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2015-3-24 08:36| 发布者: admin| 查看: 5822| 评论: 0

摘要: 为了保障光纤通信线路的可靠性和使用寿命,光纤的温度特性和机械特性也是非常重要的两个物理性能参数。一、光纤的温度特性上一节介绍了光纤的损耗特性和色散特性。光纤的损耗可用光纤的衰减系数来描述,而光纤的衰减 ...
  

   为了保障光纤通信线路的可靠性和使用寿命,光纤的温度特性和机械特性也是非常重要的两个物理性能参数。
    一、光纤的温度特性
    上一节介绍了光纤的损耗特性和色散特性。光纤的损耗可用光纤的衰减系数来描述,而光纤的衰减系数与光纤通信系统的工作环境有直接关系,也就是它受温度的影响而增加,尤其表现在低温区域。使光纤衰减系数增加的主要原因,是光纤的微弯损耗和弯曲损耗。
    光纤因温度变化产生微弯损耗是由于热胀冷缩所造成。有物理学知道,构成光纤的二氧化硅(SiO2)的热膨胀系数很小,在温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程中必须经过涂覆和加上一些其他构件,涂覆材料及其他构件的膨胀系数较大,当温度降低时,收缩比较严重,所以当温度变化时,材料的膨胀系数不同,将使光纤产生微弯,尤其表现在低温区。
    光纤的附加损耗与温度之间的变化曲线,如图2-21所示。从图中看出,随着温度的降低,光纤的附加损耗逐渐增加,当温度降至-55°C左右,附加损耗急剧增加。
    因此,在设计光纤通信系统时,必须考虑光缆的高、低温循环试验,以检验光纤的损耗是否符合指标要求。

图2-21 光纤的低温特性曲线

    二、光纤的机械特性
    为了保证光纤在实际应用时不断裂,而且在各种环境下使用时,具有长期的可靠性,就要求光纤必须具有一定的机械强度。
    众所周知,目前构成光纤的材料是SiO2,要被拉成125μm的细丝,在拉丝过程中,光纤的抗拉强度约为10~20kg/mm2,如拉丝后立即在光纤表面进行涂覆,抗拉强度可达400 kg/mm2。我们要讨论的机械特性主要是指光纤的强度和寿命。
    这里所说光纤的强度是指抗拉强度。当光纤受到的张力超过它的承受能力时,光纤就将断裂。
    对于光纤抗断强度,它和涂覆层的厚度有关,当涂覆层厚度为5~10μm时,抗断强度为330 kg/mm2,涂敷厚度为100μm时,则可达到530 kg/mm2。
    造成光纤断裂的原因,是由于光纤在生产过程中预制棒本身的表面有缺陷,在受到张力时,由于应力集中在伤痕处,当张力超过一定范围时,就会造成光纤的断裂。
    为了保证光纤能具有20年以上的使用寿命,光纤应进行强度筛选试验,只有强度符合要求的光纤才能用来成缆。
    国外通常对光纤强度的要求如表2-5所示。
    光纤容许应变包括:
    (1)成缆时光纤的应变;
    (2)敷设光缆时,由于某些因素的影响而使光纤发生的应变;
    (3)工作环境温度的变化而引起光纤的应变。
    国外资料认为,当光纤的拉伸应变为0.5%时,其寿命可达20~40年。

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