Оптичните кабели са се превърнали в основата на съвременните телекомуникации, Предлагайки високоскоростно предаване на данни на дълги разстояния с минимална загуба на сигнал. Разбирането на материалите, използвани в тяхното производство, е от съществено значение за разбирането на ефективността, издръжливост, и адаптивност на тези кабели в различни приложения. В тази статия, Ние изследваме основните оптични материали, които допринасят за производството на оптичен кабел с влакна, Анализ на техните характеристики, роли, и най -новите иновации в тази област.
1. Основни материали: Сърцето на оптичното предаване
Ядрото на оптичния кабел е най -жизненоважният му компонент, Отговаря за предаване на светлинни сигнали. The избор на основен материал Директно влияе върху работата на кабела по отношение на скоростта на предаване на данни, ефективност, и загуба на сигнал.
1.1. Силициев диоксид (Sio₂)
Основният материал, използван за сърцевината в повечето оптични кабели, е стъклото от силициев диоксид с висока чистота (Sio₂). Силициев диоксид е избран заради отличните си оптични свойства, включително:
- Ниско затихване: Силициев диоксид проявява минимална загуба на сигнал, Активиране на предаване на данни на дълги разстояния.
- Висока честотна лента: Той поддържа широк спектър от дължини на вълните, осигуряване на по-висок капацитет за пренасяне на данни.
- Температурно съпротивление: Способността на Silica да издържа на високи температури го прави идеален за тежки среди.
Вариации в състава на силициев диоксид:
- Чисти силициеви ядра: Често се използва в едномодови влакна (напр., G652D), Предлагане на по-ниско затихване и подходящо за комуникация на дълги разстояния.
- Легирани силициеви ядра: Добавянето на допанти като германий или фосфор модифицира индекса на пречупване, Подобряване на производителността в многомодовите влакна.
1.2. Флуоридни очила
Флуоридни очила (напр., Zblan) са специализирани материали, използвани в определени оптични влакна, Предимно за приложения, изискващи предаване в средния инфрачервен диапазон. Тези материали предлагат по -ниска дисперсия и се използват в специални приложения като медицински лазери и военни комуникации.
1.3. Пластмасови оптични влакна (Pof)
Пластмасовите оптични влакна използват полиметил метакрилат (PMMA) или други полимери за сърцевината. Докато имат по-голямо затихване в сравнение с влакната на базата на силициев диоксид, Те са по -гъвкави, по -лесно за справяне, и са подходящи за комуникация на къси разстояния, като например в домашни мрежи и автомобилни системи.
2. Материали за облицовка: Осигуряване на ограничаване на сигнала
Слоят за облицовка заобикаля ядрото и играе решаваща роля за поддържане на целостта на предаването на светлината, като отразява светлината обратно в сърцевината чрез принципа на общото вътрешно отражение.
2.1. Събличане на силициев диоксид
Силициев диоксид също често се използва за облицовния материал, но с малко по -нисък показател на пречупване от ядрото. Тази разлика в индекса на пречупване е това, което поддържа светлината ограничена в сърцевината, Активиране на ефективно предаване на сигнал.
2.2. Полимерна облицовка
В пластмасови оптични влакна, облицовката обикновено се прави от флуорирани полимери. Тези полимери предлагат:
- Гъвкавост: Идеален за приложения, изискващи огъващи се влакна.
- Издръжливост: Устойчив на химикали и фактори на околната среда.
3. Материали за покритие: Защита и издръжливост
Покриващите материали се прилагат върху облицовката, за да се предпазят фибрите от физически увреждания и фактори на околната среда като колебания в влага и температура.
3.1. Акрилатни покрития
Акрилатните покрития са най -широко използваните за оптиката на фибри поради отличната им защита и гъвкавост. Основните видове включват:
- Първично покритие: Мек, буферен слой, който възглажда от влакното, защитавайки го от загуби на микро огъване.
- Вторично покритие: По -строг слой, който осигурява допълнителна механична якост.
3.2. Полимидни покрития
Полиимидните покрития се използват в среди, които изискват по -висока температурна устойчивост. Тези покрития могат да издържат на температурите над 300 ° C, което ги прави подходящи за военни, космическото пространство, и индустриални приложения.
3.3. Силиконови покрития
Покритията на основата на силикон предлагат отлична гъвкавост и устойчивост на екстремни температури. Те са особено полезни в медицинските приложения, където влакното трябва да бъде много гъвкаво и биосъвместимо.
4. Буферни материали: Засилване на механичната якост
Буферите са допълнителни слоеве, приложени върху покритото влакно, за да осигурят допълнителна защита срещу физически стрес и експозиция на околната среда.
4.1. Стегнат буфер
Тесният буфер е еднослойно защитно покритие, обикновено изработени от термопластични материали като Поливинилхлорид (PVC) или найлон. Той се прилага директно към влакното и обикновено се използва в закрити кабели, където са необходими гъвкавост и лесна работа.
4.2. Буфер на разхлабена тръба
Във кабели на открито и на дълги разстояния, Разхлабен буфер на тръбата, Обикновено направени от полиетилен (PE), се използва. Оптичните нишки на влакната се поставят в напълнена с гел или суха ядро в разхлабена тръба, което помага да се предпази от навлизане на влага и температурни промени.
5. Укрепване на материали: Осигуряване на целостта на кабела
За да поддържате структурната цялост и да се предотврати счупване на влакната, В дизайна на оптичните кабели са включени различни укрепващи материали.
5.1. Арамидна прежда (Кевлар)
Арамидна прежда, Обикновено известен като Кевлар, се използва за осигуряване на якост на опън и защита на влакната от физически стрес по време на монтажа. Kevlar е лек, гъвкав, и устойчив на разтягане, което го прави идеален укрепващ материал.
5.2. Стоманена тел
В някои оптични кабели с тежки влакна, Стоманените проводници са включени като членове на силата. Те осигуряват допълнителна механична поддръжка, Особено в среди, в които кабелът е обект на тежки товари или тежки условия, като подводни или въздушни инсталации.
5.3. Пръчки от фибростъкло
Фибростъклоните пръти са друга форма на укрепващ материал, използван за осигуряване на твърдост и подкрепа на кабела, Особено в оптични кабели с бронирани влакна, предназначени за грапави среди.
6. Материали за външно яке: Защита срещу външни фактори
Външното яке е защитното покритие, което предпазва вътрешните компоненти на оптичния кабел от влакна от външни повреди. Материалът, използван за външното яке, зависи от предвиденото приложение и условията на околната среда.
6.1. Поливинилхлорид (PVC)
PVC е един от най -често срещаните материали за външно яке, известен със своето:
- Издръжливост: Устойчив на абразия и химикали.
- Гъвкавост: Лесен за инсталиране в различни среди.
- Ефективност на разходите: Достъпна опция за стандартни приложения.
6.2. Полиетилен (PE)
Полиетиленът предлага отлична устойчивост на влагата, което го прави популярен избор за кабели на открито. Той също така осигурява по -добри резултати при тежки метеорологични условия в сравнение с PVC.
6.3. Нисък дим, нулев халоген (LSZH)
LSZH материалите се използват в среда, в която пожарната безопасност е приоритет, като например в обществените сгради, тунели, и самолет. LSZH Якетата не отделят вредни халогенни газове, когато са изгорени, Намаляване на риска от токсични изпарения.
6.4. Термопластичен полиуретан (TPU)
TPU е известен със своята висока устойчивост и гъвкавост. Често се използва в индустриални и военни приложения, където кабелът може да бъде обект на физически стрес или екстремни условия на околната среда.
7. Допълнителни защитни материали: Броня и хидроизолация
За кабели, използвани в предизвикателна среда, Включени са допълнителни слоеве като брониране и хидроизолация, за да се подобри издръжливостта.
7.1. Бронирани слоеве
Оптичните кабели с бронирани влакна имат допълнителен слой защита, направен от стомана или алуминиева лента. Това осигурява подобрена механична защита срещу гризачи, тежки товари, и други физически щети. Бронираните кабели обикновено се използват в директни приложения за погребение и индустриални настройки.
7.2. Материали за блокиране на вода
В дизайна на оптичните кабели на външни влакна се включват водни гелове или ленти, за да се предотврати навлизането на водата. Използваните материали включват:
- Тиксотропният гел: Вещество, подобно на желе, което изпълва разхлабената тръба, Защита на влакната от влага.
- Ленти с вода: Специални ленти, които се разширяват при контакт с вода, Запечатване на всякакви потенциални входни точки.
8. Иновации в оптичните материали
Оптичната индустрия непрекъснато се развива, с текущи изследвания, насочени към подобряване на ефективността, издръжливост, и устойчивост.
8.1. Усъвършенствани полимерни покрития
Разработват се нови полимерни покрития, за да се подобри работата на влакната при екстремни условия. Например, Акрилатните покрития, втвърдени с UV, са проектирани да предлагат по-добра защита срещу UV лъчение и химическо излагане.
8.2. Биоразградими материали
С нарастващия фокус върху устойчивостта на околната среда, Изследователите изследват биоразградими материали за определени компоненти на оптичните кабели на влакната, особено в некритични приложения, където се очаква краткосрочна употреба.
8.3. Композитни материали
Композитни материали, комбиниращи различни полимери и усилващи елементи, се въвеждат за подобряване на механичните свойства на кабелите, прави ги по -леки, по -силен, и по -устойчив на външни фактори.
Производството на оптични кабели включва сложно взаимодействие на различни материали, всеки избран за неговите специфични свойства, за да се осигури ефективно, надежден, и трайно изпълнение. От основните материали като силициев диоксид с висока чист, които носят данните, към външните якета и покрития, които предпазват от физически и екологични щети, Всеки компонент играе решаваща роля в цялостната функционалност на кабела.
Тъй като технологичният напредък продължава, Можем да очакваме да видим допълнителни иновации в оптичните материали, Фокусиране върху подобряване на скоростта на предаване на данни, увеличаване на издръжливостта, и насърчаване на устойчивостта на околната среда. Разбирането на тези материали и техните роли е основно за всеки, който иска да изследва света на Оптична комуникация, дали за телекомуникациите, медицински приложения, или индустриална употреба.
Като следите най -новите разработки и материални иновации, Индустриите могат да оптимизират своите оптични решения, Проправяне на пътя за по -ефективни и устойчиви комуникационни мрежи в бъдеще.