در ساختار کابلهای فیبر نوری، ماده پرکننده لایهای است که به راحتی نادیده گرفته میشود، اما بسیار مهم است. این ماده مستقیماً در انتقال سیگنال نوری شرکت نمیکند و به اندازه غلاف بیرونی نیز قابل مشاهده نیست، اما مستقیماً بر قابلیت اطمینان و پایداری انتقال کابل در درازمدت تأثیر میگذارد و آن را به یک ماده کاربردی ضروری برای تضمین عملکرد طولانی مدت کابل تبدیل میکند.
I. کامپاند پرکننده چیست و چرا برای کابلهای فیبر نوری یک «ضرورت» است؟
ترکیب پرکننده کابل فیبر نوری، «گریس» یا «ژل نفتی» معمولی نیست، بلکه یک ماده کاربردی نیمه شفاف خمیر مانند است که از روغنهای پایه، سیستمهای غلیظکننده، اجزای مسدودکننده آب، سیستمهای آنتیاکسیدان و سایر مواد تشکیل شده است. هسته فیبر نوری یک رشته شیشه کوارتز بسیار ریز است که سه حساسیت اساسی دارد: حساسیت به آب، رطوبت و تنش مکانیکی. هنگامی که رطوبت به سطح فیبر نوری نفوذ میکند، میتواند باعث ایجاد ترکهای ریز و منجر به افزایش تضعیف سیگنال شود که به طور بالقوه در درازمدت باعث خرابی فیبر میشود. علاوه بر این، حفرههای ریز متعددی در ساختار کابل، مانند بین لولههای شل، در شکافهای هسته و اطراف اعضای استحکام، وجود دارد که میتوانند مسیرهای مهاجرت آب و رطوبت را تشکیل دهند.
عملکرد اصلی ترکیب پرکننده در دو جنبه منعکس میشود. اول، جلوگیری از نفوذ آب و مقاومت در برابر رطوبت: این ترکیب حفرههای داخلی کابل را به طور کامل پر میکند و یک مانع آبگریز مداوم تشکیل میدهد که به طور موثر از مهاجرت طولی آب جلوگیری میکند و اساساً از پایداری ساختاری فیبر نوری محافظت میکند. دوم، محافظت بافر مکانیکی: این ترکیب در داخل لوله شل، فیبر نوری را میپوشاند تا یک لایه پشتیبان انعطافپذیر تشکیل دهد. هنگامی که کابل در معرض نیروهای خارجی مانند خم شدن، کشش یا لرزش قرار میگیرد، به طور موثر تنش را پراکنده میکند و خطر از دست دادن ریزخمش را کاهش میدهد و در نتیجه انتقال سیگنال پایدار را تضمین میکند.
II. ژل فیبر در مقابل ژل کابل: نقشهای متفاوت، مسئولیتهای مربوطه
در صنعت کابل فیبر نوری، ترکیبات پرکننده عمدتاً به دو دسته تقسیم میشوند:ژل فیبروژله کابلتفاوتهای قابل توجهی در موقعیتهای کاربردی و الزامات عملکرد آنها وجود دارد.
فایبر ژل یک ماده کاربردی است که در تماس مستقیم با فیبر نوری قرار میگیرد و عمدتاً فضای داخلی لولههای سست یا ساختارهای ستون فقرات را پر میکند و تماس مستقیم طولانیمدت با فیبر را حفظ میکند. بنابراین، الزامات عملکردی آن بسیار دقیق است: باید تمیزی بسیار بالایی داشته باشد و هیچ ناخالصی مکانیکی نداشته باشد؛ ویژگیهای کم تنش خوبی داشته باشد که باعث ایجاد اثرات خمیدگی میکروبی روی فیبر نشود؛ مقدار اسید کم یا تقریباً خنثی برای جلوگیری از تأثیر شیمیایی طولانیمدت روی پوشش فیبر؛ و کنترل بحرانی عملکرد آزادسازی هیدروژن، زیرا هیدروژن میتواند باعث از دست رفتن جذب OH در فیبر نوری شود و منجر به افزایش تضعیف سیگنال در باند 1.38μm شود. از نظر انتخاب روغن پایه، فایبر ژل بیشتر از روغنهای معدنی هیدروژنه با خلوص بالا یا سیستمهای روغن پایه مصنوعی استفاده میکند که مزایای آنها شامل ساختار مولکولی پایدار و سازگاری بالای دسته به دسته است که آنها را برای کاربردهای کابل با قابلیت اطمینان بالا مناسبتر میکند.
ژل کابل عمدتاً برای پر کردن شکافهای هسته، حفرههای ساختار رشتهای یا ساختارهای لایه بیرونی کابل استفاده میشود. این ماده مستقیماً با فیبر نوری در تماس نیست و عملکرد اصلی آن مسدود کردن کلی آب و پر کردن ساختاری است. بنابراین، الزامات آن برای تمیزی و عملکرد درجه نوری نسبتاً کمتر است، اما باید عملکرد مسدود کردن آب خوب و پایداری طولانی مدت داشته باشد. سیستمهای روغن پایه عمدتاً از سیستمهای روغن معدنی هیدروژنه نفتنیک یا پایه متوسط استفاده میکنند که به تعادل بین هزینه و عملکرد دست مییابند و آنها را برای محافظت از لایه بیرونی مناسبتر میکنند.
از دیدگاه سیستم مواد، ترکیبات پرکننده را میتوان به سه نوع تقسیم کرد: ترکیبات روغن معدنی، ترکیبات روغن مصنوعی و ترکیبات روغن سیلیکون. ترکیبات روغن معدنی مقرون به صرفه هستند و بیشترین کاربرد را دارند. ترکیبات روغن مصنوعی معمولاً بر پایه روغن پایه PAO (پلی آلفا اولفین) ساخته میشوند و عملکرد عالی در دمای بالا و پایین و همچنین پایداری اکسیداسیون را ارائه میدهند. ترکیبات روغن سیلیکون برای محیطهای با دمای بسیار بالا مناسب هستند و عملکرد پایداری را در محدوده دمایی از -70 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد حفظ میکنند، اما هزینه آنها بالاتر است و با سیستمهای روغن معدنی سازگار نیستند.
III. مسائل رایج و اقدامات متقابل در کاربردهای عملی
در طول تولید، نصب و بهرهبرداری طولانیمدت از کابلهای فیبر نوری، ممکن است مشکلات عملکردی مختلفی در رابطه با ترکیبات پرکننده ایجاد شود.
جدا شدن روغن معمولاً به صورت جدا شدن روغن پایه از سیستم ترکیب ظاهر میشود که منجر به توزیع ناهموار ترکیب میشود که به نوبه خود باعث ایجاد تنش ناهموار بر روی فیبر نوری و افزایش تلفات ریزخمشی میشود. علت اصلی معمولاً مربوط به طراحی سیستم تغلیظ یا کنترل فرآیند پراکندگی است.
سخت شدن در دمای پایین در مناطق سردسیر بیشتر مشهود است. سیستمهای روغن معدنی مرسوم در دماهای پایین دچار کاهش ویسکوالاستیسیته میشوند و نمیتوانند محافظت بافری مؤثری ارائه دهند که ممکن است منجر به تماس مستقیم بین فیبر نوری و دیواره لوله شود. این امر باید با انتخاب سیستمهای روغن مصنوعی یا روغن سیلیکونی بهینه شود.
مشکلات سازگاری عمدتاً به صورت ناسازگاری فیزیکی یا شیمیایی بین ترکیب و موادی مانند لولههای شل PBT، پوششهای الیافی و مواد مسدودکننده آب بروز میکنند که ممکن است در درازمدت منجر به تورم مواد یا تخریب عملکرد آنها شود. بنابراین، آزمایشهای سازگاری دقیقی باید در کاربردهای عملی انجام شود.
مشکلات مربوط به تولید هیدروژن در درجه اول از اجزای ناپایدار کمیاب در سیستم مرکب ناشی میشود که ممکن است در طول عملیات طولانی مدت به آرامی هیدروژن آزاد کنند و منجر به افزایش تضعیف اضافی فیبر نوری شوند. بنابراین، کنترل دقیق خلوص مواد اولیه و رطوبت محیط تولید ضروری است.
مشکلات فرآیند پر کردن به خواص تیکسوتروپیک ترکیب و پارامترهای کنترل تجهیزات مانند سرعت پر کردن، کنترل دما و توزیع فشار ناهموار مربوط میشود که همگی ممکن است بر یکنواختی توزیع ترکیب در داخل لوله شل تأثیر بگذارند و در نتیجه بر عملکرد کلی کابل تأثیر بگذارند.
نتیجهگیری
اگرچه ترکیب پرکننده جایگاه برجستهای در ساختار کابل ندارد، اما یک ماده کلیدی و کاربردی است که بر قابلیت اطمینان بلندمدت و عملکرد انتقال کابلهای فیبر نوری تأثیر میگذارد. این ماده نقشی غیرقابل جایگزین در جلوگیری از نفوذ آب، مقاومت در برابر رطوبت، بافرینگ و پایداری ساختاری ایفا میکند. با تکامل شبکههای ارتباطی فیبر نوری به سمت سرعتهای بالاتر، ظرفیتهای بیشتر و طول عمر بیشتر، الزامات عملکرد و تقاضا برای کنترل فرآیند برای ترکیبات پرکننده کابل نیز به طور پیوسته در حال افزایش است.
زمان ارسال: ۲۹ آوریل ۲۰۲۶