Из каких материалов изготовлены оптоволоконные кабели? Полное пошаговое руководство

Оптоволоконные кабели состоят из нескольких тщательно разработанных материалов, работающих вместе: сердцевина из сверхчистого кварцевого стекла или пластика, передающая световые сигналы, слой стеклянной или полимерной оболочки, отражающий свет обратно в сердцевину, один или несколько слоев защитного покрытия из акрилатного полимера, отверждаемого УФ-излучением, и внешняя структура кабеля, состоящая из силовых элементов, буферных трубок и оболочки из полиэтилена или ПВХ. Каждый материал выбирается с учетом определенных оптических, механических и экологических свойств, которые в совокупности определяют характеристики, долговечность и пригодность кабеля для различных условий установки.

Понимание из каких материалов изготавливают оптоволоконные кабели необходим инженерам, определяющим сетевую инфраструктуру, техническим специалистам, работающим с кабелями и соединяющим их, а также менеджерам по закупкам, сравнивающим типы кабелей для прокладки на больших расстояниях, в центрах обработки данных или на открытом воздухе. В этом руководстве подробно рассматривается каждый слой и материал — с данными о производительности, сравнениями и практическими рекомендациями по выбору.

Ядро: сверхчистое кварцевое стекло и альтернативы пластику

Сердечник является центральным световедущим элементом оптоволоконного кабеля и наиболее оптически критичным компонентом всей конструкции. В стандартном волокне телекоммуникационного класса сердцевина изготовлена ​​из плавленого кварцевого стекла сверхвысокой чистоты (диоксид кремния, SiO2) с уровнем чистоты, превышающим 99,9999%, что намного чище, чем оконное стекло или оптические линзы, используемые в других приложениях.

Сердечник из кварцевого стекла: отраслевой стандарт

Кварцевое стекло является доминирующим материалом сердцевины, поскольку оно обеспечивает минимально возможное оптическое затухание (потерю сигнала) на всех длинах волн, используемых в телекоммуникациях. Теоретическое минимальное затухание волокна из кварцевого стекла составляет примерно 0,148 дБ/км при длине волны 1550 нм — физический предел, известный как предел рэлеевского рассеяния. Коммерческое одномодовое волокно достигает значений затухания 0,18–0,20 дБ/км при длине волны 1550 нм при производстве, приближаясь к этому теоретическому минимуму.

Чтобы создать разницу показателей преломления, необходимую для направления света, кварцевый сердечник легируют небольшими количествами диоксида германия (GeO2), обычно в концентрации 3–10 мол.%. Легирование германием повышает показатель преломления сердцевины выше показателя преломления окружающей оболочки, создавая состояние полного внутреннего отражения, которое улавливает и направляет свет вдоль оси волокна. Другие легирующие примеси, используемые в специализированных волокнах, включают пентоксид фосфора (P2O5) и оксид алюминия (Al2O3) для формирования профиля определенного показателя преломления.

Различия в диаметре сердечника: одномодовый и многомодовый

Физический размер стеклянной сердцевины значительно различается между двумя основными типами волокон:

• Одномодовое волокно (SMF): Диаметр сердцевины 8–10 микрометров. Чрезвычайно маленькая сердцевина позволяет распространяться только одной моде света, устраняя модовую дисперсию и обеспечивая дальность передачи 40 км и более между точками усиления в телекоммуникационных сетях.
• Многомодовое волокно (MMF) — OM1/OM2: Диаметр сердечника 62,5 микрометра (ОМ1) или 50 микрометров (ОМ2). Увеличенное ядро ​​позволяет одновременно распространять несколько световых мод, ограничивая полосу пропускания за счет модовой дисперсии, но упрощая и удешевляя выравнивание и соединение.
• Многомодовое волокно (MMF) — OM3/OM4/OM5: Диаметр сердцевины 50 микрометров с оптимизированным профилем градиентного показателя преломления, который частично компенсирует модовую дисперсию, обеспечивая скорость передачи данных 100 Гбит/с на расстояниях до 100 метров (OM4) для приложений центров обработки данных.

Материал сердцевины пластикового оптического волокна (POF)

Для недорогих приложений на коротких расстояниях пластиковое оптическое волокно использует основу из полиметилметакрилата (ПММА) — того же акрилового стекла, которое используется в прозрачных панелях дисплеев и окнах. POF с сердечником из ПММА имеет гораздо более высокое затухание (обычно 150–200 дБ/км при длине волны 650 нм) по сравнению с кварцевым волокном, что ограничивает полезные расстояния передачи примерно до 50–100 метров. Однако большая сердцевина волокна ПММА (обычно 980 микрометров при общем диаметре 1000 микрометров) и гибкость делают его практичным для автомобильных информационно-развлекательных сетей, домашнего освещения и промышленных датчиков, где хрупкость и маленькая сердцевина кварцевого волокна создают трудности с выравниванием и обращением.

Пластиковое волокно с сердцевиной из перфторированного полимера (PF-полимер), иногда называемое пластиковым оптическим волокном с градиентным преломлением (GI-POF), обеспечивает значительно более низкое затухание, примерно 10–50 дБ/км, и более высокую полосу пропускания, устраняя разрыв в производительности между стандартным POF и кварцевым волокном для сетевых приложений в помещениях на расстоянии до 300 метров.

Облицовка: стекло, которое направляет свет за счет полного внутреннего отражения

Оболочка — это слой стекла или пластика, который окружает ядро и является вторым наиболее оптически критичным материалом в конструкции. оптоволоконный кабель . Его единственная оптическая функция заключается в том, чтобы иметь немного меньший показатель преломления, чем у сердцевины, так что свет, падающий на границу сердцевины и оболочки под углами, превышающими критический угол, подвергается полному внутреннему отражению и направляется вдоль волокна, а не уходит в окружающий материал.

Облицовка из чистого кремнезема

В большинстве стандартных одномодовых и многомодовых телекоммуникационных волокон оболочка изготовлена из чистого (нелегированного) кварцевого стекла с показателем преломления примерно 1,444 при длине волны 1550 нм. Сердечник, легированный германием, имеет немного более высокий показатель преломления, примерно 1,447–1,452, в зависимости от концентрации легирующей примеси, что создает разницу показателей преломления (дельту) 0,2–0,35%, которая определяет числовую апертуру волокна и угол приема света.

Стандартный внешний диаметр оболочки телекоммуникационного волокна составляет ровно 125 микрометров — мировой стандарт, соблюдаемый с допуском на размер плюс-минус 1 микрометр. Этот стандартизированный диаметр позволяет надежно сращивать и соединять волокна разных производителей с использованием стандартных разъемов и оборудования для сращивания.

Плакировка, легированная фтором

В некоторых конструкциях волокон — особенно одномодовое волокно с депрессивной оболочкой, используемое в приложениях со смещенной дисперсией — для внутренней оболочки используется кремнезем, легированный фтором. Легирование фтором снижает показатель преломления кремнезема ниже показателя преломления чистого стекла, что позволяет создавать сложные профили показателя преломления (такие как W-профиль или структуры с траншеями), которые улучшают характеристики потерь на изгибе, отсекают нежелательные моды высшего порядка и уменьшают дисперсию. Оболочка, легированная фтором, используется в нечувствительном к изгибу волокне (стандарт ITU-T G.657), используемом в установках «волокно к дому» (FTTH), где неизбежны крутые изгибы вокруг углов и в небольших кабелепроводах.

Покрытие: слои акрилатного полимера, отверждаемые УФ-излучением.

Непосредственно вокруг стеклянной оболочки толщиной 125 микрометров находится двухслойное полимерное покрытие, наносимое в процессе вытяжки волокна — первый защитный слой, который волокно получает после того, как его вытягивают из заготовки. Это покрытие является основной механической защитой стекловолокна и не имеет оптической функции.

Первичное покрытие: мягкий внутренний слой

Первичное покрытие представляет собой мягкий низкомодульный акрилатный полимер, отверждаемый УФ-излучением, наносимый непосредственно на поверхность стекла с внешним диаметром примерно 190–200 микрометров. Его низкий модуль Юнга (обычно 0,5–1,0 МПа) позволяет ему защищать стекло от микроизгибов — крошечных деформаций, вызванных неровностями поверхности или боковым давлением на волокно, которые в противном случае увеличили бы затухание. Первичное покрытие также защищает первозданную поверхность стекла от влаги, которая может вызвать коррозионное растрескивание под напряжением (также называемое статической усталостью), которое со временем постепенно ослабляет кварцевое волокно.

Вторичное покрытие: твердый внешний слой

Вторичное (внешнее) покрытие представляет собой более твердый, высокомодульный акрилатный полимер, отверждаемый УФ-излучением, наносимый поверх первичного покрытия, в результате чего общий диаметр покрытого волокна достигает стандартных 245–250 микрометров. Его более высокая жесткость (обычно модуль 50–100 МПа) устойчива к истиранию, повреждениям при обращении и радиальным силам, которые в противном случае сжимали бы мягкое первичное покрытие и вызывали бы потери на микроизгибы. Вторичное покрытие также пигментировано устойчивыми к УФ-излучению красителями для идентификации волокон — 12 стандартных цветов стандарта цветового кодирования TIA-598, используемых в ленточных и многоволоконных кабелях.

Специальные материалы для покрытия для суровых условий эксплуатации

• Полиимидное покрытие: Для применения при высоких температурах до 300°C (например, в нефтяных скважинах и аэрокосмической промышленности) стандартные акрилатные покрытия заменяются полиимидными (PI) покрытиями, наносимыми тонкими слоями по 5–7 микрометров на слой. Волокно с полиимидным покрытием имеет внешний диаметр всего 155 микрометров, что обеспечивает более плотную упаковку в скважинных инструментах и ​​жгутах проводки самолетов.
• Герметичное углеродное покрытие: Ультратонкий слой аморфного углерода (0,02–0,05 микрометра), нанесенный на поверхность стекла перед нанесением акрилатного покрытия, обеспечивает полную защиту от влаги в средах, богатых водородом, таких как подводные кабели и некоторые приложения химического зондирования. Углеродное герметичное волокно демонстрирует потери от водородного старения ниже 0,01 дБ/км после 25 лет подводной эксплуатации.
• Покрытие Ormocer (органически-модифицированная керамика): Гибридное органо-неорганическое полимерное покрытие, обеспечивающее превосходную радиационную стойкость для ядерных установок и волоконно-оптических систем космического базирования, где обычные акрилатные покрытия быстро разрушаются под воздействием ионизирующего излучения.
• Внешние покрытия с низким содержанием дыма и без галогенов (ЛСЖ): Для стеков волоконно-оптических лент, используемых в центрах обработки данных и внутри помещений, используются акрилатные матричные материалы, соответствующие требованиям LSZH, которые выделяют минимальное количество токсичного дыма и не содержат галогенных соединений при воздействии огня.

Сравнение материалов сердцевины оптоволоконных кабелей: кварцевое стекло и пластик

Кварцевое стекло и пластик являются двумя основными материалами сердцевины волоконно-оптических кабелей. В таблице ниже сравниваются их характеристики по наиболее важным оптическим, механическим и прикладным критериям.

Таблица 1. Сравнение материалов из кварцевого стекла и пластиковых сердечников, используемых в оптоволоконных кабелях, по восьми критериям производительности и применения.

Материалы кабельной конструкции: силовые элементы, буферные трубки и оболочки.

Помимо самого волокна, внешняя структура кабеля включает несколько дополнительных слоев материала, которые защищают хрупкое стекловолокно от механических воздействий, влаги, грызунов, раздавливания и разрушения под воздействием ультрафиолета во время установки и в течение расчетного срока службы кабеля, составляющего 20–25 лет. Каждый структурный компонент изготовлен из материалов, выбранных с учетом определенных защитных свойств.

Прочные элементы: арамидное волокно, стекловолокно и сталь.

Прочные элементы несут растягивающую нагрузку, приложенную к кабелю во время установки и циклического изменения температуры в процессе эксплуатации, защищая оптическое волокно от растяжения (что увеличивает затухание и может привести к поломке). Три основных материала силовых элементов, используемых в оптоволоконный кабель construction являются:

• Пряжа из арамидного волокна (кевларового типа): Наиболее широко используемый силовой элемент в кабелях для внутренних работ и патч-кордах. Арамидное волокно имеет прочность на разрыв около 3600 МПа и модуль Юнга 70–125 ГПа — примерно в пять раз прочнее стали при том же весе. Стандартные патч-корды содержат арамидную пряжу плотностью 150–300 денье; в распределительных кабелях используется более тяжелая ровница плотностью 1420–2840 денье. Арамид не проводит ток (важен для электрической изоляции) и имеет низкое тепловое расширение, сохраняя волокно нейтральным к деформации при изменениях температуры.
• Стержень из армированного стекловолокном пластика (FRP): Центральный стержень из стеклопластика (обычно диаметром 0,5–3 мм) используется в качестве центрального силового элемента в наружных кабелях со свободной трубкой. FRP обладает высокой прочностью на сжатие (в отличие от арамида, который изгибается при сжатии), что делает его подходящим для кабелей, которые должны противостоять сдавливающим силам при прокладке в земле или в воздуховодах. Стержни из стеклопластика имеют предел прочности 1000–1500 МПа и, как и арамид, не проводят ток.
• Стальная проволока и стальная лента: Стальные силовые элементы используются в самонесущих воздушных кабелях (конструкции ADSS и «восьмерка»), бронированных кабелях для непосредственного захоронения и подводных кабелях. Сталь обеспечивает наибольшую выдержку растягивающей нагрузки — стальная проволока толщиной 6 мм может выдерживать растягивающие нагрузки более 20 кН, — но увеличивает вес и требует электрического соединения и заземления при установке рядом с линиями электропередачи. В зависимости от требований к воздействию коррозии используется оцинкованная или нержавеющая сталь.

Буферные трубки: ПБТ, ПВДФ и полипропилен.

Буферные трубки представляют собой полые цилиндрические конструкции, которые содержат и защищают отдельные оптические волокна или волоконные ленты внутри кабеля. Они выполняют две функции: защищают волокна от бокового давления и обеспечивают контролируемый буфер теплового расширения, который предотвращает натяжение волокон во время усадки кабеля при низких температурах. Наиболее распространенными материалами буферных трубок являются:

• Полибутилентерефталат (ПБТ): Стандартный материал для буферных трубок со свободными трубками в наружных кабелях. ПБТ обеспечивает превосходную стабильность размеров при температуре (от -40 до 70°C), низкое влагопоглощение (менее 0,1%), хорошую химическую стойкость и толщину стенок 0,3–0,6 мм, что обеспечивает значительную устойчивость к раздавливанию. Трубки из ПБТ обычно заполняются водоблокирующим гелем (тиксотропным углеводородным гелем) или сухой водоблокирующей лентой для предотвращения проникновения влаги.
• ПВДФ (поливинилиденфторид): Используется в конструкциях с плотным буфером для внутренних кабелей и агрессивных химических сред. ПВДФ обеспечивает превосходную устойчивость к УФ-излучению, пламени и широкому спектру химикатов, что делает его пригодным для прокладки кабелей в промышленных помещениях и для внутренней установки в пленуме. Покрытия из плотного буфера из ПВДФ наносятся на внешний диаметр 900 микрометров непосредственно на волокно с покрытием диаметром 250 микрометров.
• Полипропилен (ПП): Более дешевая альтернатива ПБТ для некоторых распределительных кабелей на короткие расстояния, особенно в гибридных конструкциях внутри и снаружи помещений. ПП имеет немного меньшую стабильность размеров, чем ПБТ, при повышенных температурах, но обеспечивает превосходную химическую стойкость и хорошие технологические характеристики для высокоскоростного производства кабелей.

Водоблокирующие материалы: гель, лента и порошок.

Проникновение воды является одной из основных причин выхода из строя оптоволоконных кабелей при подземной и прямой прокладке. Используются три подхода к блокированию воды, каждый из которых имеет разные системы материалов:

• Углеводородный наполнитель: Традиционная гидроизоляция в кабелях со свободными трубками использует тиксотропный гель на нефтяной основе, который заполняет буферную трубку и промежутки между трубками. Гель остается достаточно жидким, чтобы обеспечить движение волокон внутри трубки, но достаточно вязким, чтобы предотвратить миграцию воды. Кабели, наполненные гелем, требуют специальных процедур очистки гелем во время сращивания и заделки.
• Лента и пряжа из сверхвпитывающего полимера (SAP): В кабелях с сухой водоблокировкой используются ленты или нити с покрытием SAP, которые быстро набухают при контакте с водой (поглощая в 400 раз больше собственного веса), блокируя миграцию воды без образования вазелина. Гидроблокировка на основе SAP в настоящее время доминирует в новых конструкциях кабелей из-за более простого обращения и экологических преимуществ по сравнению с вазелиновым гелем.
• Порошок SAP в буферных пробирках: В некоторых конструкциях кабелей используется порошок SAP, напыленный внутри буферных трубок, в качестве основного механизма блокировки воды, что обеспечивает легкий вес конструкции из сухих блоков и более простое производство, чем обмотка лентой SAP.

Слои брони: гофрированная сталь, алюминий и полиэтилен.

Бронированные оптоволоконные кабели включают металлические или диэлектрические слои брони между жилой и внешней оболочкой, чтобы противостоять раздавливанию, нападению грызунов и механическому воздействию. Три основных типа брони:

• Броня из гофрированной стальной ленты (CST): Продольно нанесенная гофрированная стальная лента (обычно толщиной 0,15–0,25 мм), прикрепленная к внутренней полиэтиленовой оболочке. Броня CST обеспечивает превосходную устойчивость к раздавливанию (обычно составляет 3000–4000 Н/100 мм) и устойчивость к грызунам для кабелей, проложенных непосредственно в местах с известной активностью грызунов.
• Гофрированная алюминиевая лента: Используется в подводных лодках и некоторых кабелях для прямой прокладки, где преимуществом является меньший вес алюминия по сравнению со сталью. Алюминий также более устойчив к коррозии в условиях соленой воды.
• Переплетенная броня: Оцинкованная стальная проволока, намотанная по спирали вокруг кабеля, обеспечивает гибкую броню для вертикальных кабелей внутри и снаружи помещений, которые требуют как устойчивости к грызунам, так и гибкости установки на изгибах.

Материалы внешней оболочки: полиэтилен, ПВХ, LSZH и ПВДФ.

Внешняя оболочка — это первая линия защиты от физических повреждений, ультрафиолетового излучения, влаги, химикатов и экстремальных температур. Выбор материала оболочки имеет большое значение для пожарной безопасности, соблюдения экологических требований, простоты установки и долговечности.

Таблица 2. Сравнение материалов внешней оболочки, используемых в оптоволоконных кабелях, по устойчивости к ультрафиолетовому излучению, огнестойкости, температурному диапазону, токсичности дыма и типичным условиям эксплуатации.

Как изготавливается оптоволоконное стекло: преформа и процесс волочения

Понимание what оптоволоконный кабельs are made of будет неполным без понимания того, как производится сверхчистое кварцевое стекло — процесс, столь же замечательный, как и оптические характеристики волокна.

Изготовление преформ

Оптическое волокно начинается со стеклянной заготовки — твердого стержня из сверхчистого кремнезема длиной примерно 1 метр и диаметром 80–160 мм — который содержит структуру показателя преломления оболочки оболочки в большом масштабе. Наиболее широко используемым процессом изготовления преформ является модифицированное химическое осаждение из паровой фазы (MCVD), при котором пары тетрахлорида кремния (SiCl4) и тетрахлорида германия (GeCl4) окисляются внутри вращающейся кварцевой трубки при температуре 1500–1900 ° C, осаждавая последовательные слои легированной и нелегированной стеклянной сажи. Наружное осаждение из паровой фазы (OVD) и осевое осаждение из паровой фазы (VAD) — это альтернативные процессы, используемые различными производителями для достижения более высоких скоростей осаждения и увеличения размеров преформ.

Волоконный рисунок

Преформа подается вертикально в волочильную печь, где ее кончик нагревается примерно до 2000°C (чуть ниже точки размягчения кремнезема) и тонкое волокно тянется вниз со скоростью 10–25 метров в секунду. Когда волокно выходит из печи и охлаждается, оно проходит через камеры УФ-отверждения, в которых наносится и отверждается двухслойное акрилатное покрытие, а затем попадает на приемный барабан. Весь процесс от наконечника преформы до волокна с покрытием происходит в точно контролируемой атмосфере, чтобы предотвратить загрязнение поверхности, которое может снизить прочность волокна. Прочность на растяжение вытянутого волокна постоянно проверяется в режиме реального времени при напряжении 1% (приблизительно 0,7 ГПа), чтобы гарантировать минимальную прочность на разрыв готового кабеля.

Часто задаваемые вопросы о материалах оптоволоконных кабелей

В1: Оптоволоконный кабель изготовлен из стекла или пластика?

Большинство оптоволоконных кабелей для телекоммуникаций и сетей передачи данных имеют сердцевину и оболочку из кварцевого стекла. Пластиковое оптическое волокно (POF) существует, и в нем используется сердцевина из ПММА или перфторированного полимера, но на его долю приходится небольшая часть установленного волокна во всем мире — в основном в автомобильных, декоративных и датчиках ближнего действия. Когда люди говорят о «волоконно-оптическом кабеле» в контексте сети или интернет-инфраструктуры, они почти всегда имеют в виду кварцевое волокно со стеклянным сердечником.

Вопрос 2: Почему для изготовления оптоволоконных кабелей используется кварцевое стекло, а не другие материалы?

Используется кварцевое стекло, поскольку оно обеспечивает наименьшее оптическое затухание среди всех материалов на длинах волн, используемых в телекоммуникациях (1310 нм и 1550 нм). Его затухание 0,18–0,20 дБ/км позволяет сигналам преодолевать расстояние 40 и более км без усиления. Ни один другой твердый прозрачный материал не может сравниться с такими характеристиками на этих длинах волн. Кремнезем также обладает превосходной химической стабильностью, не гигроскопичен, его можно вытягивать в чрезвычайно однородные волокна, а его оптические свойства хорошо изучены после десятилетий исследований и коммерческого производства.

В3: Что находится внутри защитной оболочки оптоволоконного кабеля?

Внутри внешней оболочки типичного наружного оптоволоконного кабеля со свободной трубкой вы найдете: центральный прочный стержень из стеклопластика или стали, несколько буферных трубок из ПБТ с цветовой кодировкой (каждая из которых содержит 6–12 оптических волокон с цветовой кодировкой в ​​водоблокирующем геле или окруженных лентой SAP), арамидную волокнистую нить или дополнительные элементы прочности из стальной проволоки, обернутые вокруг пучка труб, а в бронированных версиях - гофрированную стальную ленту между пучком труб и внешней оболочкой. Кабели с плотным буфером для использования внутри помещений имеют более простую конструкцию: каждое волокно имеет плотный буферный слой из ПВДФ или нейлона толщиной 900 микрометров непосредственно над покрытием толщиной 250 микрометров, а под внешней оболочкой - элементы из арамидной пряжи.

Вопрос 4: Насколько чисто стекло в оптоволоконном кабеле?

Кварцевое стекло в телекоммуникационном оптоволоконном кабеле является одним из самых чистых материалов, производимых в промышленных масштабах. Общее содержание металлических примесей составляет менее 1 части на миллиард (ppb) для переходных металлов, таких как железо, медь и хром — элементов, которые поглощают свет на телекоммуникационных длинах волн и значительно увеличивают затухание. Этот уровень чистоты, превышающий 99,9999% SiO2, достигается за счет процесса химического осаждения из паровой фазы, в результате которого стекло создается из сверхчистых газообразных предшественников (SiCl4 с чистотой более 99,9999%), а не из природного кварца, который содержит неизбежные микроэлементы.

Вопрос 5. Могут ли оптоволоконные кабели выдерживать погодные условия на открытом воздухе?

Да, оптоволоконные кабели для наружного применения специально разработаны так, чтобы выдерживать 20–25 лет воздействия УФ-излучения, циклических температур, влаги, ветровых нагрузок, а в некоторых случаях – воздействия грызунов или разрушений. Кабели с черной оболочкой из ПЭВП содержат углеродную сажу (2–3% по весу), которая поглощает УФ-излучение и предотвращает деградацию полимерной цепи, которая со временем может привести к хрупкости и растрескиванию. Заполненная гелем или сухоблокированная конструкция свободной трубки предотвращает попадание влаги на стекловолокно, поскольку проникновение воды в сочетании с механическим напряжением ускоряет коррозионную усталость кремнезема. Кабели, проложенные в воздухе, также должны выдерживать ледяную нагрузку и ветровую вибрационную усталость — требования, которые удовлетворяются соответствующей конструкцией провисания кабеля и размером силовых элементов.

В6: В чем разница между материалами оболочки LSZH и ПВХ?

Оболочки из ПВХ (поливинилхлорида) являются огнестойкими и недорогими, но при горении выделяют газообразный хлористый водород (HCl) и густой черный дым, что токсично и вызывает коррозию в замкнутых пространствах, таких как центры обработки данных, транзитные туннели или жилые здания. Куртки LSZH (Low Smoke Zero Halogen) изготовлены из безгалогенных полимеров (обычно полиолефиновых соединений с антипиренами на минеральной основе, таких как тригидрат алюминия), которые при воздействии огня выделяют минимальное количество дыма и не выделяют галогеновых кислотных газов. Европейские кабельные стандарты (EN 50575) и многие национальные строительные нормы и правила теперь требуют использования кабелей LSZH в общественных зданиях, транспортной инфраструктуре и густонаселенных центрах обработки данных. Кабели LSZH обычно стоят на 15–30% дороже, чем эквивалентные кабели с ПВХ-оболочкой.

В7: Влияет ли материал оболочки оптоволоконного кабеля на характеристики передачи сигнала?

Сам материал оболочки не оказывает прямого влияния на пропускание света через волокно, поскольку свет распространяется только внутри стеклянного сердечника и оболочки. Однако материал оболочки косвенно влияет на оптические характеристики двумя способами: во-первых, более жесткие материалы оболочки создают большие боковые силы на пучке волокон, потенциально вызывая увеличение затухания, вызванного микроизгибами, если конструкция буферной трубки или покрытия волокна не оптимизирована; во-вторых, материалы оболочки с плохой стабильностью размеров при экстремальных температурах (особенно материалы, которые значительно сжимаются при низких температурах) могут привести к сжимающему или растягивающему напряжению волокна, если конструкция кабеля не обеспечивает адекватную разгрузку от натяжения. Хорошо спроектированные кабели со стандартными материалами оболочки сохраняют заданные характеристики затухания во всем номинальном диапазоне рабочих температур.

Вывод: почему выбор материала определяет характеристики оптоволоконного кабеля

Ответ на из каких материалов изготавливают оптоволоконные кабели раскрывает сложную, послойную инженерную систему, в которой каждый материал выбирается с точностью: сверхчистый кремнезем, легированный германием, для сердцевины, которая проводит свет с минимальными потерями, оболочка из нелегированного или легированного фтором диоксида кремния, которая создает границу полного внутреннего отражения, двухслойные акрилатные покрытия, отверждаемые УФ-излучением, которые защищают стекло от микроизгибов и влаги, а также внешняя кабельная структура из арамидных или FRP-силовых элементов, буферные трубки из ПБТ, водоблокирующие материалы SAP, опционально. стальная броня и состав оболочки, соответствующий требованиям пожарной безопасности, устойчивости к ультрафиолетовому излучению, температурному диапазону и экологическим требованиям места развертывания.

Каждый слой материала играет незаменимую роль. Отказ любого отдельного компонента — трещина диафрагмы в покрытии, попадание воды через поврежденную оболочку или разрушение незащищенной наружной оболочки под воздействием ультрафиолета — может поставить под угрозу производительность или срок службы всей кабельной линии. Для сетевых проектировщиков, монтажников и инженеров по закупкам: понимание материалов, из которых состоят оптоволоконный кабельs является основой для принятия правильных решений по спецификациям для всего спектра телекоммуникационных, центров обработки данных, промышленных и специальных приложений.