Ослаблення-, спричинене воднем, — це збільшення оптичних втрат, яке може виникнути, коли молекулярний водень досягає кремнеземного оптичного волокна та створює тимчасове поглинання або реагує з дефектними ділянками в склі. У деяких кабельних середовищах це справді довго{2}}надійність, але це не слід розглядати як універсальний режим відмови для зовнішніх оптоволоконних мереж. Сучасна конструкція оптоволокна та відповідна конструкція кабелю суттєво знизили ризик у звичайних наземних застосуваннях.
Отже, інженерне питання полягає не лише в тому, чи містить кабель гель, метал чи водо{0}}блокуючий матеріал. Це залежить від того, чи може вся кабельна система генерувати або пропускати достатню кількість водню протягом достатнього часу, щоб впливати на встановлене волокно. Ця оцінка повинна враховувати категорію волокна, компоненти кабелю, вплив вологи, металеві елементи, зовнішні джерела водню, ущільнення та очікуване середовище експлуатації.
Що таке ослаблення,-спричинене воднем?
Молекули водню досить малі, щоб дифундувати крізь багато матеріалів кабелів і, зрештою, потрапити в силікатне скло. Коли водень досягає волокна, слід розрізняти два широких ефекти. Молекулярний водень може створювати властивості поглинання, коли водень присутній у склі, і деяка частина цього внеску може зменшитися, якщо вплив прибрати. Водень також може реагувати з чутливими дефектами в діоксиді кремнію та створювати поглинання, пов’язане з OH-, що може спричинити більш стійкі зміни ослаблення.
Це розрізнення має значення, оскільки «втрата водню» не є автоматичним синонімом постійної несправності кабелю. Тяжкість і оборотність залежать від конструкції волокна, концентрації водню, температури, часу впливу та задіяного хімічного механізму.
Звідки може взятися водень в оптичному кабелі?
Водень усередині кабелю може виходити з кількох шляхів. Найважливіші механізми пов’язані з матеріалами кабелю, вологою та металевими компонентами або зовнішнім -водневим середовищем.
Волога та металеві елементи
У кабельних конструкціях, які містять металеву броню, міцні елементи, стрічки або інші металеві компоненти, волога може створити умови для корозії або гальванічних реакцій, які утворюють водень. У поточних інструкціях ITU для наземних оптичних кабелів зазначено, що водень може утворюватися в присутності вологи та металевих елементів. З цієї причини корозійну систему, водний бар’єр, цілісність оболонки та взаємодію між різними матеріалами слід оцінювати разом, а не розглядати лише сталеву броню як проблему.
Тому для підземних трас вибір кабелю повинен відповідати умовам ґрунту та необхідному механічному захисту. Апрямий-волоконно-оптичний кабельможе законно вимагати металевого захисту в одному проекті та не{0}}неметалевої конструкції в іншому. Правильний вибір залежить від умов руйнування, гризунів, блискавки, заземлення, корозії та екологічних вимог.
Кабельні компаунди та полімерні матеріали
Деякі компоненти кабелю можуть виділяти невелику кількість водню за певних умов старіння, температури або хімічних умов. Однак невірно вважати, що кожен традиційний гель для наповнення є основним джерелом водню. Склади відрізняються, і деякі системи наповнення кабелю також можуть містити інгредієнти,-поглинаючі водень. Кваліфікація матеріалу має базуватися на даних постачальника та відповідних тестах на старіння, а не на простому правилі «гель проти сухого».
Для ширшого огляду функцій і вибору оболонок, стрічок, наповнювачів, міцних елементів та інших компонентів див.посібник з матеріалів волоконно-оптичних кабелів.
Зовнішнє проникнення водню та вологи
Кабелі також можуть піддаватися впливу водню, який утворюється поза кабелем, особливо в спеціалізованих промислових, свердловинних, високо-температурних, під тиском або хімічно агресивних середовищах. Погане закриття або герметизація оболонки сама по собі не є прямим джерелом водню, але проникнення вологи може прискорити корозію та взаємодії матеріалів, які збільшують утворення водню. Тому для з’єднань і переходів якість ущільнення залишається частиною стратегії-контролю водню.
Чому 1383 нм важливіше, ніж 1310 нм або 1550 нм
Поширеною технічною помилкою є опис 1310 нм і 1550 нм як основних піків поглинання OH, спричинених воднем. Вони є важливими вікнами пропускання, але найбільш-відома характеристика поглинання води/ОН у стандартному одномодовому-волокні становить близько 1383 нм.
ПоточнийРекомендація ITU-T G.652визначає для волокна G.652.D максимальний коефіцієнт загасання 0,40 дБ/км при 1383 ± 3 нм після водневого старіння. У тій самій Рекомендації зазначено, що випробування на водневе-старіння волокна B-652.D виконується відповідно до IEC 60793-2-50. НайновішийIEC 60793-2-50охоплює специфікації продукту одномодового-волокна класу B, включаючи категорії волокна B-652.
Це не означає, що водень не впливає на інші довжини хвиль. Молекулярний водень і реакції,-пов’язані з воднем, можуть створювати додаткові спектральні особливості, а вплив на систему зрештою залежить від робочого діапазону та бюджету зв’язку. Однак для практичної кваліфікації сучасного волокна G.652.D область 1383 нм є ключовою точкою відліку, і її не слід замінювати загальним твердженням про «піки OH на 1310 і 1550 нм».
Чи є водень поширеною причиною несправності наземних оптоволоконних кабелів?
Водень є важливим аспектом дизайну, але його ризик слід зазначати пропорційно застосуванню. Останні рекомендації ITU для наземних оптичних кабелів зазначають, що виробництво водню стає проблемою лише в обмежених випадках, коли використовується відповідна конструкція оптоволокна та кабелю. Це узгоджується з еволюцією сучасного одномодового-волокна з низьким{2}}водо-піковим рівнем-і покращених матеріалів кабелю.
Практичний висновок полягає в тому, що команди проекту повинні уникати двох протилежних помилок: ігнорування водню в середовищах, де він може накопичуватися, і розглядання його як домінуючої причини загасання в кожному зовнішньому старінні кабелі. Згинання, механічне напруження, пошкодження оболонок, неякісні з’єднання, забруднення з’єднувача, пошкодження, пов’язані-з водою, і дефекти встановлення також можуть зменшити оптичний запас.
Як діагностувати ймовірне затухання,-спричинене воднем
Втрати,-пов’язані з воднем, слід діагностувати за допомогою доказів, а не робити висновок лише за віком кабелю. Корисне дослідження зазвичай поєднує кілька спостережень:
- Порівняйте поточне затухання з даними про введення в експлуатацію або{0}}здавально-здавальних випробувань.
- Виміряйте затухання на робочих довжинах хвиль і, якщо це дозволяють специфікації волокна та тестове обладнання, перевірте область 1383 нм або ширшу спектральну лінію затухання.
- Перевірте, чи збільшення розподілене вздовж волокна чи зосереджено на зрощенні, вигині, замиканні або пошкодженій ділянці кабелю.
- Порівняйте сусідні волокна в тому самому кабелі та, якщо можливо, волокна в сусідніх секціях кабелю.
- Перевірте маршрут на наявність вологи, корозії, пошкодження оболонки, затоплення, аномальної температури або зовнішнього впливу водню.
- Перегляньте категорію волокна та кваліфікаційні дані виробника щодо-старіння на водні.
OTDR є цінним для виявлення подій, що відбивають, локалізованих надлишкових втрат і змін уздовж проміжку, але слід OTDR сам по собі не доводить, що водень є основною причиною. Більш широкийтестування оптоволоконного кабелюпрограма має поєднувати результати OTDR із вимірюваннями-втрат або затухання, специфікаціями продукту та екологічними доказами.
Цільові заходи проектування кабелю для зменшення ризику утворення водню
1. Укажіть сучасне волокно з підтвердженою ефективністю-старіння за допомогою водню
Відбір волокна є першим контрольним шаром. Для звичайних наземних одномодових-мереж,G.652.D одномодове-волокнорозроблено з низькою водною-піковою продуктивністю та включає водневі-вимоги до старіння близько 1383 нм. Специфікації проекту повинні посилатися на відповідну категорію волокна та вимоги до випробувань замість того, щоб покладатися лише на номінальне загасання при 1310 нм та 1550 нм.
2. Виберіть кабельні матеріали з низьким-генеруванням-водню
Оболочки, наповнювачі, стрічки, сполучні матеріали, покриття та інші компоненти кабелю слід вибирати як систему. Мета полягає в мінімізації матеріалів або комбінацій матеріалів, які можуть утворювати водень під час тривалого-старіння.IEC TR 62690, Ефекти водню в волоконно-оптичних кабелях - Рекомендації, надає спеціальну галузеву довідку для оцінки ефектів водню в одномодових-волоконних кабелях.
3. Контролюйте шляхи вологи та корозії
Бар’єри від вологи, надійна конструкція оболонки, кваліфіковані заглушки для з’єднань і корозійно-{0}}металевий дизайн можуть зменшити умови, у яких утворюється водень. У вологих або агресивних середовищах броню та інші металеві компоненти слід вибирати з урахуванням повної корозійної системи. Нержавіюча сталь може бути доречною в деяких конструкціях, але це не універсальна відповідь для кожного похованого проекту.
Для маршрутів зі стійкою вологістю ґрунту або вимогливим механічним впливом порівняйте доступніпідземний волоконно-оптичний кабельконструкції та визначити, металевий чи не{0}}металевий захист краще відповідає профілю ризику проекту.
4. Використовуйте матеріали,-що поглинають водень, коли це виправдовує ризик
ITU-T L.126 і відповідні інструкції щодо кабелю визнають матеріали,-що поглинають водень, як один із методів контролю концентрації водню всередині кабелю. Поглинач водню — це матеріал, призначений для взаємодії з воднем або його захоплення; її не слід плутати зі звичайним водо-порошком або водо-блокуючою стрічкою, основною функцією яких є обмеження міграції води.
TheМетод ITU-T L.126 для оцінки концентрації водню в волоконно-оптичних кабеляхкорисно, коли проект вимагає більш формальної оцінки накопичення-водню.
5. Зрозумійте, що-сухий кабель змінює-, а що ні
Усі-сухі конструкції кабелю видаляють звичайний заливний або заповнювальний гель з частин конструкції кабелю та замість цього використовують сухі{1}}блокуючі елементи. Це може спростити використання та видалити одне потенційне джерело матеріалу, але це не робить кабель автоматично стійким до водню. Металева корозія, інші полімерні матеріали, зовнішній водень і умови ущільнення все ще можуть мати значення.
Якщо сухе будівництво є бажаним з міркувань монтажу або технічного обслуговування, інженерні переваги слід оцінювати разом із повною системою матеріалу кабелю. Огляд цього підходу до будівництва доступний у статті на сайтіповністю-сухий оптоволоконний кабель ADSS.
Які програми потребують найбільшої уваги?
Управління воднем заслуговує більш детального розгляду, якщо очікується, що кабель буде працювати в середовищі з надійним джерелом водню або в умовах, що сприяють утворенню водню. Приклади включають вологі металеві кабельні конструкції, певні -заглиблені установки, промислові майданчики із зовнішнім воднем, середовища з високою-температурою та інші спеціалізовані установки.
Для звичайних FTTx, мереж доступу, каналів, повітряних і наземних магістральних мереж, що використовують сучасне кваліфіковане оптоволокно, водень має бути одним із пунктів у ширшій оцінці надійності, а не передбачуваною майбутньою несправністю. Конструкцію кабелю, блокування води, механічну конструкцію, якість монтажу, захист з’єднання, оптичну межу та вплив навколишнього середовища слід перевірити разом.
FAQ
Чи може водень остаточно пошкодити оптичне волокно?
Це може спричинити стійкі зміни ослаблення, коли водень реагує з чутливими ділянками в склі, але не кожен-пов’язаний із воднем механізм втрат є постійним. Поглинання молекулярного водню може бути частково оборотним, коли вплив припинено. Фактична поведінка залежить від волокна та умов впливу.
Яка довжина хвилі найбільш пов’язана зі старінням водню у волокні G.652.D?
Ключова область кваліфікації становить 1383 ± 3 нм. ITU-T G.652 визначає вимоги до ослаблення на цій довжині хвилі після водневого старіння для волокна G.652.D.
Чи всі-сухі оптичні кабелі стійкі до водню?
Ні. Видалення гелю для заповнення усуває один потенційний матеріальний внесок і може забезпечити переваги встановлення, але водень все одно може надходити від металевої корозії, інших матеріалів або зовнішнього середовища.
Чи водо{0}}розбухаюча стрічка поглинає водень?
Не обов'язково. Стандартні водо{1}}набухаючі матеріали розроблені для блокування міграції води. Матеріали,-що поглинають або-водень поглинають водень, потребують складу, спеціально розробленого для контролю водню.
Чи може лише тестування OTDR підтвердити ослаблення,-спричинене воднем?
Ні. OTDR може допомогти виявити розподілені або локалізовані втрати, але підтвердження першопричини-зазвичай вимагає порівняння з базовими даними, вимірюваннями-загасання, що залежать від довжини хвилі, специфікаціями продукту та екологічними чи матеріальними доказами.
Висновок
Ослабленням,-спричиненим воднем, найкраще керувати як проблемою-і-технології довкілля, а не як неминучим механізмом старіння. Сучасне волокно з низьким-водо-піковим піком, ретельний вибір компонентів, захист від вологи та корозії, кваліфіковані замки та заходи-поглинання водню, де це виправдано, можуть утримувати пов’язані з воднем-оптичні втрати в прийнятних межах протягом усього терміну служби кабелю.
Для закупівель і проектування мережі найкориснішою вимогою є не «вибір водне{0}}захищеного кабелю», а визначення фактичного впливу, категорії волокна, конструкції кабелю, кваліфікаційних випробувань і допустимого тривалого-затухання. Цей підхід створює більш надійну специфікацію для магістралей FTTx, мереж електрозв’язку, прихованих магістралей та іншої-оптичної інфраструктури з тривалим терміном служби.