کاربرد فیبر آرامید در کابل‌های فیبر نوری

با پیشرفت تحول دیجیتال و هوش اجتماعی، استفاده از کابل‌های نوری در حال فراگیر شدن است. فیبرهای نوری، به عنوان واسطه انتقال اطلاعات در کابل‌های نوری، پهنای باند بالا، سرعت بالا و انتقال با تأخیر کم را ارائه می‌دهند. با این حال، با قطر تنها 125 میکرومتر و ساخته شدن از الیاف شیشه، شکننده هستند. بنابراین، برای اطمینان از انتقال ایمن و قابل اعتماد فیبرهای نوری در محیط‌های متنوع مانند دریا، زمین، هوا و فضا، به مواد فیبری با کیفیت بالا به عنوان اجزای تقویت‌کننده نیاز است.

الیاف آرامید یک الیاف مصنوعی با تکنولوژی بالا است که از زمان صنعتی شدن آن در دهه 1960 تکامل یافته است. با چندین تکرار، منجر به تولید سری‌ها و مشخصات متعددی شده است. خواص منحصر به فرد آن - وزن سبک، انعطاف‌پذیری، استحکام کششی بالا، مدول کششی بالا، ضریب انبساط خطی پایین و مقاومت محیطی عالی - آن را به یک ماده تقویت‌کننده ایده‌آل برای کابل‌های نوری تبدیل کرده است.

1. مواد تشکیل دهنده کابل های نوری

کابل‌های نوری از هسته تقویت‌شده، هسته کابل، غلاف و لایه محافظ بیرونی تشکیل شده‌اند. ساختار هسته می‌تواند تک‌هسته‌ای (انواع توپر و دسته لوله‌ای) یا چندهسته‌ای (انواع تخت و یکپارچه) باشد. لایه محافظ بیرونی می‌تواند فلزی یا غیرفلزی با زره باشد.

۲. ترکیب فیبر آرامید در کابل‌های نوری

از داخل به خارج، کابل نوری شامل موارد زیر استفیبر نوری، لوله شل، لایه عایق و غلاف. لوله شل، فیبر نوری را احاطه کرده و فضای بین فیبر نوری و لوله شل با ژل پر شده است. لایه عایق از آرامید ساخته شده است و غلاف بیرونی یک غلاف پلی اتیلن ضد شعله کم دود و بدون هالوژن است که لایه آرامید را پوشانده است.

۳. کاربرد فیبر آرامید در کابل‌های نوری

(1) کابل‌های نوری داخلی
کابل‌های نوری نرم تک و دو هسته‌ای با پهنای باند بالا، سرعت بالا و تلفات کم مشخص می‌شوند. آن‌ها به طور گسترده در مراکز داده، اتاق‌های سرور و برنامه‌های کاربردی فیبر نوری استفاده می‌شوند. در شبکه‌های پهن باند موبایل با استقرار متراکم، تعداد زیادی از ایستگاه‌های پایه و سیستم‌های تقسیم زمانی متراکم داخلی نیاز به استفاده از کابل‌های نوری مسافت طولانی و کابل‌های هیبریدی میکرو نوری دارند. چه کابل‌های نوری نرم تک یا دو هسته‌ای و چه کابل‌های نوری مسافت طولانی و کابل‌های هیبریدی میکرو نوری، استفاده از کابل‌های با مقاومت بالا، مدول بالا و انعطاف‌پذیرالیاف آرامیدبه عنوان یک ماده تقویت کننده، محافظت مکانیکی، مقاومت در برابر شعله، مقاومت در برابر محیط زیست و انطباق با الزامات کابل را تضمین می‌کند.

(2) کابل نوری خودنگهدار تمام دی‌الکتریک (ADSS)
با توسعه سریع زیرساخت‌های انرژی برق چین و پروژه‌های ولتاژ فوق بالا، ادغام عمیق شبکه‌های ارتباطی برق با فناوری 5G برای ساخت شبکه هوشمند ضروری است. کابل‌های نوری ADSS در امتداد خطوط برق استفاده می‌شوند و این امر مستلزم آن است که در محیط‌های با میدان الکترومغناطیسی بالا عملکرد خوبی داشته باشند، وزن کابل را کاهش دهند تا بار روی تیرهای برق به حداقل برسد و به یک طراحی تمام دی‌الکتریک برای جلوگیری از برخورد صاعقه و تضمین ایمنی دست یابند. الیاف آرامید با استحکام بالا، مدول بالا و ضریب انبساط پایین، به طور مؤثر از فیبرهای نوری در کابل‌های ADSS محافظت می‌کنند.

(3) کابل‌های کامپوزیت اپتوالکترونیکی مهار شده
کابل‌های مهار شده اجزای کلیدی هستند که سکوهای کنترل و تجهیزات کنترل‌شده مانند بالن‌ها، کشتی‌های هوایی یا پهپادها را به هم متصل می‌کنند. در عصر اطلاعات سریع، دیجیتالی شدن و هوشمندسازی، کابل‌های مهار کامپوزیتی اپتوالکترونیکی باید هم توان الکتریکی و هم انتقال اطلاعات پرسرعت را برای تجهیزات سیستم فراهم کنند.

(4) کابل‌های نوری موبایل
کابل‌های نوری سیار عمدتاً در سناریوهای شبکه‌سازی موقت مانند میدان‌های نفتی، معادن، بنادر، پخش زنده تلویزیونی، تعمیرات خطوط ارتباطی، ارتباطات اضطراری، مقاومت در برابر زلزله و امدادرسانی در بلایای طبیعی استفاده می‌شوند. این کابل‌ها به وزن سبک، قطر کوچک و قابلیت حمل، همراه با انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر روغن و مقاومت در برابر دمای پایین نیاز دارند. استفاده از الیاف آرامید انعطاف‌پذیر، با استحکام بالا و مدول بالا به عنوان تقویت‌کننده، پایداری، مقاومت در برابر فشار، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر روغن، انعطاف‌پذیری در دمای پایین و مقاومت در برابر شعله کابل‌های نوری سیار را تضمین می‌کند.

(5) کابل‌های نوری هدایت‌شده
فیبرهای نوری برای انتقال پرسرعت، پهنای باند وسیع، مقاومت قوی در برابر تداخل الکترومغناطیسی، اتلاف کم و فواصل انتقال طولانی ایده‌آل هستند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که آنها به طور گسترده در سیستم‌های هدایت سیمی مورد استفاده قرار گیرند. برای کابل‌های هدایت موشک، الیاف آرامید از فیبرهای نوری شکننده محافظت می‌کنند و حتی در حین پرواز موشک، استقرار پرسرعت را تضمین می‌کنند.

(6) کابل‌های نصب در دمای بالای هوافضا
الیاف آرامید به دلیل خواص عالی مانند استحکام بالا، مدول بالا، چگالی کم، بازدارندگی شعله، مقاومت در برابر دمای بالا و انعطاف‌پذیری، به طور گسترده در کابل‌های هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. با آبکاری الیاف آرامید با فلزاتی مانند روی، نقره، آلومینیوم، نیکل یا مس، الیاف آرامید رسانا ایجاد می‌شوند که محافظت الکترواستاتیک و محافظ الکترومغناطیسی ارائه می‌دهند. این الیاف را می‌توان در کابل‌های هوافضا به عنوان عناصر محافظ یا اجزای انتقال سیگنال استفاده کرد. علاوه بر این، الیاف آرامید رسانا می‌توانند ضمن افزایش عملکرد، وزن را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و از توسعه ارتباطات مایکروویو، کابل‌های RF و سایر پروژه‌های دفاع هوافضا پشتیبانی کنند. این الیاف همچنین محافظ الکترومغناطیسی برای نواحی خمشی با فرکانس بالا در کابل‌های ارابه فرود هواپیما، کابل‌های فضاپیما و کابل‌های رباتیک ارائه می‌دهند.