光ファイバ通信回線の信頼性と耐用年数を確保するためには、光ファイバの温度特性と機械的特性も非常に重要な物理的性能パラメータです。
1. 光ファイバの温度特性
光ファイバの損失は光ファイバの減衰係数で説明でき、光ファイバの減衰係数は光ファイバ通信システムの使用環境に直接関係します。つまり、光ファイバの減衰係数は、次のような影響によって増加します。特に低温域では温度が高くなります。光ファイバの減衰係数が大きくなる主な原因は、光ファイバのマイクロベンド損失と曲げ損失です。
温度変化によるファイバーのマイクロベンディング損失は、熱膨張と熱収縮によって引き起こされます。光ファイバーを構成する二酸化ケイ素（SiO2）の熱膨張係数は非常に小さく、温度が下がってもほとんど収縮しないことが物理学で知られています。光ファイバーは、ケーブル形成プロセス中にコーティングされ、他のコンポーネントが追加される必要があります。塗料等の膨張係数が大きい。温度が下がると収縮はさらに大きくなります。したがって、温度が変化すると、材料の膨張係数が異なります。、特に低温領域では光ファイバーがわずかに曲がります。
ファイバの追加損失と温度の間の曲線を図に示します。温度が低下すると、ファイバの追加損失が徐々に増加します。温度が約-55℃まで低下すると、追加損失が急激に増加します。
したがって、光ファイバ通信システムを設計する際には、光ケーブルの高温・低温サイクル試験を考慮して、光ファイバの損失が指標の要件を満たしているかどうかを確認する必要があります。
2. 光ファイバの機械的特性
光ファイバが実用上断線せず、さまざまな環境で使用された場合でも長期信頼性を確保するには、光ファイバに一定の機械的強度が必要です。
周知のとおり、現在の光ファイバを構成する材料は SiO2 であり、これを 125 μm のフィラメントに線引きすることになります。線引き工程における光ファイバーの引張強度は10～20kg/mm²程度となります。強度は400kg / mm²に達します。私たちが議論したい機械的特性は、主に繊維の強度と寿命を指します。
ここでいう光ファイバーの強度とは引張強度のことを指します。ファイバーが耐えられる以上の張力を受けると、ファイバーは破損します。
光ファイバーの破断強度は被覆層の厚さに関係します。膜厚5～10μmの場合、破断強度は330kg/mm2、膜厚100μmの場合、530kg/mm2に達します。
ファイバ断線の原因は、光ファイバの製造工程におけるプリフォーム自体の表面の欠陥によるものです。張力を受けると傷に応力が集中します。張力が一定の範囲を超えると繊維が破断します。
光ファイバーが 20 年以上の耐用年数を持つことを保証するために、光ファイバーは強度スクリーニング試験を受ける必要があります。ケーブル配線には、要件を満たす光ファイバーのみを使用できます。
海外における繊維強度の要件を表に示します。
光ファイバーの許容ひずみには次のものが含まれます。
(1) ケーブル配線中の光ファイバーの歪み。
(2) 光ケーブル敷設時に何らかの要因で光ファイバにひずみが生じる。
(3) 使用環境温度の変化による光ファイバの歪み。
海外のデータによると、光ファイバーの引張ひずみが0.5％であれば寿命は20～40年に達するという。
