光纖光纜如何保證20年以上使用壽命在長(zhǎng)途光纜通信系統(tǒng)中，光纖傳輸特性應(yīng)是長(zhǎng)期穩(wěn)定的,尤其是長(zhǎng)途干線直埋光纜和海底光纜系統(tǒng)，對(duì)光纜的長(zhǎng)壽命提出了更高的要求。一般對(duì)陸地光纜的使用壽命，希望有20年以上的安全使用期，而對(duì)海底光纜，則要求其使用壽命提高到25年以上，其故障間隔時(shí)間平均要求為10年。因此，如何延長(zhǎng)光纜的使用壽命，怎樣正確的使用光纜，都是人們關(guān)心的重要技術(shù)課題。

下面從光纜的結(jié)構(gòu)方面談?wù)勅绾窝娱L(zhǎng)光纜的使用壽命

影響光纜中光纖壽命的三大因素光纖是光纜中最重要的組成材料之一，要提高光纜的使用壽命，最根本的是要提高光纖的使用壽命。

影響光纖使用壽命的原因主要有

①光纖表面的微裂紋的存在和擴(kuò)大;

②大氣環(huán)境中的水和水蒸氣分子對(duì)光纖表面的浸蝕;

③不合理敷設(shè)光纜時(shí)殘留下來的應(yīng)力長(zhǎng)期作用等。

由于上述原因，使得以石英玻璃為基礎(chǔ)的光纖機(jī)械強(qiáng)度逐漸降低，衰耗慢慢增大，最后使光纖斷裂，終止了光纜的使用壽命。由于在纖維表面上總是會(huì)存在著微裂紋，在大氣環(huán)境中發(fā)生慢裂紋生長(zhǎng)，使裂紋不斷地?cái)U(kuò)大，使光纖的機(jī)械強(qiáng)度逐漸退化。例如，一根125μm直徑的石英光纖，經(jīng)過3年的慢變化以后，使光纖的抗拉強(qiáng)度從180kpsi(相當(dāng)于1530g抗拉強(qiáng)度)，降到了60kpsi(相當(dāng)于510g抗拉強(qiáng)度)。光纖這種慢變化而引起機(jī)械強(qiáng)度降低的原理是：當(dāng)光纖表面有微裂紋(或缺陷)時(shí)，在受到外來應(yīng)力的作用時(shí)，并不會(huì)立即斷裂，只有施加應(yīng)力達(dá)到裂紋的臨界值時(shí)，纖維才會(huì)斷裂。而石英纖維承受到一個(gè)小于臨界值的恒定應(yīng)力時(shí)，表面裂紋會(huì)發(fā)生緩慢的擴(kuò)大，使裂紋的深度達(dá)到斷裂的臨界值，這就是纖維機(jī)械強(qiáng)度退化的過程。石英光纖機(jī)械強(qiáng)度的退化是由于承受到的應(yīng)力與大氣環(huán)境中的水和水蒸氣分子浸蝕的聯(lián)合作用造成的。

延長(zhǎng)光纖使用壽命的方法當(dāng)纖維在真空環(huán)境中,由于沒有水分子存在,所以不會(huì)發(fā)生應(yīng)力浸蝕,其疲勞參數(shù)n為最大值，光纖也具有最高的強(qiáng)度，這時(shí)的強(qiáng)度就是纖維的惰性強(qiáng)度，稱之為Si。光纖在使用環(huán)境中所具有的使用壽命ts與它所承受的應(yīng)力σ和纖維的惰性強(qiáng)度Si之間有如下關(guān)系：lgts=-nlgσ+lgB+(n-2)lgSi上式中后面兩項(xiàng)皆為常數(shù)，所以當(dāng)承受到的應(yīng)力σ恒定時(shí)，纖維的使用壽命ts只與纖維的疲勞參數(shù)n值有關(guān)。n值愈大，光纖的壽命ts也愈長(zhǎng)。

因此，提高光纖的使用壽命方法

當(dāng)疲勞參數(shù)n一定時(shí)，纖維的壽命ts只與所承受到的應(yīng)力σ有關(guān)，因此，減小纖維承受到的應(yīng)力是提高光纖使用壽命的一種方法。當(dāng)人們制造光纖時(shí)，在光纖表面上形成一種壓縮應(yīng)力以對(duì)抗所承受到的張應(yīng)力，使張應(yīng)力減到盡可能小的程度，由此就產(chǎn)生了壓應(yīng)力包層技術(shù)來制造光纖。

若設(shè)光纖承受到的應(yīng)力為σa，壽命為t1，當(dāng)光纖具有壓應(yīng)力σR包層時(shí)，光纖的壽命為t2：t2=t1[(σa-σR)/σa]-n其中，(σa-σR)為光纖真正承受到的凈應(yīng)力。由此表明：具有壓應(yīng)力包層的光纖比一般光纖的壽命長(zhǎng)得多。近年來就有人用摻GeO2石英做光纖表面的壓縮層，也有人用摻TiO2石英做光纖的外包層使光纖本身的抗拉強(qiáng)度從50kpsi提高到130kpsi(相當(dāng)抗拉強(qiáng)度從430g提高到1100g)，也使光纖的靜態(tài)疲勞參數(shù)從n=20～25提高到n=130。