在長途光纜通信系統(tǒng)中，光纖傳輸特性應是長期穩(wěn)定的,尤其是長途干線直埋光纜和海底光纜系統(tǒng)，對光纜的長壽命提出了更高的要求。一般對陸地光纜的使用壽命，希望有20年以上的安全使用期，而對海底光纜，則要求其使用壽命提高到25年以上，其故障間隔時間平均要求為10年。因此，如何延長光纜的使用壽命，怎樣正確的使用光纜，都是人們關心的重要技術(shù)課題,下面從光纜的結(jié)構(gòu)方面談談如何延長光纜的使用壽命。
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大;②大氣環(huán)境中的水和水蒸氣分子對光纖表面的浸蝕;③不合理敷設光纜時殘留下來的應力長期作用等。由于上述原因，使得以石英玻璃為基礎的光纖機械強度逐漸降低，衰耗慢慢增大，最后使光纖斷裂，終止了光纜的使用壽命?！ ∮捎谠诶w維表面上總是會存在著微裂紋，在大氣環(huán)境中發(fā)生慢裂紋生長，使裂紋不斷地擴大，使光纖的機械強度逐漸退化。例如，一根125μm直徑的石英光纖，經(jīng)過3年的慢變化以后，使光纖的抗拉強度從180kpsi(相當于1530g抗拉強度)，降到了60kpsi(相當于510g抗拉強度)。光纖這種慢變化而引起機械強度降低的原理是：當光纖表面有微裂紋(或缺陷)時，在受到外來應力的作用時，并不會立即斷裂，只有施加應力達到裂紋的臨界值時，纖維才會斷裂。而石英纖維承受到一個小于臨界值的恒定應力時，表面裂紋會發(fā)生緩慢的擴大，使裂紋的深度達到斷裂的臨界值，這就是纖維機械強度退化的過程。石英光纖機械強度的退化是由于承受到的應力與大氣環(huán)境中的水和水蒸氣分子浸蝕的聯(lián)合作用造成的。
延長光纖使用壽命的方法
當纖維在真空環(huán)境中，由于沒有水分子存在,所以不會發(fā)生應力浸蝕,其疲勞參數(shù)n為最大值，光纖也具有最高的強度，這時的強度就是纖維的惰性強度，稱之為Si。光纖在使用環(huán)境中所具有的使用壽命ts與它所承受的應力σ和纖維的惰性強度Si之間有如下關系：lgts=-nlgσ+lgB+(n-2)lgSi上式中后面兩項皆為常數(shù)，所以當承受到的應力σ恒定時，纖維的使用壽命ts只與纖維的疲勞參數(shù)n值有關。n值愈大，光纖的壽命ts也愈長。
因此，提高光纖的使用壽命有兩種方法：
第一，當疲勞參數(shù)n一定時，纖維的壽命ts只與所承受到的應力σ有關，因此，減小纖維承受到的應力是提高光纖使用壽命的一種方法。當人們制造光纖時，在光纖表面上形成一種壓縮應力以對抗所承受到的張應力，使張應力減到盡可能小的程度，由此就產(chǎn)生了壓應力包層技術(shù)來制造光纖。
若設光纖承受到的應力為σa，壽命為t1，當光纖具有壓應力σR包層時，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力。由此表明：具有壓應力包層的光纖比一般光纖的壽命長得多。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度從50kpsi提高到130kpsi(相當抗拉強度從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。
