淺談光纜老化原因分析

光纜老化問題具一定隱蔽性，但其對電信傳輸網(wǎng)的運行質(zhì)量與安全構(gòu)成巨大威脅，可能造成企業(yè)重大損失，需要我們高度重視。文章先選取湖南省干光纜兩則老化的實例詳細描述了其特征，然后介紹光纜老化的四方面的原因及特征：包括氫損、溫度特性劣化、外界應(yīng)力、進潮。再通過特征比對的方式對兩則實例進行分析，揭示其發(fā)生機制。最后筆者從光纜的選購、應(yīng)用等方面提出因應(yīng)光纜老化的七項措施。
光纜老化原因
光纜老化，特別是未達到預(yù)期壽命的傳輸性能嚴(yán)重劣化，全程損耗普遍增加的原因是多樣的。主要有以下四方面原因。
1、氫損
光纖的氫損，從本質(zhì)上講，是氫氣擴散入光纖玻璃之中，同時和玻璃中的缺陷發(fā)生反應(yīng)，在一些特征波長上造成光纖衰減增加的過程，這種過程包括物理過程和化學(xué)過程兩個方面。物理過程主要是指氫氣在光纖玻璃中的擴散過程，這個過程中，氫分子并未和玻璃的缺陷發(fā)生反應(yīng)，因此其造成的氫損也僅僅和滲透進纖芯的氫分子的吸收光譜特性有關(guān)。試驗表明氫分子造成的吸收損耗曲線如圖三。其附加損耗1550nm比1310nm大，在1240nm、1590nm、1640nm等波長處出現(xiàn)衰減峰。這類氫損大小只與光纖中氫分子濃度有關(guān)，溫度高時光纖玻璃中溶入的氫少，造成的氫損就小。其過程也是可逆的，當(dāng)外界不存在氫氛圍，光纖中的氫又可滲出，氫損消除。
光纖中還存在其它一些缺陷，氫與缺陷發(fā)生反應(yīng)同樣發(fā)生氫損，其波長可涵蓋1350-1600nm范圍。氫損的物理和化學(xué)過程在光纖的氫損發(fā)生過程中同時存在。
2、溫度特性惡化
光纜溫度特性惡化可能由以下深層次原因引起：
1）光纜在常溫時余長偏大，低溫時余長進一步增加，造成較大宏彎損耗；
2）光纜常溫余長偏小，當(dāng)光纜處在高溫時，光纖呈負余長，光纖下沉在PBT管管壁，導(dǎo)致光纖產(chǎn)生微彎損耗；
3）由于護套和PBT管低溫收縮，“吃”掉接頭盒中的光纖余量，使接頭盒中光纖出現(xiàn)小彎曲，導(dǎo)致光纖損耗增加甚至斷裂；
4）光纜整體性差，形成“活塞效應(yīng)”。即光纜中各元件耦合松緊的程度不高，通過多次溫度循環(huán)，光纜結(jié)構(gòu)松馳，光纜中的元件像活塞一樣隨溫度變化而明顯收縮與膨脹，引起光纖損耗。
5）光纖油膏和光纜油育質(zhì)量不好。如光纖油膏低溫錐入度小于200dmm時，纖膏變硬，其力可加于光纖產(chǎn)生微彎損耗。又如光纜油育高溫滴流和油分離，均會在光纜中造成氣隙，致使潮氣浸入光纜，油育含水量大也會使光纜水汽增加，這些水汽在低溫下結(jié)成微小冰粒，導(dǎo)致光纖受力彎曲，從而使光纜低溫損耗增加。

3、外界應(yīng)力
光纜中的光纖在纜化、敷設(shè)和使用過程中可能會受到拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)以及振動產(chǎn)生的應(yīng)力，這些應(yīng)力作用于光纖會導(dǎo)致?lián)p耗增加、光纖強度降低。
4、進潮
光纜中光纖對水與潮氣產(chǎn)生的OH-離子極為敏感。水與潮氣會使光纖上的微裂紋擴張，使光纖強度顯著降低。光纖長期處于潮濕環(huán)境，其損耗將增加、光纖將變脆。這種情況下一般表現(xiàn)為光纖損耗增加同時，光纖自然斷裂也增加。分析與對策實例一中光纜的老化符合氫損的表現(xiàn)，因其所有光纜中光纖均有損耗增加，其1550波段比1310增加更多，而且損耗增加后還呈周期性緩慢回落，但總體上損耗呈現(xiàn)增高趨勢。我省9月份氣溫明顯高于3月份，光纖中氫分子濃度低，造成損耗每年9月低3月高現(xiàn)象。應(yīng)為光纜中纖膏或纜育質(zhì)量差，“析氫”現(xiàn)象嚴(yán)重，光纜內(nèi)外護層又保持了氫氣氛，光纖氫損的物理與化學(xué)過程同時發(fā)生，光纖損耗增加。光纖質(zhì)量也存在一定問題，光纖內(nèi)部缺陷較多，加速了氫損進程，并導(dǎo)致?lián)p耗不斷呈增高趨勢。因其光纖無變脆，自然斷裂增加現(xiàn)象，光纜金屬護層絕緣正常，故可排除進潮的原因。
實例二中光纜的老化是其溫度特性較差造成。對照上面溫度特性惡化的原因深究，應(yīng)是光纜余長不當(dāng)與光纜中纖膏老化粘度變大所致。因石英光纖的熱膨脹系數(shù)遠小于PBT松套管的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度降低時，松套管收縮，光纖將向遠離纜芯方向運動，而套管中纖育粘度大，如溫度變化過快，一時光纖無法到位而形成宏彎，造成損耗增加。當(dāng)溫度升高時，松套管增長，光纖受拉力，向靠近纜芯方向運動，不存在微彎問題，故損耗正常。光纖在松套管中的運動如圖四。
光纜老化問題具一定隱蔽性，但其對電信傳輸網(wǎng)的運行質(zhì)量與安全構(gòu)成巨大威脅，可能造成企業(yè)重大損失，需要我們高度重視。
綜合以上問題與分析，筆者提出以下應(yīng)對措施：
1.嚴(yán)把工程材料關(guān)。在光纜選購時，必須要對光纜的結(jié)構(gòu)形式、選用原材料、生產(chǎn)工藝及技術(shù)指標(biāo)作深人了解，綜合考慮。不能簡單的以幾芯價格多少來比較衡量。尤其要注意光纜中采用的光纖與纖育的廠家與質(zhì)量，千萬不要選用價格過于便宜但未經(jīng)嚴(yán)格檢測的產(chǎn)品。2、加強合同管理。選用劣質(zhì)原材料或不當(dāng)工藝生產(chǎn)的光纜，往往在最初的產(chǎn)品檢測時，很難檢出，因為老化需要一段時間。因此在采購合同中要明確光纜未達預(yù)期壽命的責(zé)任與賠償事項，要求廠商提供相應(yīng)光纜選用的光纖、纖膏、松套管、加強芯、復(fù)合鋁帶、護套料等主要原材料的廠家與規(guī)格。因其追溯期較長，一定要做好合同與相應(yīng)附件的保存與管理。
3.加強對光纜上承載系統(tǒng)光功率變化的分析，及時發(fā)現(xiàn)問題。光纜的老化是一個漸進的過程，早發(fā)現(xiàn)可以早處理早預(yù)防。因此要充分運用設(shè)備時刻在線的優(yōu)勢，利用網(wǎng)管手段采集光性能參數(shù)，機線綜合分析。同時要做好線路的定期測試與分析工作。
4、對已出現(xiàn)老化的光纜降級使用或與正常光纜混合使用。光纜老化引起損耗增加量直接與長度相關(guān)，通過對已老化光纜的介入長度控制，可使起損耗變化在設(shè)備容許值內(nèi)，延長光纜在網(wǎng)時間。如省干老化光纜降為短斷本地網(wǎng)用，又如在一個長距再生段中，一段采用正常光纜另一段采用老化光纜。
5、把好施工質(zhì)量關(guān)。工程質(zhì)量對光纜老化也也有一定影響，需做好工程質(zhì)量管理。尤其是埋式光纜的絕緣合格率在施工時嚴(yán)格要求，防止接頭與光纜進水。
6.光纜建設(shè)要分批平均進行，最好不要集中在某幾年進行，降低老化風(fēng)險。
7、加強對光纜老化問題的調(diào)查分析。目前，我省光纜網(wǎng)建設(shè)時間還不十分長，老化問題還不十分突出，有些問題還未暴露，防范手段還未發(fā)現(xiàn)，需進一步調(diào)查研究。