تأثیر آب روی کابل فیبرنوری

کابل‌هـای فیبرنـوری عمدتـا در کانال‌هـا و مجراهایـی نصـب می‌شـوند که آب بنـدی نشـده‌اند. فیبرها بایـد بـه گونـه‌ای مؤثـر از رطوبـت و آب محافظـت شـوند تـا اعتبـار عملکـردی آنهـا تضمیـن شـود. در ایـن مقالـه، ‌تأثیر آب روی کابل فیبرنوری شـرح داده می‌شـود. مـروری بـر روش‌های تسـت و اسـتانداردهای فعلـی نمـوده و همچنیـن بـه جنبه‌هایی که بایـد هنگام انتخـاب کابل فیبرنوری مناسـب در نظـر گرفـت؛ اشـاره می‌گردد.فیبرها با قله تضعیف کاهش یافتهبـر اسـاس دانـش عمومـی، یون‌هـای OH مسـئول افزایـش تضعیـف در فیبرهـای نـوری هسـتند، کـه بیشـترین اثـر را در 1383 نانومتـر(طـول مـوج رزونانـس آب، در منحنـی تغییرات بـه صورت قله دیده می‌شـود) از خـود نشـان می‌دهـد. در اولیـن فیبرهای سـینگل مود عرضه شـده (A.652.G و B–652.G ) دلیـل ایـن کـه چرا بازه طـول موج اطراف 1383 نانومتـر نمی‌توانسـت بـرای انتقـال اسـتفاده شـود همیـن قلـه تضعیـف بود. اکنـون بـرای یک دهه اسـت که فیبرهای سـینگل‌مـود (SM) فقط با کیفیت D.652.G تولیـد می‌شـوند. در اسـتانداردهای IEC نیـز هـر دو فیبـر OS1 ، SM ، و OS2، بـه عنـوان فیبرهـای مطابق بـا 2008:50- 2-60793 EN و تحـت کـد 3.B1 یا a_6.B شـناخته می‌شـوند. این امر به آن معناسـت که هر دو فیبـر OS1 و OS2 دارای قلـه تضعیـف کاهـش یافتـه در 1383 نانومتر هستند.آنهـا عمومـا بـه عنـوان "قله آب کـم" و "قلـه آب صفر" معرفی می‌شـوند. مطابـق با اسـتاندارد 1-50173 EN تنها تفاوت بیـن فیبرهای نوع OS1 و OS2، تضعیـف حداکثـری آنهـا در طـول موج‌هـای 1310 ،1383 و 1550 نانومتـر اسـت. بـرای فیبرهـای نـوع OS1 تضعیـف حداکثـری km/dB 0.1 و بـرای OS2 ،km/dB 4.0 اسـتاستانداردهای تأثیر آبدو اسـتاندارد مرتبـط بـا اثـر آب بـر روی فیبرهـای نوری موجود اسـت. اسـتاندارد 50-1-60793 IEC روش اندازهگیـری و رویـه آزمایـش"حـرارت مرطـوب" را پوشـش میدهـد. اسـتاندارد -1-60793 IEC 53 " غوطـه‌وری در آب" را پوشـش میدهـد. در آزمایـش اول، فیبرهـادر معـرض عمـل حـرارت مرطـوب قـرار دارنـد (85 درجه سانتیگراد ،رطوبـت نسـبی محیطـی %85 ) در آزمایـش دوم، فیبرهـا در آب بـا دمای کنترل شـده ( 23 درجه سانتیگراد ) غوطـه‌ور می‌شـوند. هـردو آزمایـش 30 روز بـه طـول می‌انجامند،کـه در ایـن مـدت، افزایـش تضعیـف در هیچکـدام نبایـد از حـد معینـی فراتـر رود. اثـر دفـع کننـده محافظـت اولیـه، بـرای مثال، میـزان اثـر پوشـش فیبـر در برابـر نفـوذ آب، نیـز آزمـوده می‌شـود.فیبرهای درمعرض خطراگـر یـک کابـل فیبرنـوری آسـیب دیده یـا بـدون سـرپوش‌های انتهایی نگه‌داری شـود، مهم اسـت کـه تأثیر آب روی کابل فیبرنوری نتواند بـدون مقاومت بـه درون کابل نفـوذ کنـد. ورود آب به درون یک کابل نوری ذاتا ناراحت کننده نیسـت، زیـرالایه‌هـای مختلـف که عمدتـا از پلی‌اتیلن تشـکیل شـده‌اند، مقاوم در مقابـل آب هسـتند و تیوب‌هـای پـر شـده از ژلـه همـراه بـا پوشـش اولیـه و غلاف فیبـر، درجـة باالیـی از محافظت را بـه مرکز فیبـر ارائه می‌دهنـد. در نتیجـه ویژگی‌هـای انتقـال یـک فیبرنـوری، بـه خوبـی حفظ می‌شـود.بـه هرحـال اگـر آب بتوانـد وارد مفصـل یا جعبـه اتصال شـود، در اینجا فیبرهـا، فقـط پوشـش اولیـه خـود و همچنین پوشـش نقطـه اتصال را بـرای محافظـت دارند و آسـیب به فیبر نباید غیرمحتمل شـمرده شـود، بخصـوص اگـر پوشـش فیبر مطابـق کیفیت قید شـده در اسـتاندارهای ذکرشـده در بالا نباشـد.اگـر آب بـه درون متریال فیبرنـوری (SiO2) وارد شـود، افزایش غیرقابل برگشـت در تضعیـف رخ می دهـد. مولکول‌هـای آب همچنیـن وارد ترک‌هـای خیلـی ریـز فیبرهـا شـده، آنهـا را بزرگ‌تـر کـرده و بـه طـور چشـمگیری عمـر فیبـر را کاهـش می‌دهنـد. پس اینجاست که تأثیر آب روی کابل فیبرنوری کاملا مشخص می‌شود.آب بندی طولی کابلبـا توجـه بـه تأثیــر احتمالــی کـه رطوبت در کابل نوری می‌توانــد بـر روی فیبرها داشـته باشـد، جـای تعجـب نیسـت کـه ضـدآب بـودن طولـی، یکی از مهمتریـن پارامترهـای محیطـی بـرای کابل‌هـای نوری اسـت. مطابق با F5 2-1-60794 IEC یـک کابـل در صورتـی از نظـر طولـی، مقاوم در مقابـل آب در نظـر گرفتـه می‌شـود کـه آب فقـط قادر به نفـوذ در یک طول مشـخص در هسـته کابل باشـد.سـالها پیـش، برای حفاظت کابل‌هـا از نفوذ آب ناشـی از اثر مویینگی و یـا حداقـل نگه داشـتن آن در حد مینیمـم؛ فضاهای خالی در سـاختار کابـل، بـا ژلـه نفتـی کـه ژلـی مشـابه وازلین اسـت، پر میشـد. بـا این حـال، ایـن راه حل دارای دو اشـکال اسـت: مادة پرکننده به شـدت قابل اشتعال است و نصب‌کننـده مجبـور اسـت ایـن ژل را دوبـاره از روی عناصـر کابـل بزدایـد؛ پروسـه‌ای وقت‌گیـر کـه نیازمنـد پاک‌کننده‌هـای مخصوصی اســت که در انتها باید به عنوان زباله‌های خطــرناک دفع شوند.تولیدکننـدگان نـوآور کابـل روش متفاوتـی را بـرای بـرآورده کـردن نیازمندی‌هـای ضـدآب بودن طولی ایجـاد کرده‌اند. امـروزه تولیدکنندگان، در سـاختار کابـل از نـخ و نـوار قابل تورم جـاذب رطوبت اسـتفاده می‌کنند. اگـر کابـل آسـیب ببینـد، ایـن مـواد هر آبـی را که نفـوذ کرده باشـد جذب کـرده متـورم شـده و محـل آسـیب را می‌بندنـد. برخلاف پرکـردن بـا ژلـه نفتـی، مـواد قابـل تـورم در انتشـار آتش شـرکت نمی‌کنند. بـه عنوان نکتـه آخـر، بـا توجه به خشـک بودن ایـن مواد نیـازی به تمیز کـردن آنها به هنـگام نصب کابل نیسـت.معمـولا تولیدکنندگان کابل قابلیت ضـدآب بودن طولی کابل‌های نوری فضـای بـاز یا Outdoor خـود را در اسـتاندارد F5-2-1-60794 IEC،بـا روش B آزمایش می‌کنند، که شبیه‌سـازی‌کننده شـرایط سـخت‌تری اسـت. در حالـی کـه روش A نفوذ و تأثیر آب روی کابل فیبرنوری بـه درون یک کابل آسـیب دیده را توصیـف می‌کنـد، روش B رفتـار کابـل را هنگامی میسـنجد که آب قـادر بـه نفـوذ بـه یـک انتهـای باز باشـد کـه توسـط درپـوش انتهایی بسـته نشـده اسـت. معیار اصلـی که توسـط اسـتاندارد تعیین شـده این اسـت کـه گسـترش آب در کابـل نباید از سـه متـر در 24 سـاعت فراتر رود.فقدان استاندارد برای آب‌بندی جانبیمشـخصات فنـی قـراردادی معمولا الـزام می‌کننـد که کابـل فیبرنوری از نظـر جانبـی نیـز بـه خوبـی طولـی، مقـاوم در مقابـل نفوذ آب باشـد. بـا ایـن حـال، پارامتر "ضـدآب بودن جانبـی" که به نفـوذ آب یا رطوبت بـه درون کابل‌هـای سـالم اشـاره می‌کنـد، در هیـچ اسـتانداردی قـرار نمی‌گیـرد و در نتیجـه هیـچ روش آزمایـش مرتبطی با آن وجـود ندارد. دلیـل ایـن امـر آن اسـت کـه، احتمال کمـی بـرای نفوذ آب یـا رطوبت بـه کل تشـکیلات کابـل وجـود دارد. مثلا غلاف کابل، مـواد جاذب، دسـته‌های پلی‌اتیلـن، ژل پرکننـده دسـته‌ها، پوشـش اولیـه و غلاف فیبـر. علاوه بـر ایـن، نفـوذ و تأثیر آب روی کابل فیبرنوری از طریـق مـواد واسـط، همـواره یـک پروسـه انتشـار بسـیار طولانـی اسـت.بـرای آزمـودن، بایـد بـه مـدت چندیـن سـال و تحـت شـرایط معیـن کابـل در معـرض عملکـرد آب اطـراف قـرار بگیـرد تـا بتـوان نتایـج معنـی دار بدسـت آورد. تنهـا اسـتثناء، روش آزمایــش F10 بـرای کابــل زیـرآبــی اسـت که شـرایط تأثیرگـذار بـر روی یـک کابـل در بسـتر دریـا را شبیه‌سـازی می‌کنـد. بـا ایـن حـال، ایـن روش کاملا غیرمرتبط بـا شـرایط موجود در سیسـتم‌های کانالـی اسـت، چرا کـه فشـار آب بسـیار متفاوت اسـت. کابل یونیورسال برای نصب زیرزمینی کابل‌هـای فضـای بـاز با یک روکـش HDPE ( پلـی اتیلن بـا چگالی بالا) بـرای دفـن کـردن مسـتقیم، بـه طـور مثـال در محیط‌هـای مرطـوب بسـیار مناسـب‌اند. ایـن مـاده سـازنده روکـش، بسـیار نفوذناپذیـر بـوده و در نتیجـه انتشـار معمـول آب از خـاک و از میـان روکـش بـه میـزان حداقل اسـت.از طـرف دیگـر، روکش‌های کابـل یونیورسـال از پایه پلی‌اتیلن سـاخته شـده و حـاوی افزودنی‌هـای معدنـی هسـتند. پلی‌اتیلـن بسـیار قابـل احتـراق ولـی بـدون هالـوژن اسـت و هنـگام آتـش گرفتـن هیـچ گونه مـاده سـمی (خورنـده) آزاد نمی‌کنـد. افزودنـــی‌ها، رفتــار کابل‌هــای یونیورسـال را از طریـق تقویـت ویژگی‌هـای ضدشـعله، دود کـم و خـود خاموشـی، مربـوط بـه مـاده روکـش، بهبـود می‌بخشـند. اسـتفاده از روکـش LSZH/FRNC (ضدشـعله، غیرخورنـده، کـم دود، بـدون هالـوژن) مبتنـی بر این واقعیت اسـت کـه کابل‌های یونیورسـال عمدتا بـا توجـه بـه کاربردشـان، درون سـاختمان‌ها نیـز اسـتفاده شـوند.افزودنی‌هـای موجـود در مـواد روکـش می‌توانـد میـزان نفـوذ آب را در یـک کابـل یونیورسـال افزایـش دهنـد، اگرچـه نفـوذ تـا مرکـزفیبـر، غیر محتمـل اسـت (بـه علـت سـاختار کابـل، خصوصـا بـه سـبب عناصـر قابـل تـورم در کابـل) و اگـر آب تا پوشـش اولیـه نیز نفـوذ کند، همچنـان بایـد وارد حفـاظ اولیـه فیبر شـود؛ که اثربخشـی آن بـا آزمون ageing hydrogen ،در هنـگام سـاخت فیبر آزمایـش می‌شـود. بـا ایـن حـال آسـیب طولانی مدت بـه فیبر نمیتواند غیرمحتمل شـمرده شـود. بنابرایـن برخـی از سـازندگان کابـل، عبـارت "مناسـب دفن مسـتقیم" را از برگه‌هـــای اطلاعـات مربـوط بـه کابل‌هـــای یونیورســال خود (فیبر نوری یونیورسال‌) حذف می‌کنند.