Kiudoptiliste kaablite struktuuris on täitemass kiht, mida on lihtne tähelepanuta jätta, kuid mis on äärmiselt oluline. See ei osale otseselt optilise signaali edastamises ega ole nii nähtav kui väliskest, kuid mõjutab otseselt kaabli pikaajalist töökindlust ja ülekande stabiilsust, muutes selle oluliseks funktsionaalseks materjaliks kaabli pikaajalise töö tagamiseks.
I. Mis on täitemass ja miks on see fiiberoptiliste kaablite puhul „vajalik”?
Kiudoptilise kaabli täitemass ei ole tavaline „määre” ega „vaseliin”, vaid pigem poolläbipaistev pastalaadne funktsionaalne materjal, mis koosneb baasõlidest, paksendavatest süsteemidest, vett blokeerivatest komponentidest, antioksüdantsetest süsteemidest ja muudest materjalidest. Optilise kiu südamik on äärmiselt peen kvartsklaasist kiud, millel on kolm kriitilist tundlikkust: tundlikkus vee, niiskuse ja mehaanilise pinge suhtes. Kui niiskus tungib optilise kiu pinnale, võib see põhjustada mikropragusid ja suurendada signaali sumbumist, mis võib pikas perspektiivis põhjustada kiu rikkeid. Lisaks on kaabli struktuuris arvukalt mikrotühjendeid, näiteks lahtiste torude vahel, südamiku vahedes ja tugevduselementide ümber, mis võivad moodustada vee ja niiskuse migratsiooniteid.
Täitemassi põhifunktsioonid kajastuvad kahes aspektis. Esiteks, veetõke ja niiskuskindlus: mass täidab täielikult kaabli sisemised tühimikud, moodustades pideva hüdrofoobse barjääri, mis tõhusalt takistab pikisuunalist vee migratsiooni, kaitstes põhimõtteliselt optilise kiu struktuurilist stabiilsust. Teiseks, mehaaniline puhverduskaitse: lahtise toru sees katab mass optilise kiu, moodustades painduva tugikihi. Kui kaabel puutub kokku väliste jõududega, nagu painutamine, pinge või vibratsioon, hajutab see tõhusalt pinget ja vähendab mikropaindekadude ohtu, tagades seeläbi stabiilse signaaliülekande.
II. Kiudgeel vs. kaabelželee: erinevad rollid, vastavad kohustused
Kiudoptilise kaabli tööstuses jagunevad täitemassid peamiselt kahte kategooriasse:KiudgeeljaKaabliželeeNende rakenduspositsioonides ja jõudlusnõuetes on olulisi erinevusi.
Kiudgeel on funktsionaalne materjal, mis puutub otseselt kokku optilise kiuga, täites peamiselt lahtiste torude või selgroo struktuuride sisemust, säilitades pikaajalise otsese kontakti kiuga. Seetõttu on selle toimivusnõuded äärmiselt ranged: see peab olema väga puhas ja ilma mehaaniliste lisanditeta; head madala pingega omadused, mis ei põhjusta kiu mikropainutusefekte; madal või peaaegu neutraalne happeväärtus, et vältida pikaajalist keemilist mõju kiu kattele; ja vesiniku eraldumise toimivuse kriitiline kontroll, kuna vesinik võib põhjustada optilise kiu OH-neeldumise kadu, mis viib signaali sumbumise suurenemiseni 1,38 μm sagedusalas. Baasõli valiku osas kasutab kiudgeel enamasti kõrge puhtusastmega hüdrogeenitud mineraalõlisid või sünteetilisi baasõlisüsteeme, mille eeliste hulka kuulub stabiilne molekulaarstruktuur ja partiidevaheline kõrge konsistents, mistõttu need sobivad paremini suure töökindlusega kaablirakenduste jaoks.
Kaablitarretist kasutatakse peamiselt kaabli südamike tühimike, keerdstruktuuri tühimike või väliskihi struktuuride täitmiseks. See ei puutu otseselt kokku optilise kiuga ning selle põhifunktsioonid on üldine veetõke ja struktuuri täitmine. Seetõttu on selle puhtuse ja optilise kvaliteedi nõuded suhteliselt madalamad, kuid sellel peab olema hea veetõke ja pikaajaline stabiilsus. Baasõlisüsteemides kasutatakse enamasti nafteenseid või vaheühenditel põhinevaid hüdrogeenitud mineraalõlisüsteeme, saavutades tasakaalu kulude ja jõudluse vahel, muutes need sobivamaks väliskihi kaitsmiseks.
Materjalisüsteemi seisukohast saab täitemassid jagada kolme tüüpi: mineraalõlimass, sünteetiline õlimass ja silikoonõlimass. Mineraalõlimass pakub suurt kulutõhusust ja on kõige laialdasemalt kasutatav. Sünteetiline õlimass põhineb tavaliselt PAO-l (polüalfaolefiin) baasõlina, pakkudes suurepärast jõudlust nii kõrgel kui ka madalal temperatuuril ning oksüdatsioonistabiilsust. Silikoonõlimass sobib äärmuslike temperatuuride jaoks, säilitades stabiilse jõudluse temperatuurivahemikus -70 °C kuni 200 °C, kuid selle hind on kõrgem ja see ei sobi mineraalõlisüsteemidega.
III. Levinumad probleemid ja vastumeetmed praktilistes rakendustes
Kiudoptiliste kaablite tootmise, paigaldamise ja pikaajalise kasutamise ajal võivad täitematerjalidega tekkida mitmesugused jõudlusprobleemid.
Õli eraldumine avaldub tavaliselt baasõli eraldumisena ühendi süsteemist, mis viib ühendi ebaühtlase jaotumiseni, mis omakorda põhjustab optilise kiu ebaühtlast pinget ja suurendab mikropaindekadu. Põhjus on tavaliselt seotud paksendamissüsteemi konstruktsiooni või dispersiooniprotsessi juhtimisega.
Madalal temperatuuril toimuv kõvenemine on külmades piirkondades märgatavam. Tavapäraste mineraalõlisüsteemide viskoelastsus väheneb madalatel temperatuuridel, mistõttu need ei suuda pakkuda tõhusat puhverduskaitset, mis võib viia optilise kiu ja toru seina vahelise otsese kokkupuuteni. Seda tuleks optimeerida sünteetilise õli või silikoonõli süsteemide valimisega.
Ühilduvusprobleemid avalduvad peamiselt füüsikalise või keemilise kokkusobimatusena ühendi ja selliste materjalide nagu PBT-lahtised torud, kiudkatted ja vett blokeerivad materjalid vahel, mis võib pikas perspektiivis põhjustada materjali turset või jõudluse halvenemist. Seetõttu tuleb praktilistes rakendustes läbi viia ranged ühilduvuskatsed.
Vesiniku eraldumisega seotud probleemid tulenevad peamiselt ühendi süsteemis leiduvatest ebastabiilsetest komponentidest, mis võivad pikaajalise töötamise käigus aeglaselt vesinikku vabastada, mille tulemuseks on optilise kiu suurem nõrgenemine. Seetõttu on vajalik tooraine puhtuse ja tootmiskeskkonna niiskuse range kontroll.
Täitmisprotsessi probleemid on seotud segu tiksotroopsete omaduste ja seadmete juhtimisparameetritega, nagu täitmiskiirus, temperatuuri reguleerimine ja ebaühtlane rõhujaotus, mis kõik võivad mõjutada segu jaotumise ühtlust lahtises torus ja sellest tulenevalt mõjutada kaabli üldist jõudlust.
Kokkuvõte
Kuigi täitemassil on kaablistruktuuris vähemoluline roll, on see oluline funktsionaalne materjal, mis mõjutab fiiberoptiliste kaablite pikaajalist töökindlust ja ülekandevõimet. Sellel on asendamatu roll veetõkkes, niiskuskindluses, puhverdamises ja konstruktsiooni stabiilsuses. Kuna fiiberoptilised sidevõrgud arenevad pidevalt suuremate kiiruste, suuremate mahtude ja pikema kasutusea suunas, suurenevad pidevalt ka kaablitäitemasside jõudlusnõuded ja protsessi juhtimise nõudmised.
Postituse aeg: 29. aprill 2026