatokat használnak. Az aramid nem vezető (fontos az elektromos szigeteléshez), és alacsony a hőtágulása, így a szálak feszültsége semleges a hőmérséklet-változások során.
• Üvegszállal megerősített műanyag (FRP) rúd: A laza csöves kültéri kábelek központi szilárdsági elemeként egy központi FRP rudat (általában 0,5–3 mm átmérőjű) használnak. Az FRP nagy nyomószilárdságot kínál (ellentétben az aramiddal, amely összenyomódik), így alkalmas olyan kábelekhez, amelyeknek ellenállniuk kell a nyomóerőknek földbe fektetett vagy csatornarendszerben. Az FRP rudak szakítószilárdsága 1000–1500 MPa, és az aramidhoz hasonlóan nem vezetőképesek.
• Acélhuzal és acélszalag: Acél szilárdságú elemeket használnak önhordó légkábelekben (ADSS és 8-as ábrák), páncélozott kábelekben a közvetlen betemetéshez és tenger alatti kábelekben. Az acél biztosítja a legnagyobb szakítószilárdságot – egy 6 mm-es acélhuzalszál 20 kN feletti húzóterhelést is elbír –, de megnöveli a súlyt, és elektromos kötést és földelést igényel az elektromos vezetékek közelében. A korróziónak való kitettségtől függően horganyzott acélt vagy rozsdamentes acélt használnak.

Puffer csövek: PBT, PVDF és polipropilén

A puffercsövek üreges hengeres szerkezetek, amelyek a kábelen belül egyes optikai szálakat vagy szálszalagokat tartalmaznak és védenek. Két funkciót látnak el: megvédik a szálakat az oldalirányú nyomástól, és szabályozott hőtágulási puffert biztosítanak, amely megakadályozza, hogy a szálak feszültségbe kerüljenek a kábel hideg hőmérsékletű zsugorodása során. A puffercső leggyakoribb anyagai a következők:

• Polibutilén-tereftalát (PBT): Az ipari szabvány anyaga kültéri kábelek laza csövek puffercsövéihez. A PBT kiváló méretstabilitást biztosít a hőmérsékleten (-40-70 °C), alacsony nedvességfelvételt (kevesebb, mint 0,1%), jó vegyszerállóságot és 0,3-0,6 mm-es falvastagságot, amely jelentős ütésállóságot biztosít. A PBT csöveket jellemzően vízzáró géllel (tixotróp szénhidrogén gél) vagy száraz vízzáró szalaggal töltik meg, hogy megakadályozzák a nedvesség bejutását.
• PVDF (polivinilidén-fluorid): Beltéri kábelekhez és durva vegyi környezetekhez használható szűk pufferkonstrukcióban. A PVDF kiváló ellenálló képességet biztosít az UV-sugárzással, lánggal és vegyszerek széles skálájával szemben, így alkalmas ipari helyiségek kábelezésére és beltéri telepítésekhez. A PVDF tömör pufferbevonatokat 900 mikrométer külső átmérővel közvetlenül a 250 mikrométeres bevont szálra hordják fel.
• Polipropilén (PP): Alacsonyabb költségű alternatíva a PBT-hez néhány rövid távú elosztókábel-alkalmazáshoz, különösen a beltéri-kültéri hibrid kiviteleknél. A PP-nek valamivel alacsonyabb a méretstabilitása, mint a PBT-nek magasabb hőmérsékleten, de kiváló vegyszerállóságot és jó feldolgozási jellemzőket kínál a nagy sebességű kábelgyártáshoz.

Vízzáró anyagok: gél, szalag és por

A víz behatolása az egyik elsődleges oka a száloptikai kábelek meghibásodásának az eltemetett és közvetlenül eltemetett rendszerekben. A vízzárás három megközelítését alkalmazzák, amelyek mindegyike külön anyagrendszerrel rendelkezik:

• Szénhidrogén töltőgél: A laza csöves kábelek hagyományos vízzárásánál tixotróp petróleum alapú gélt használnak, amely kitölti a puffercsövet és a csövek közötti hézagokat. A gél elég folyékony marad ahhoz, hogy lehetővé tegye a rostok mozgását a tubusban, de elég viszkózus ahhoz, hogy megakadályozza a víz vándorlását. A géllel töltött kábelek speciális gél-tisztítási eljárást igényelnek a toldás és lezárás során.
• Szuperabszorbens polimer (SAP) szalag és fonal: A száraz, vízzel blokkolt kábelek SAP-bevonatú szalagokat vagy fonalakat használnak, amelyek vízzel érintkezve gyorsan megduzzadnak (saját súlyuk akár 400-szorosát is felszívják), megakadályozva a víz vándorlását a petróleum gél zűrzavara nélkül. Az SAP-alapú vízblokkolás most uralja az új kábelterveket a könnyebb kezelhetőség és a petrolgéllel szembeni környezetvédelmi preferenciák miatt.
• SAP por puffercsövekben: Egyes kábelkialakítások a puffercsövekbe beszórt SAP-port tartalmazzák elsődleges vízelzáró mechanizmusként, így a szárazblokk-konstrukció könnyű súlya érhető el, egyszerűbb gyártás mellett, mint az SAP szalagos tekercselés.

Páncélrétegek: hullámacél, alumínium és polietilén

A páncélozott optikai kábelek fémes vagy dielektromos páncélrétegeket tartalmaznak a mag és a külső köpeny között, hogy ellenálljanak a zúzódásnak, a rágcsálók támadásának és a mechanikai behatásoknak. A három fő páncéltípus a következő:

• Hullámos acélszalag (CST) páncél: Egy hosszirányban felvitt hullámos acélszalag (általában 0,15–0,25 mm vastag), amely egy belső polietilén köpenyhez van kötve. A CST páncél kiváló ütésállóságot biztosít (általában 3000–4000 N/100 mm névleges értékkel) és rágcsálóállóságot biztosít a közvetlenül eltemetett kábelekhez olyan területeken, ahol ismert rágcsálóaktivitás.
• Hullámos alumínium szalag: Tengeralattjáróban és néhány közvetlen betemetett kábelben használják, ahol az alumínium kisebb súlya az acélhoz képest előnyös. Sós vizes környezetben az alumínium is jobban ellenáll a korróziónak.
• Reteszelt páncél: A kábel körül spirálisan tekercselt horganyzott acélhuzalok rugalmas páncélzatot biztosítanak a beltéri-kültéri felszállóvezetékekhez, amelyek a rágcsálókkal szembeni ellenállást és a kanyarokban történő telepítés rugalmasságát is megkövetelik.

A külső kabát anyaga: polietilén, PVC, LSZH és PVDF

A külső kabát az első védelmi vonal a fizikai sérülések, UV-sugárzás, nedvesség, vegyszerek és szélsőséges hőmérsékleti viszonyok ellen. A kabát anyagának megválasztása jelentős hatással van a tűzbiztonságra, a környezeti megfelelőségre, a telepítés egyszerűségére és a hosszú távú tartósságra.

2. táblázat: A száloptikai kábelekben használt külső köpenyanyagok összehasonlítása az UV-állóság, a lángbesorolás, a hőmérséklet-tartomány, a füsttoxicitás és a tipikus telepítési környezet alapján.

Hogyan készül a száloptikai üveg: az előforma és a rajzolási folyamat

Megértés what optikai kábels are made of nem teljes anélkül, hogy megértené, hogyan készül az ultra-tiszta szilícium-dioxid üveg – ez a folyamat éppoly figyelemre méltó, mint a szál optikai teljesítménye.

Előforma gyártás

Az optikai szál egy üveg előformaként kezdődik – ultratiszta szilícium-dioxidból készült tömör rúdként, körülbelül 1 méter hosszú és 80–160 mm átmérőjű –, amely nagy méretekben tartalmazza a magot borító törésmutató-struktúrát. A legszélesebb körben alkalmazott előformagyártási eljárás a módosított kémiai gőzleválasztás (MCVD), amelyben a szilícium-tetraklorid (SiCl4) és a germánium-tetraklorid (GeCl4) gőzeit forgó szilícium-dioxid csőben oxidálják 1500–1900 °C-on, így egymás után adalékolt és adaléktalan üvegrétegeket raknak le. Az Outside Vapor Deposition (OVD) és a Vapor Axial Deposition (VAD) olyan alternatív eljárások, amelyeket a különböző gyártók alkalmaznak nagyobb leválasztási sebesség és nagyobb előformaméret elérése érdekében.

Fiber rajz

Az előformát függőlegesen betáplálják egy húzókemencébe, ahol a hegyét körülbelül 2000 °C-ra melegítik fel - közvetlenül a szilícium-dioxid lágyulási pontja alá -, és egy vékony szálat 10-25 méter/s sebességgel húznak lefelé. Amint a szál kilép a kemencéből és lehűl, áthalad az UV-térhálósító kamrákon, amelyek a kétrétegű akrilát bevonatot felviszik és megkeményítik, majd egy felvevődobra kerülnek. A teljes folyamat az előforma csúcsától a bevont szálig pontosan ellenőrzött atmoszférában zajlik, hogy megakadályozzák a felületi szennyeződést, amely csökkentené a szál szilárdságát. A húzott szál szakítószilárdságát folyamatosan online, 1%-os igénybevétellel (körülbelül 0,7 GPa) ellenőrzik, hogy garantálják a kész kábel minimális szakítószilárdságát.

Gyakran ismételt kérdések az optikai kábelek anyagaival kapcsolatban

1. kérdés: Üvegből vagy műanyagból készült az optikai kábel?

A legtöbb távközlési és adathálózati optikai kábel szilikaüveg maggal és burkolattal készül. Műanyag optikai szál (POF) létezik, és PMMA- vagy perfluorozott polimer magot használ, de a beépített szál kis részét teszi ki világszerte – elsősorban az autóipari, dekorációs és rövidtávú érzékelőalkalmazásokban. Amikor az emberek "optikai kábelre" utalnak egy hálózati vagy internetes infrastruktúra összefüggésében, akkor szinte mindig üvegmagos szilícium-dioxid szálra gondolnak.

2. kérdés: Miért használnak szilikaüveget optikai kábelekhez más anyagok helyett?

A szilikaüveget azért használják, mert a távközlésben használt hullámhosszokon (1310 nm és 1550 nm) ez éri el a legalacsonyabb optikai csillapítást. 0,18–0,20 dB/km csillapítása lehetővé teszi, hogy a jelek 40 km-re vagy még tovább is továbbítsanak erősítés nélkül. Nincs más szilárd átlátszó anyag, amely megközelíti ezt a teljesítményt ezeken a hullámhosszokon. A szilícium-dioxid emellett kiváló kémiai stabilitással rendelkezik, nem higroszkópos, rendkívül egyenletes szálakká húzható, optikai tulajdonságai pedig több évtizedes kutatás és kereskedelmi gyártás után jól ismertek.

3. kérdés: Mi van az optikai kábel védőburkolatában?

Egy tipikus laza csöves kültéri optikai kábel külső köpenyében található: egy központi FRP vagy acél szilárdságú rúd, több színkódolt PBT puffercső (mindegyik 6-12 színkódolt optikai szálat tartalmaz vízzáró gélben vagy SAP szalaggal van körülvéve), aramidszálas fonal vagy további acélhuzalos szilárdságú elemek körbevonatolva, acélhuzal szilárdságú elemekkel körbekötve. szalagot a csőköteg és a külső köpeny közé. A beltéri feszes pufferkábelek egyszerűbb felépítésűek: mindegyik szálon egy 900 mikrométeres PVDF vagy nylon tömör pufferréteg található közvetlenül a 250 mikrométeres bevonat felett, a külső köpeny alatt pedig aramid fonalszilárdságú elemek.

4. kérdés: Mennyire tiszta az üveg az optikai kábelben?

A távközlési optikai kábelekben található szilícium-dioxid üveg a kereskedelmi forgalomban gyártott legtisztább anyagok közé tartozik. Az átmeneti fémek, például a vas, a réz és a króm teljes fémszennyeződés-tartalma 1 rész/milliárd (ppb) alatt van – olyan elemek, amelyek a távközlési hullámhosszokon elnyelik a fényt, és jelentősen növelnék a csillapítást. Ezt a 99,9999%-os SiO2-t meghaladó tisztasági szintet a kémiai gőzleválasztási eljárással érik el, amely során az üveget ultratiszta gáznemű prekurzorokból (99,9999%-nál nagyobb tisztaságú SiCl4-ből) építik, nem pedig természetes kvarcból, amely elkerülhetetlen ásványi szennyeződést tartalmaz.

Q5: Az optikai kábelek ellenállnak a kültéri időjárási viszonyoknak?

Igen, a kültéri besorolású száloptikai kábeleket kifejezetten úgy tervezték, hogy 20–25 éven át túléljenek UV-sugárzásnak, hőmérséklet-ciklusoknak, nedvességnek, szélterhelésnek és bizonyos esetekben rágcsálóknak vagy zúzódásnak. A fekete HDPE köpenyű kábelek kormot tartalmaznak (2–3 tömegszázalék), amely elnyeli az UV-sugárzást, és megakadályozza a polimerlánc lebomlását, amely idővel ridegséget és repedést okoz. A géllel töltött vagy szárazon blokkolt laza csöves konstrukció megakadályozza, hogy nedvesség jusson az üvegszálhoz, mivel a víz behatolása mechanikai igénybevétellel kombinálva felgyorsítja a szilícium-dioxid feszültségkorróziós kifáradását. A légi úton telepített kábeleknek ellenállniuk kell a jégterhelésnek és a szél által kiváltott vibrációs kifáradásnak is – a követelményeknek megfelelnek a megfelelő kábelhajlítási tervezés és a szilárdsági tagok mérete.

6. kérdés: Mi a különbség az LSZH és a PVC köpeny anyagai között?

A PVC (polivinil-klorid) köpenyek lángállóak és olcsók, de égéskor hidrogén-klorid (HCl) gázt és sűrű fekete füstöt bocsátanak ki – mérgező és korrozív zárt helyeken, például adatközpontokban, tranzit alagutakban vagy lakott épületekben. Az LSZH (Low Smoke Zero Halogen) köpenyek halogénmentes polimerekből készülnek (jellemzően poliolefin vegyületek ásványi alapú égésgátlókkal, például alumínium-trihidráttal), amelyek tűznek kitéve minimális füstöt és halogénsavgázokat nem termelnek. Az európai kábelszabványok (EN 50575) és számos nemzeti építési szabályzat ma már LSZH kábeleket ír elő középületekben, közlekedési infrastruktúrában és sűrűn lakott adatközponti környezetben. Az LSZH kábelek általában 15-30%-kal drágábbak, mint a hasonló PVC-köpenyű kábelek.

7. kérdés: Az optikai kábel köpenyének anyaga befolyásolja a jelátviteli teljesítményt?

Magának a köpeny anyagának nincs közvetlen hatása a szálon keresztüli fényáteresztésre, mivel a fény csak az üvegmagon és a burkolaton belül terjed. A köpeny anyaga azonban közvetve kétféleképpen befolyásolja az optikai teljesítményt: először is, a merevebb köpenyanyagok nagyobb oldalirányú erőket hatnak a szálkötegre, ami potenciálisan a mikrohajlítások által kiváltott csillapítás növekedését okozhatja, ha a puffercső vagy a szálbevonat kialakítása nincs optimalizálva; másodszor, szélsőséges hőmérsékleti körülmények között rossz méretstabilitású köpenyanyagok (különösen az alacsony hőmérsékleten jelentősen zsugorodó anyagok) nyomó- vagy húzófeszültséget okozhatnak a szálban, ha a kábel kialakítása nem biztosít megfelelő feszültségmentességet. A szabványos köpenyanyagokat használó, jól megtervezett kábelek megtartják meghatározott csillapítási teljesítményüket a teljes névleges üzemi hőmérséklet-tartományban.

Következtetés: Miért határozza meg az anyagválasztás a száloptikai kábel teljesítményét?

A válasz arra milyen anyagokból készülnek az optikai kábelek kifinomult, rétegenkénti mérnöki rendszert tár fel, amelyben minden anyag precízen van megválasztva: ultratiszta germániummal adalékolt szilícium-dioxid a maghoz, amely minimális veszteséggel vezeti a fényt, adalékolatlan vagy fluordal adalékolt szilícium-dioxid burkolat, amely létrehozza a teljes belső reflexiós határt, kétrétegű, UV-keményített akrilát struktúra, valamint a nedvességtől és a nedvességtől kifelé keményedő akrilát kábelek és mikroamid-bevonatok. tagok, PBT puffercsövek, vízzáró SAP anyagok, opcionális acél páncélzat és a telepítés tűzbiztonsági, UV-állósága, hőmérsékleti tartománya és környezeti követelményeihez igazodó köpeny keverék.

Minden anyagréteg pótolhatatlan szerepet játszik. Bármely alkatrész meghibásodása – membránrepedés a bevonatban, víz behatolása egy sérült köpenyen keresztül, vagy egy nem védett kültéri burkolat UV-sugárzása – veszélyeztetheti a teljes kábelkapcsolat teljesítményét vagy élettartamát. Hálózattervezők, telepítők és beszerzési mérnökök számára, akik megértik az alkotó anyagokat optikai kábels ez az alapja a helyes specifikációs döntések meghozatalának a telekommunikációs, adatközponti, ipari és speciális alkalmazások teljes skáláján.