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光缆老化现状研究及寿命探讨

2014-01-03 15:49
汉水狂客
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  由于光纤表面存在微裂纹,大气环境中的水汽很容易侵蚀光纤,导致光纤自身的抗疲劳参数大大下降,因此制造光纤时应设法将石英与大气隔离,并对光纤表面采用密封被覆技术,以提高光纤静态疲劳参数n,从而提高光纤的寿命。表3是光纤涂层剥离性测试结果,表明光纤在网运行10-25年后,所研究光缆样本涂层剥离力仍符合现行标准要求,没有发现涂层老化现象。

  光缆样品中光纤为G.652光纤,光纤的几何尺寸(包层直径,包层不圆度和芯包同心度误差,1310nm模场直径等)和光学性能(宏弯损耗、截止波长)均符合当时光纤出厂要求,没有出现明显的劣化现象。

  由于光缆样品长度有限,无法对光纤衰减进行测试,现有数据所表征出的光纤衰减趋势也不明显,因此光缆的传输性能老化情况有待进一步研究。

  3.光缆用其他原材料的洲试分析

  光缆用原材料除了光纤外,还包括纤膏、松套管用PBT、加强件(如钢丝、FRP等)、阻水带、光缆油膏、钢/铝塑复合带、护套料等等。本文重点介绍在网运行10-25年的光缆中光纤油膏、钢/铝塑复合带及护套料的老化现象及可能的影响因素。

  1)纤膏

  松套管中的光纤填充复合物,俗称纤膏。在光缆中,除光纤以外的结构材料中,对成缆光纤性能影响最大就是纤膏。纤膏对松套管中光纤有两方面的保护作用:1)防止空气中的潮气侵蚀光纤;2)对光纤起衬垫作用,缓冲光纤受振动、冲击、弯曲等机械力的影响。

  纤膏的一个基本物理性能要求是不应出现油分离和脱水收缩,亦即纤膏在使用温度范围内和寿命期中应保持均匀分散体的能力。如表4及图3所示A、B、C光缆使用二十多年后,出现油分离及脱水收缩,纤膏中基础油渗出,固液分相,光缆两端套管纤膏稀少甚至干涸,油膏出现凝胶现象,这将导致光纤松套管中有的地方没有油膏,有的地方则油裔结块,松套管中的光纤在温度变化和应力下可能导致光纤微弯损耗。

  防止纤膏油分离和脱水收缩,关键在于胶凝剂选用和配制,其在基础油中必须能长期保持其完全分散状态。应正确选用和配制胶凝剂,使基础油分子均匀而稳定地混合溶解在胶凝剂分子链构成的网架之中,形成一种稳定的多相分散体。

  纤膏的氧化诱导期的测量实际上是一种加速老化试验。根据纤膏在高温下(190±0.5℃)测得的氧化诱导时间(OIT)可推算其在常温下的使用寿命。按照Bellcore文件GR-20-CORE 1988年版"Generic Requirements for Optical Fiber and Optical Fiber Cable"及《YD-T839.3-2000通信电缆光缆用填充和涂覆复合物 第3部分冷应用型填充复合物》,纤膏的氧化诱导期应不小于20min, 才能保证在常温下的正常使用寿命。加入适量的抗氧剂不仅大大增加氧化诱导期,也大大减小了析氢值,减少了由氢气造成的光纤损耗。由表4可知,除了光缆B以外,A、C和D光缆中纤膏氧化诱导期均远远大于20min,说明当时纤膏有很大的设计余量。

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