Optické vlákno je ze své podstaty křehčí než měď. Je to zvláštní typ skla (tavený oxid křemičitý), s typickou pevností v tahu, která je méně než poloviční než u mědi. Avšak i když tavený oxid křemičitý vypadá a může být křehký a křehký, pokud je správně zpracován, testován a používán, ukázal se jako nesmírně odolný.
Pro posouzení trvanlivosti jakéhokoli materiálu je užitečné vzít v úvahu některé vlastnosti:
Počáteční síla
Rychlost degradace
Jakékoli nedostatky, které ji mohou oslabit
Činidla, která jej mohou oslabit
Jeho optická životnost - protože oxid křemičitý musí být stále schopen uspokojivě fungovat
S tímto vědomím existují v podstatě čtyři faktory, které ovlivní životnost vaší optické sítě:
1. Povrchové vady
Nedotčené křemičité sklo bez defektů je nesmírně odolné vůči degradaci. Všechna komerčně vyráběná optická vlákna však mají povrchové vady (malé mikrotrhliny), které za určitých podmínek snižují životnost materiálu. Kritickým faktorem je zde faktor intenzity napětí „K“, vztahující se k aplikovanému napětí a druhé odmocnině hloubky trhliny. To znamená, že "skutečné" vlákna - ta s malými vadami - trpí nejprve pomalým růstem těchto vad, po kterém následuje rychlý růst až selhání.
Aby tomu zabránili, renomovaní dodavatelé vláken provádějí „testování“, které natáhne vlákno na předem nastavenou úroveň (obvykle 1 procento) po určitou dobu, aby se záměrně rozlomily větší vady.
2. Snížení degradace
Uživateli pak zůstane vlákno obsahující méně menších vad, které je třeba chránit před zbytečnou degradací. To znamená především zastavit tvorbu nových vad potažením vlákna ochranným a odolným materiálem pro jeho primární potah.
3. Instalační kmeny
Víme, že stres je hlavním nepřítelem dlouhé životnosti vláken, takže úkol ochrany je předán kabelaři, který zajistí, že použití vhodných pevnostních prvků omezí namáhání kabelu na mnohem méně než 1 procento zkušební úrovně. Instalační program pak musí zajistit, aby proces nasazení nepřetěžoval kabel.
Ze tří běžně používaných technik - tahání, tlačení a foukání - pouze tah vytváří nežádoucí protahování (tahové napětí). Na rozdíl od kovu, sklo netrpí únavou tím, že je stlačováno, a tak mírné stlačení způsobené během tlačení nezpůsobuje žádné poškození vlákna.
4. Environmentální faktory
Po nasazení má místní prostředí velký vliv na životnost vláken. Zvýšené teploty mohou urychlit růst trhlin, ale historicky nejvíce znepokojuje přítomnost vody. Růst trhlin pod napětím usnadňuje voda vedoucí k "korozi napětí".
Můžete zkontrolovat, jaká je tendence vlákna trpět korozí pod napětím, prostudováním jeho „parametru náchylnosti ke korozi pod napětím“, mnohem pohodlněji označovaného jako „n“. Vysoká hodnota n (kolem 20) naznačuje trvanlivé vlákno a povlak.
Výpočet, jak dlouho vaše síť vydrží
S ohledem na čtyři výše uvedené faktory, jak můžete vypočítat životnost vaší optické sítě? K tomu musí plánovač sítě vzít v úvahu dva vstupy:
Jak jsou chyby distribuovány mezi optická vlákna pomocí Weibullova rozdělení
Výsledky zkoušek pevnosti vláken, které běžně provádějí výrobci
Kombinace (předpokládané) distribuce vad s teorií růstu trhlin vytvořila několik modelů životnosti optických vláken, které můžete vidět zde.
Obecně platí, že tyto modely poskytují pravděpodobnost selhání pro jakýkoli daný km vlákna během zvolené životnosti, někde mezi 20 a 40 lety. U správně nainstalovaného vlákna 1. vrstvy je pravděpodobnost selhání v takovém časovém rámci řádově 1 ku 100,000.
Pro srovnání, pravděpodobnost poškození vlákna ručním zásahem, jako je kopání, za stejnou dobu je asi 1 ku 1,000. Kvalitní vlákno, instalované benigními technikami a pečlivými montéry v přijatelných podmínkách, by proto mělo být extrémně spolehlivé - za předpokladu, že není narušeno.
Za zmínku také stojí, že samotné délky kabelů jen zřídka selhaly „samozřejmě“, ale došlo k poruchám na spojích, kde kabel a typ spoje nejsou dobře sladěny, což umožňuje pohyb vláken - například kvůli změnám teploty. To vede k nadměrnému namáhání vlákna a případnému zlomení.
Důkazy z pole
Vzhledem k tomu, že první rozsáhlé optické systémy byly nasazeny na počátku 80. let, jak si vedly? Dobrou zprávou je, že během posledních 35 let nedošlo k žádnému rozsáhlému propuknutí selhání vláken ve správně instalovaných systémech využívajících komponenty úrovně 1. Byly pozorovány zlomy, ale ty jsou převážně tam, kde byla vlákna z kabelů odstraněna a ohnuta pod jejich povolený poloměr ohybu.
Ve skutečnosti, pokud jsou vlákna správně uložena a stočena, je docela možné, že se ukáží být silnější, než jsme si původně mysleli. Možná se původní nedostatky začnou hojit s časem a vystavením vodě při nízké úrovni stresu.
Jak jsme viděli na jiných blozích, největšími nepřáteli pečlivě navržené spolehlivosti optických vláken mohou být lidé, zvířata nebo matka příroda, spíše než samotný tavený oxid křemičitý. Ponecháme-li tyto netechnické problémy stranou, je docela možné, že samotné optické sítě by mohly pokračovat v provozu s modernizovanou optoelektronikou po mnoho let dopředu – možná dokonce tak dlouho jako jejich mědění předchůdci!