浅谈光缆老化原因分(fēn)析

浅谈光缆老化原因分(fēn)析

光缆老化问题具(jù)一定隐蔽性，但其对電(diàn)信传输网的运行质(zhì)量与安(ān)全构成巨大威胁，可(kě)能(néng)造成企业重大损失，需要我们高度重视。文(wén)章先选取湖(hú)南省干光缆两则老化的实例详细描述了其特征，然后介绍光缆老化的四方面的原因及特征：包括氢损、温度特性劣化、外界应力、进潮。再通过特征比对的方式对两则实例进行分(fēn)析，揭示其发生机制。最后筆(bǐ)者从光缆的选購(gòu)、应用(yòng)等方面提出因应光缆老化的七项措施。
光缆老化原因
光缆老化，特别是未达到预期寿命的传输性能(néng)严重劣化，全程损耗普遍增加的原因是多(duō)样的。主要有(yǒu)以下四方面原因。
1、氢损
光纤的氢损，从本质(zhì)上讲，是氢气扩散入光纤玻璃之中(zhōng)，同时和玻璃中(zhōng)的缺陷发生反应，在一些特征波長(cháng)上造成光纤衰减增加的过程，这种过程包括物(wù)理(lǐ)过程和化學(xué)过程两个方面。物(wù)理(lǐ)过程主要是指氢气在光纤玻璃中(zhōng)的扩散过程，这个过程中(zhōng)，氢分(fēn)子并未和玻璃的缺陷发生反应，因此其造成的氢损也仅仅和渗透进纤芯的氢分(fēn)子的吸收光谱特性有(yǒu)关。试验表明氢分(fēn)子造成的吸收损耗曲線(xiàn)如图三。其附加损耗1550nm比1310nm大，在1240nm、1590nm、1640nm等波長(cháng)处出现衰减峰。这类氢损大小(xiǎo)只与光纤中(zhōng)氢分(fēn)子浓度有(yǒu)关，温度高时光纤玻璃中(zhōng)溶入的氢少，造成的氢损就小(xiǎo)。其过程也是可(kě)逆的，当外界不存在氢氛围，光纤中(zhōng)的氢又(yòu)可(kě)渗出，氢损消除。
光纤中(zhōng)还存在其它一些缺陷，氢与缺陷发生反应同样发生氢损，其波長(cháng)可(kě)涵盖1350-1600nm范围。氢损的物(wù)理(lǐ)和化學(xué)过程在光纤的氢损发生过程中(zhōng)同时存在。
2、温度特性恶化
光缆温度特性恶化可(kě)能(néng)由以下深层次原因引起：
1）光缆在常温时余長(cháng)偏大，低温时余長(cháng)进一步增加，造成较大宏弯损耗；
2）光缆常温余長(cháng)偏小(xiǎo)，当光缆处在高温时，光纤呈负余長(cháng)，光纤下沉在PBT管管壁，导致光纤产(chǎn)生微弯损耗；
3）由于护套和PBT管低温收缩，“吃”掉接头盒中(zhōng)的光纤余量，使接头盒中(zhōng)光纤出现小(xiǎo)弯曲，导致光纤损耗增加甚至断裂；
4）光缆整體(tǐ)性差，形成“活塞效应”。即光缆中(zhōng)各元件耦合松紧的程度不高，通过多(duō)次温度循环，光缆结构松驰，光缆中(zhōng)的元件像活塞一样随温度变化而明显收缩与膨胀，引起光纤损耗。
5）光纤油膏和光缆油育质(zhì)量不好。如光纤油膏低温锥入度小(xiǎo)于200dmm时，纤膏变硬，其力可(kě)加于光纤产(chǎn)生微弯损耗。又(yòu)如光缆油育高温滴流和油分(fēn)离，均会在光缆中(zhōng)造成气隙，致使潮气浸入光缆，油育含水量大也会使光缆水汽增加，这些水汽在低温下结成微小(xiǎo)冰粒，导致光纤受力弯曲，从而使光缆低温损耗增加。

3、外界应力
光缆中(zhōng)的光纤在缆化、敷设和使用(yòng)过程中(zhōng)可(kě)能(néng)会受到拉伸、弯曲、扭转以及振动产(chǎn)生的应力，这些应力作(zuò)用(yòng)于光纤会导致损耗增加、光纤强度降低。
4、进潮
光缆中(zhōng)光纤对水与潮气产(chǎn)生的OH-离子极為(wèi)敏感。水与潮气会使光纤上的微裂纹扩张，使光纤强度显著降低。光纤長(cháng)期处于潮湿环境，其损耗将增加、光纤将变脆。这种情况下一般表现為(wèi)光纤损耗增加同时，光纤自然断裂也增加。分(fēn)析与对策实例一中(zhōng)光缆的老化符合氢损的表现，因其所有(yǒu)光缆中(zhōng)光纤均有(yǒu)损耗增加，其1550波段比1310增加更多(duō)，而且损耗增加后还呈周期性缓慢回落，但总體(tǐ)上损耗呈现增高趋势。我省9月份气温明显高于3月份，光纤中(zhōng)氢分(fēn)子浓度低，造成损耗每年9月低3月高现象。应為(wèi)光缆中(zhōng)纤膏或缆育质(zhì)量差，“析氢”现象严重，光缆内外护层又(yòu)保持了氢气氛，光纤氢损的物(wù)理(lǐ)与化學(xué)过程同时发生，光纤损耗增加。光纤质(zhì)量也存在一定问题，光纤内部缺陷较多(duō)，加速了氢损进程，并导致损耗不断呈增高趋势。因其光纤无变脆，自然断裂增加现象，光缆金属护层绝缘正常，故可(kě)排除进潮的原因。
实例二中(zhōng)光缆的老化是其温度特性较差造成。对照上面温度特性恶化的原因深究，应是光缆余長(cháng)不当与光缆中(zhōng)纤膏老化粘度变大所致。因石英光纤的热膨胀系数遠(yuǎn)小(xiǎo)于PBT松套管的热膨胀系数，当温度降低时，松套管收缩，光纤将向遠(yuǎn)离缆芯方向运动，而套管中(zhōng)纤育粘度大，如温度变化过快，一时光纤无法到位而形成宏弯，造成损耗增加。当温度升高时，松套管增長(cháng)，光纤受拉力，向靠近缆芯方向运动，不存在微弯问题，故损耗正常。光纤在松套管中(zhōng)的运动如图四。
光缆老化问题具(jù)一定隐蔽性，但其对電(diàn)信传输网的运行质(zhì)量与安(ān)全构成巨大威胁，可(kě)能(néng)造成企业重大损失，需要我们高度重视。
综合以上问题与分(fēn)析，筆(bǐ)者提出以下应对措施：
1.严把工(gōng)程材料关。在光缆选購(gòu)时，必须要对光缆的结构形式、选用(yòng)原材料、生产(chǎn)工(gōng)艺及技(jì )术指标作(zuò)深人了解，综合考虑。不能(néng)简单的以几芯价格多(duō)少来比较衡量。尤其要注意光缆中(zhōng)采用(yòng)的光纤与纤育的厂家与质(zhì)量，千万不要选用(yòng)价格过于便宜但未经严格检测的产(chǎn)品。2、加强合同管理(lǐ)。选用(yòng)劣质(zhì)原材料或不当工(gōng)艺生产(chǎn)的光缆，往往在最初的产(chǎn)品检测时，很(hěn)难检出，因為(wèi)老化需要一段时间。因此在采購(gòu)合同中(zhōng)要明确光缆未达预期寿命的责任与赔偿事项，要求厂商(shāng)提供相应光缆选用(yòng)的光纤、纤膏、松套管、加强芯、复合铝带、护套料等主要原材料的厂家与规格。因其追溯期较長(cháng)，一定要做好合同与相应附件的保存与管理(lǐ)。
3.加强对光缆上承载系统光功率变化的分(fēn)析，及时发现问题。光缆的老化是一个渐进的过程，早发现可(kě)以早处理(lǐ)早预防。因此要充分(fēn)运用(yòng)设备时刻在線(xiàn)的优势，利用(yòng)网管手段采集光性能(néng)参数，机線(xiàn)综合分(fēn)析。同时要做好線(xiàn)路的定期测试与分(fēn)析工(gōng)作(zuò)。
4、对已出现老化的光缆降级使用(yòng)或与正常光缆混合使用(yòng)。光缆老化引起损耗增加量直接与長(cháng)度相关，通过对已老化光缆的介入長(cháng)度控制，可(kě)使起损耗变化在设备容许值内，延長(cháng)光缆在网时间。如省干老化光缆降為(wèi)短断本地网用(yòng)，又(yòu)如在一个長(cháng)距再生段中(zhōng)，一段采用(yòng)正常光缆另一段采用(yòng)老化光缆。
5、把好施工(gōng)质(zhì)量关。工(gōng)程质(zhì)量对光缆老化也也有(yǒu)一定影响，需做好工(gōng)程质(zhì)量管理(lǐ)。尤其是埋式光缆的绝缘合格率在施工(gōng)时严格要求，防止接头与光缆进水。
6.光缆建设要分(fēn)批平均进行，最好不要集中(zhōng)在某几年进行，降低老化风险。
7、加强对光缆老化问题的调查分(fēn)析。目前，我省光缆网建设时间还不十分(fēn)長(cháng)，老化问题还不十分(fēn)突出，有(yǒu)些问题还未暴露，防范手段还未发现，需进一步调查研究。