淺談光纜老化原因分析

發(fā)布時(shí)間:2025-04-24
光纜老化問題具一定隱蔽性,但其對電信傳輸網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與安全構(gòu)成巨大威脅,可能造成企業(yè)重大損失,需要我們高度重視。文章先選取湖南省干光纜兩則老化的 實(shí)例詳細(xì)描述了其特征,然后介紹光纜老化的四方面的原因及特征:包括氫損、溫度特性劣化、外界應(yīng)力、進(jìn)潮。再通過特征比對的方式對兩則實(shí)例進(jìn)行分析,揭示 其發(fā)生機(jī)制。最后筆者從光纜的選購、應(yīng)用等方面提出因應(yīng)光纜老化的七項(xiàng)措施。
光纜老化原因
光纜老化,特別是未達(dá)到預(yù)期壽命的傳輸性能嚴(yán)重劣化,全程損耗普遍增加的原因是多樣的。主要有以下四方面原因。
1、氫損
光纖的氫損,從本質(zhì)上講,是氫氣擴(kuò)散入光纖玻璃之中,同時(shí)和玻璃中的缺陷發(fā)生反應(yīng),在一些特征波長上造成光纖衰減增加的過程,這種過程包括物理過程和化 學(xué)過程兩個(gè)方面。物理過程主要是指氫氣在光纖玻璃中的擴(kuò)散過程,這個(gè)過程中,氫分子并未和玻璃的缺陷發(fā)生反應(yīng),因此其造成的氫損也僅僅和滲透進(jìn)纖芯的氫分 子的吸收光譜特性有關(guān)。試驗(yàn)表明氫分子造成的吸收損耗曲線如圖三。其附加損耗1550nm比1310nm大,在1240nm、1590nm 、1640nm等波長處出現(xiàn)衰減峰。這類氫損大小只與光纖中氫分子濃度有關(guān),溫度高時(shí)光纖玻璃中溶入的氫少,造成的氫損就小。其過程也是可逆的,當(dāng)外界不 存在氫氛圍,光纖中的氫又可滲出,氫損消除。
光纖中還存在其它一些缺陷,氫與缺陷發(fā)生反應(yīng)同樣發(fā)生氫損,其波長可涵蓋1350-1600nm范圍。氫損的物理和化學(xué)過程在光纖的氫損發(fā)生過程中同時(shí)存在。
2、溫度特性惡化
光纜溫度特性惡化可能由以下深層次原因引起:   1) 光纜在常溫時(shí)余長偏大,低溫時(shí)余長進(jìn)一步增加,造成較大宏彎損耗;   2) 光纜常溫余長偏小,當(dāng)光纜處在高溫時(shí),光纖呈負(fù)余長,光纖下沉在pbt管管壁,導(dǎo)致光纖產(chǎn)生微彎損耗;   3) 由于護(hù)套和pbt管低溫收縮,“吃”掉接頭盒中的光纖余量,使接頭盒中光纖出現(xiàn)小彎曲,導(dǎo)致光纖損耗增加甚至斷裂;   4) 光纜整體性差,形成“活塞效應(yīng)”。即光纜中各元件耦合松緊的程度不高,通過多次溫度循環(huán),光纜結(jié)構(gòu)松馳,光纜中的元件像活塞一樣隨溫度變化而明顯收縮與膨 脹,引起光纖損耗。
5) 光纖油膏和光纜油膏質(zhì)量不好。如光纖油膏低溫錐入度小于200dmm時(shí),纖膏變硬,其力可加于光纖產(chǎn)生微彎損耗。又如光纜油膏高溫滴流和油分離,均會在光 纜中造成氣隙,致使潮氣浸入光纜,油膏含水量大也會使光纜水汽增加,這些水汽在低溫下結(jié)成微小冰粒,導(dǎo)致光纖受力彎曲,從而使光纜低溫?fù)p耗增加。
3、外界應(yīng)力
光纜中的光纖在纜化、敷設(shè)和使用過程中可能會受到拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)以及振動產(chǎn)生的應(yīng)力,這些應(yīng)力作用于光纖會導(dǎo)致?lián)p耗增加、光纖強(qiáng)度降低。
4、進(jìn)潮
光纜中光纖對水與潮氣產(chǎn)生的oh-離子極為敏感。水與潮氣會使光纖上的微裂紋擴(kuò)張,使光纖強(qiáng)度顯著降低。光纖長期處于潮濕環(huán)境,其損耗將增加、光纖將變脆。這種情況下一般表現(xiàn)為光纖損耗增加同時(shí),光纖自然斷裂也增加。 分析與對策
實(shí)例一中光纜的老化符合氫損的表現(xiàn),因其所有光纜中光纖均有損耗增加,其1550波段比1310增加更多,而且損耗增加后還呈周期性緩慢回落,但總體上 損耗呈現(xiàn)增高趨勢。我省9月份氣溫明顯高于3月份,光纖中氫分子濃度低,造成損耗每年9月低3月高現(xiàn)象。應(yīng)為光纜中纖膏或纜膏質(zhì)量差, “析氫”現(xiàn)象嚴(yán)重,光纜內(nèi)外護(hù)層又保持了氫氣氛,光纖氫損的物理與化學(xué)過程同時(shí)發(fā)生,光纖損耗增加。光纖質(zhì)量也存在一定問題,光纖內(nèi)部缺陷較多,加速了氫 損進(jìn)程,并導(dǎo)致?lián)p耗不斷呈增高趨勢。因其光纖無變脆,自然斷裂增加現(xiàn)象,光纜金屬護(hù)層絕緣正常,故可排除進(jìn)潮的原因。
實(shí)例二中光纜的老化是其溫度特性較差造成。對照上面溫度特性惡化的原因深究,應(yīng)是光纜余長不當(dāng)與光纜中纖膏老化粘度變大所致。因石英光纖的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn) 小于pbt松套管的熱膨脹系數(shù),當(dāng)溫度降低時(shí),松套管收縮,光纖將向遠(yuǎn)離纜芯方向運(yùn)動,而套管中纖膏粘度大,如溫度變化過快,一時(shí)光纖無法到位而形成宏 彎,造成損耗增加。當(dāng)溫度升高時(shí),松套管增長,光纖受拉力,向靠近纜芯方向運(yùn)動,不存在微彎問題,故損耗正常。光纖在松套管中的運(yùn)動如圖四。
光纜老化問題具一定隱蔽性,但其對電信傳輸網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與安全構(gòu)成巨大威脅,可能造成企業(yè)重大損失,需要我們高度重視。綜合以上問題與分析,筆者提出以下應(yīng)對措施:
1.嚴(yán)把工程材料關(guān)。在光纜選購時(shí),必須要對光纜的結(jié)構(gòu)形式、選用原材料、生產(chǎn)工藝及技術(shù)指標(biāo)作深人了解,綜合考慮。不能簡單的以幾芯價(jià)格多少來比較衡 量。尤其要注意光纜中采用的光纖與纖膏的廠家與質(zhì)量,千萬不要選用價(jià)格過于便宜但未經(jīng)嚴(yán)格檢測的產(chǎn)品。 2、加強(qiáng)合同管理。選用劣質(zhì)原材料或不當(dāng)工藝生產(chǎn)的光纜,往往在最初的產(chǎn)品檢測時(shí),很難檢出,因?yàn)槔匣枰欢螘r(shí)間。因此在采購合同中要明確光纜未達(dá)預(yù)期 壽命的責(zé)任與賠償事項(xiàng),要求廠商提供相應(yīng)光纜選用的光纖、纖膏、松套管、加強(qiáng)芯、復(fù)合鋁帶、護(hù)套料等主要原材料的廠家與規(guī)格。因其追溯期較長,一定要做好 合同與相應(yīng)附件的保存與管理。
3.加強(qiáng)對光纜上承載系統(tǒng)光功率變化的分析,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。光纜的老化是一個(gè)漸進(jìn)的過程,早發(fā)現(xiàn)可以早處理早預(yù)防。因此要充分運(yùn)用設(shè)備時(shí)刻在線的優(yōu)勢,利用網(wǎng)管手段采集光性能參數(shù),機(jī)線綜合分析。同時(shí)要做好線路的定期測試與分析工作。
4、對已出現(xiàn)老化的光纜降級使用或與正常光纜混合使用。光纜老化引起損耗增加量直接與長度相關(guān),通過對已老化光纜的介入長度控制,可使起損耗變化在設(shè)備 容許值內(nèi),延長光纜在網(wǎng)時(shí)間。如省干老化光纜降為短斷本地網(wǎng)用,又如在一個(gè)長距再生段中,一段采用正常光纜另一段采用老化光纜。
5、把好施工質(zhì)量關(guān)。工程質(zhì)量對光纜老化也也有一定影響,需做好工程質(zhì)量管理。尤其是埋式光纜的絕緣合格率在施工時(shí)嚴(yán)格要求,防止接頭與光纜進(jìn)水。
6.光纜建設(shè)要分批平均進(jìn)行,不要集中在某幾年進(jìn)行,降低老化風(fēng)險(xiǎn)。
7、加強(qiáng)對光纜老化問題的調(diào)查分析。目前,我省光纜網(wǎng)建設(shè)時(shí)間還不十分長,老化問題還不十分突出,有些問題還未暴露,防范手段還未發(fā)現(xiàn),需進(jìn)一步調(diào)查研究。
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