Znalost

Jak je dobře známo, prosakování vody je pro optická vlákna velmi fatální, protože vodík vysrážený z vody může ve vláknech způsobit „ztrátu vodíku“, což vede ke zvýšenému útlumu a výrazně ovlivňuje účinnost a stabilitu přenosu.

Co je tedy „ztráta vodíku“?

Ztráty vodíku lze rozdělit na dva typy: vratná ztráta vodíku a nevratná ztráta vodíku.

Reverzibilní ztráta vodíku:

Molekuly vodíku difundují do SiO₂optických vláken a infiltrovaný volný vodík je zachycován SiO₂mřížka při pokojové teplotě. Působením lokálního elektrického pole vzniká v molekulách vodíku dipólový moment a vibracemi vodíku vznikají další absorpční ztráty. Ve srovnání se spojovacími vazbami mezi běžnými molekulami je záchytná síla mřížky relativně slabá. Pokud se vodíkové prostředí vlákna odstraní, molekuly vodíku z SiO uniknou₂sítě a ztráta vlákna se vrátí na původní hodnotu. Jedná se tedy o přerušovaný efekt a generovaná ztráta vodíku je vratná.

Nevratná ztráta vodíku:
Molekuly vodíku, které difundují do lidského těla při vysokých teplotách, se chemicky vážou s vadnými částmi vláknité síťoviny za vzniku OH skupin a jejich vibrace zvyšují špičkovou absorpční ztrátu. Díky silné vazebné síle i po odstranění vodíkového prostředí z optického vlákna stále existují chemické vazby a ztráta absorpcí se nezmění. Jde tedy o trvalý chemický efekt a výsledná ztráta vodíku je nevratná.

Jak se tedy optické vlákno dostává do kontaktu s molekulami vodíku? Odkud pocházejí a jak by měly být potlačeny?

Nejprve je nutné porozumět faktorům, které ovlivňují velikost ztráty vodíku. Je třeba poznamenat, že ať už se jedná o jednovidový optický kabel nebo vícevidový optický kabel, akumulace plynného vodíku v konstrukci kabelu může zhoršit optický výkon během jeho životnosti.

Velikost ztráty vodíku závisí na následujících faktorech:

• Typ optického vlákna, jeho dopingové složení a koncentrace a jeho vlastní citlivost na plynný vodík;
• Design kabelu z optických vláken, zejména výběr a kombinace materiálů použitých v jeho struktuře;
• prostředí instalace včetně jeho provozní teploty;
• Úroveň vodíkového plynu generovaného optickými kabely během jejich životnosti.

Plynný vodík v optických kabelech může pocházet z:

• Vodík uvolňovaný součástmi optických kabelů, včetně těch, které souvisí s dlouhodobými účinky stárnutí materiálů;
• Vodík obsažený ve stlačeném vzduchu čerpaný do optického kabelu;
• Vývoj vodíku způsobený korozí kovových součástí za přítomnosti vlhkosti;
• Vodík produkovaný biochemickou korozí.

Aby se zabránilo ztrátám vodíku, měla by být při navrhování a výrobě kabelů z optických vláken zvážena vhodná opatření, jako jsou:

• Výběr vhodných příměsí při výrobě předlisků z optických vláken a použití P₂O₅méně nebo méně;
• Při výrobě předlisků z optických vláken syntetický SiO₂se používá jako obklad místo přírodního SiO₂obklady;
• Při kreslení optických vláken volte povlakové materiály s nízkým vývojem vodíku;
• Pečlivě vybírejte materiály použité pro optický kabel, zejména výplňovou pastu, která přichází do přímého kontaktu s vláknem, což je obzvláště důležité;
• Proveďte opatření na blokování vody pro kabely z optických vláken, abyste zajistili, že nedochází k celkovému prosakování vody nebo uvolňování vodíku, a eliminujte vnější vodíková prostředí.