În structura cablurilor cu fibră optică, compusul de umplere este un strat ușor de trecut cu vederea, dar de o importanță critică. Nu participă direct la transmiterea semnalului optic și nici nu este la fel de vizibil ca învelișul exterior, însă afectează direct fiabilitatea pe termen lung și stabilitatea transmisiei cablului, făcându-l un material funcțional esențial pentru asigurarea funcționării pe termen lung a cablului.
I. Ce este compusul de umplere și de ce este o „necesitate” pentru cablurile cu fibră optică?
Compusul de umplere pentru cabluri cu fibră optică nu este o „grăsime” sau „vaselină” obișnuită, ci mai degrabă un material funcțional semitransparent, asemănător unei paste, compus din uleiuri de bază, sisteme de îngroșare, componente de blocare a apei, sisteme antioxidante și alte materiale. Miezul unei fibre optice este un fir extrem de fin de sticlă de cuarț, care are trei sensibilități critice: susceptibilitate la apă, umiditate și stres mecanic. Odată ce umiditatea pătrunde în suprafața fibrei optice, aceasta poate induce micro-fisuri și poate duce la o atenuare crescută a semnalului, putând cauza defectarea fibrei pe termen lung. În plus, există numeroase micro-goluri în structura cablului, cum ar fi între tuburile libere, în golurile miezului și în jurul elementelor de rezistență, care pot forma căi de migrare pentru apă și umiditate.
Funcțiile principale ale compusului de umplere se reflectă în două aspecte. În primul rând, blocarea apei și rezistența la umiditate: compusul umple complet golurile interne ale cablului, formând o barieră hidrofobă continuă care previne eficient migrarea longitudinală a apei, protejând fundamental stabilitatea structurală a fibrei optice. În al doilea rând, protecția mecanică de tamponare: în interiorul tubului liber, compusul acoperă fibra optică pentru a forma un strat de suport flexibil. Atunci când cablul este supus unor forțe externe, cum ar fi îndoirea, tensiunea sau vibrațiile, acesta dispersează eficient stresul și reduce riscul de pierdere prin microîndoire, asigurând astfel o transmisie stabilă a semnalului.
II. Fibre Gel vs. Cable Jelly: Roluri diferite, responsabilități respective
În industria cablurilor cu fibră optică, compușii de umplere sunt împărțiți în principal în două categorii:Gel de fibrăşiJeleu de cabluExistă diferențe semnificative în ceea ce privește pozițiile de aplicare și cerințele de performanță.
Fiber Gel este un material funcțional care intră în contact direct cu fibra optică, umplând în principal interiorul tuburilor libere sau al structurilor principale, menținând contactul direct pe termen lung cu fibra. Prin urmare, cerințele sale de performanță sunt extrem de stricte: trebuie să aibă o curățenie foarte ridicată, fără impurități mecanice; caracteristici bune de stres redus care nu provoacă efecte de microîndoire asupra fibrei; valoare a acidității scăzută sau aproape neutră pentru a evita impactul chimic pe termen lung asupra învelișului fibrei; și control critic al performanței de evoluție a hidrogenului, deoarece hidrogenul poate provoca pierderi de absorbție a OH-urilor în fibra optică, ducând la o atenuare crescută a semnalului în banda de 1,38 μm. În ceea ce privește selecția uleiului de bază, Fiber Gel utilizează în principal uleiuri minerale hidrogenate de înaltă puritate sau sisteme de uleiuri de bază sintetice, ale căror avantaje includ o structură moleculară stabilă și o consistență ridicată de la lot la lot, ceea ce le face mai potrivite pentru aplicații de cabluri cu fiabilitate ridicată.
Jeleul pentru cabluri este utilizat în principal pentru umplerea golurilor din miez, a golurilor din structurile torsadate sau a structurilor stratului exterior al cablului. Nu intră în contact direct cu fibra optică, iar funcțiile sale principale sunt blocarea generală a apei și umplerea structurală. Prin urmare, cerințele sale privind curățenia și performanța de calitate optică sunt relativ mai mici, dar trebuie să aibă o bună performanță de blocare a apei și stabilitate pe termen lung. Sistemele de ulei de bază utilizează în mare parte sisteme de uleiuri minerale hidrogenate naftenice sau intermediare, atingând un echilibru între cost și performanță, ceea ce le face mai potrivite pentru protecția stratului exterior.
Din perspectiva unui sistem de materiale, compușii de umplere pot fi, de asemenea, împărțiți în trei tipuri: compuși de ulei mineral, compuși de ulei sintetic și compuși de ulei siliconic. Compușii de ulei mineral oferă o rentabilitate ridicată și sunt cei mai utilizați. Compușii de ulei sintetic se bazează de obicei pe PAO (polialfaolefină) ca ulei de bază, oferind performanțe excelente la temperaturi ridicate și joase, precum și stabilitate la oxidare. Compușii de ulei siliconic sunt potriviți pentru medii cu temperaturi extreme, menținând performanțe stabile pe un interval de la -70°C la 200°C, dar costul lor este mai mare și sunt incompatibili cu sistemele de ulei mineral.
III. Probleme comune și contramăsuri în aplicațiile practice
În timpul producției, instalării și funcționării pe termen lung a cablurilor cu fibră optică, pot apărea diverse probleme de performanță legate de compușii de umplere.
Separarea uleiului se manifestă de obicei prin separarea uleiului de bază de sistemul compus, ceea ce duce la o distribuție inegală a compusului, ceea ce la rândul său provoacă solicitări inegale asupra fibrei optice și pierderi crescute prin microîndoire. Cauza principală este de obicei legată de proiectarea sistemului de îngroșare sau de controlul procesului de dispersie.
Întărirea la temperaturi scăzute este mai evidentă în regiunile reci. Sistemele convenționale cu ulei mineral prezintă o scădere a vâscoelasticității la temperaturi scăzute, nereușind să ofere o protecție tampon eficientă, ceea ce poate duce la contact direct între fibra optică și peretele tubului. Acest lucru ar trebui optimizat prin selectarea sistemelor cu ulei sintetic sau ulei siliconic.
Problemele de compatibilitate se manifestă în principal ca incompatibilitate fizică sau chimică între compus și materiale precum tuburile libere din PBT, acoperirile din fibre și materialele care blochează apa, ceea ce poate duce la umflarea materialului sau la degradarea performanței pe termen lung. Prin urmare, în aplicațiile practice trebuie efectuate teste riguroase de compatibilitate.
Problemele legate de evoluția hidrogenului provin în principal din urmele de componente instabile din sistemul compus, care pot elibera lent hidrogen în timpul funcționării pe termen lung, rezultând o atenuare suplimentară crescută a fibrei optice. Prin urmare, este necesar un control strict al purității materiei prime și al umidității mediului de producție.
Problemele procesului de umplere sunt legate de proprietățile tixotropice ale compusului și de parametrii de control ai echipamentului, cum ar fi viteza de umplere, controlul temperaturii și distribuția neuniformă a presiunii, toate acestea putând afecta uniformitatea distribuției compusului în tubul liber și, în consecință, pot avea impact asupra performanței generale a cablului.
Concluzie
Deși compusul de umplere ocupă o poziție neproeminentă în structura cablului, acesta este un material funcțional cheie care afectează fiabilitatea pe termen lung și performanța de transmisie a cablurilor cu fibră optică. Joacă un rol de neînlocuit în blocarea apei, rezistența la umiditate, amortizarea și stabilitatea structurală. Pe măsură ce rețelele de comunicații cu fibră optică continuă să evolueze către viteze mai mari, capacități mai mari și durate de viață mai lungi, cerințele de performanță și cerințele de control al procesului pentru compușii de umplere a cablurilor sunt, de asemenea, în continuă creștere.
Data publicării: 29 aprilie 2026