従来の光ケーブルの使用温度範囲は-40度から70度です。標高の高い地域や極寒の地域では、光ケーブルの低温性能に対する要求はさらに厳しくなります。
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低温環境でコーティング層がファイバー損失を引き起こすのはなぜですか?
光ファイバーケーブルは、コア、クラッド、コーティング層の3つの主要コンポーネントで構成されており、内側から外側に向かって配置されています。コアとクラッドは主に二酸化ケイ素（SiO2）は、熱膨張係数が小さく、温度特性が比較的安定している。一方、コーティング層は、SiOに比べて熱膨張係数がはるかに大きい樹脂材料でできている。2そのため、低温環境では、コーティング層がコアよりも収縮し、ファイバーが圧迫されてストレスがかかり、微小な曲がりが生じ、損失が増加します。
コーティング層の弾性率の観点から見ると、低温環境では、弾性率がより小さいコーティング材料は、同じ収縮条件下でファイバーにかかる応力を低減します。これにより、低温でのファイバーの損失が低減します。
光ファイバーの構成とマイクロベンディング損失を次の図に示します。
コーティング層自体の材料特性に加えて、コーティング層の品質も低温での光ファイバーの追加減衰に大きく影響します。
1.コーティング層の均一性：コーティング層が不均一で光ファイバーコーティングの同心度が悪い場合、低温環境でコーティング層の不均一な収縮が発生しやすくなり、低温での光ファイバーの追加減衰が悪化します。
2.コーティング層内の気泡：ガスの熱膨張係数はコーティング材料の熱膨張係数よりもはるかに大きいため、低温環境ではコーティング層内の気泡の部分的な収縮がコーティング層自体の収縮を上回ります。この現象により、光ファイバーが気泡側にある程度曲がってしまい、大幅な追加損失が発生する可能性があります。
3.コーティング層中の不純物：製造工程中にコーティング層に不純物が混入すると、異なる材料の熱膨張係数の違いにより、低温条件における光ファイバーの損失が増加します。
要約すると、低温条件下での光ファイバーの性能は、コーティング層の品質、コーティングの均一性、気泡の存在、コーティング層内の不純物など、さまざまな要因の影響を受けます。これらの要因は、低温環境で動作する光ファイバー ケーブルの減衰とマイクロベンディング損失をさらに悪化させる可能性があります。したがって、コーティング層の品質と均一性を確保し、気泡や不純物の存在を最小限に抑えることは、寒冷気候や高地で光ファイバー システムの最適な性能を維持するために不可欠です。