光纤在成缆过程和实际应用环境中,必须要经受住一定的机械应力和化学环境的侵蚀;在光缆施工过程中,光纤需要熔融连接,光纤涂敷层的可剥性和剥离后裸纤的翘曲度都会影响光纤的熔接难易和损耗大小,这些都属于光纤机械性能的范畴。石英光纤必须具有足够的强度来承受外界的机械作用,例如光纤的二次被覆,以及光缆敷设和运行期间受到的张力、宏弯和微弯。在通常使用条件下,光纤会受到张力、均匀弯曲(如在圆盘上)或平行表面间的两点弯曲(如在熔接情况中)。在所有这些机械环境中,最普通的是轴向张力的影响。
石英光纤是一种脆性材料,在应力作用下持续的变形后会断裂,从而导致通信线路中断,故光纤的材料强度和可靠性是人们最关心的问题。对线路而言,系统失效的主要原因是光缆失效,如由于火灾和直埋光缆附近的挖掘引起断裂等外部因素,光纤本身固有因素引起的失效很少。特别是随着光纤制造技术的不断提高,目前所用光纤的筛选强度都在0.69GPa以上,内在的机械失效概率更低。尽管如此,由于修理和更换光纤的成本很高,相关经济风险不可小视。这些风险促使人们努力把运行中的内在机械失效概率减小到最低,因而提高光纤产品的长期机械可靠性是主要的课题。
实际上,光纤的机械强度由表面存在的微裂纹和杂质决定,涂敷层在强度方面起着至关重要的作用,涂敷层的粘附力越强,对微裂纹的保护作用就越明显,光纤的强度就越高。但是,光缆连接需要剥除光纤的涂敷层进行熔接,光纤测试需要剥除涂敷层来制作端面,因而光纤的涂敷层应具有可剥性。涂敷层的粘附力不宜小也不宜大,按国家标准规定,涂敷层的剥离力在1.3~8.9N。
当剥去涂敷层后,光纤有一个自然弯曲的趋势,即翘曲性能,一根从V形槽的端面出来的悬空光纤可以向上、向下或者向左右弯曲。虽然翘曲对连接器、机械连接或使用有源校准的熔融连接没有直接影响,但翘曲在光纤无源熔融连接及多根光纤同时熔接(光纤带的批量熔接)时会产生偏离。(www.xing528.com)
为了保证光纤能在实际通信线路上使用,它应具有足够的机械强度和便利的操作性能,以便于成缆和敷设,而且在恶劣的环境条件下不会因疲劳而断裂,以保证光纤光缆使用寿命。为此,有必要弄清光纤的断裂机理、机械强度试验方法、表征光纤强度的各参数的物理意义和光纤使用寿命的计算方法。
用来表征具有预涂覆层或缓冲层光纤的机械强度、操作性能、物理缺陷、可剥离性、应力腐蚀敏感性参数、翘曲性能优劣的测量方法有:筛选试验、光纤抗拉强度、磨损、目视静态和动态疲劳、侧视显微法和激光束散射法等,但是有些试验方法没有得到行业内广泛的认可,所以并没有得到推广应用,因篇幅和重点所限,下面主要就光纤的抗拉强度以及与之相关的参数进行介绍。
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