Z jakých materiálů jsou vyrobeny optické kabely? Kompletní průvodce vrstva po vrstvě

Optické kabely jsou vyrobeny z několika precizně zpracovaných materiálů, které spolupracují: ultračisté křemičité sklo nebo plastové jádro, které přenáší světelné signály, skleněná nebo polymerová plášťová vrstva, která odráží světlo zpět do jádra, jedna nebo více ochranných vrstev akrylátového polymeru tvrzeného UV zářením a vnější struktura kabelu složená z pevnostních prvků, nárazníkových trubek a pláště z polyetylénu nebo PVC. Každý materiál je vybrán pro specifické optické, mechanické a environmentální vlastnosti, které společně určují výkon kabelu, odolnost a vhodnost pro různá prostředí instalace.

Porozumění z jakých materiálů jsou vyrobeny optické kabely je zásadní pro inženýry specifikující síťovou infrastrukturu, techniky manipulující s kabely a jejich spojování a manažery nákupu porovnávající typy kabelů pro použití na dlouhé vzdálenosti, v datových centrech nebo venku. Tato příručka podrobně pokrývá každou vrstvu a materiál – s údaji o výkonu, srovnáními a praktickými pokyny pro výběr.

Jádro: Ultra čisté křemičité sklo a plastové alternativy

Jádro je centrálním, světlovodným prvkem kabelu z optických vláken a je to opticky nejkritičtější součást celé konstrukce. Ve standardních vláknech telekomunikační kvality je jádro vyrobeno z taveného křemičitého skla s ultra vysokou čistotou (oxid křemičitý, SiO2) s úrovní čistoty přesahující 99,9999 % – mnohem čistší než okenní sklo nebo optické čočky používané v jiných aplikacích.

Jádro z křemičitého skla: Průmyslový standard

Křemičité sklo je dominantním materiálem jádra, protože nabízí nejnižší možný optický útlum (ztráta signálu) na vlnových délkách používaných v telekomunikacích. Teoretický minimální útlum křemičitého skleněného vlákna je přibližně 0,148 dB/km při vlnové délce 1550 nm – fyzikální limit známý jako Rayleighův limit rozptylu. Komerční jednovidové vlákno dosahuje ve výrobě hodnot útlumu 0,18–0,20 dB/km při 1550 nm, čímž se blíží tomuto teoretickému minimu.

Pro vytvoření rozdílu indexu lomu potřebného pro vedení světla je jádro oxidu křemičitého dopováno malým množstvím oxidu germaničitého (GeO2), typicky v koncentracích 3–10 mol %. Dopování germaniem zvyšuje index lomu jádra nad index lomu okolního pláště, což vytváří stav úplného vnitřního odrazu, který zachycuje a vede světlo podél osy vlákna. Mezi další příměsi používané ve specializovaných vláknech patří oxid fosforečný (P2O5) a oxid hlinitý (Al2O3) pro specifické tvarování profilu indexu lomu.

Rozdíly v průměru jádra: Single-Mode vs. Multimode

Fyzická velikost skleněného jádra se výrazně liší mezi dvěma hlavními typy vláken:

• Jednorežimové vlákno (SMF): Průměr jádra 8–10 mikrometrů. Extrémně malé jádro umožňuje šíření pouze jednoho módu světla, eliminuje modální disperzi a umožňuje přenosové vzdálenosti 40 km nebo více mezi body zesílení v telekomunikačních sítích.
• Multimode vlákno (MMF) — OM1/OM2: Průměr jádra 62,5 mikrometrů (OM1) nebo 50 mikrometrů (OM2). Větší jádro umožňuje současné šíření více světelných režimů, což omezuje šířku pásma modální disperzí, ale usnadňuje a zlevňuje vyrovnání a připojení.
• Multimode vlákno (MMF) — OM3/OM4/OM5: Průměr jádra 50 mikrometrů s optimalizovaným profilem indexu lomu s odstupňovaným indexem, který částečně kompenzuje modální disperzi a umožňuje datové rychlosti 100 Gb/s na vzdálenost až 100 metrů (OM4) pro aplikace datových center.

Materiál jádra z plastových optických vláken (POF).

Pro nízkonákladové aplikace na krátké vzdálenosti, plastové optické vlákno používá jádro z polymethylmethakrylátu (PMMA) — stejné akrylové sklo, jaké se používá v průhledných zobrazovacích panelech a oknech. PMMA jádro POF má mnohem vyšší útlum (typicky 150–200 dB/km při 650 nm) ve srovnání s křemičitým vláknem, což omezuje užitečné přenosové vzdálenosti na přibližně 50–100 metrů. Nicméně velké jádro PMMA vlákna (typicky 980 mikrometrů v celkovém průměru 1 000 mikrometrů) a flexibilita jej činí praktickým pro automobilové informační a zábavní sítě, domácí osvětlení a průmyslové senzorové aplikace, kde křehkost křemičitých vláken a malé jádro představují potíže se zarovnáním a manipulací.

Plastové vlákno s jádrem z perfluorovaného polymeru (PF polymer), někdy nazývané plastové optické vlákno s odstupňovaným indexem (GI-POF), dosahuje výrazně nižšího útlumu přibližně 10–50 dB/km a vyšší šířky pásma, čímž překlenuje výkonnostní mezeru mezi standardním POF a křemičitým vláknem pro aplikace podnikových sítí až do vzdálenosti 300 metrů.

Obložení: Sklo, které vede světlo úplným vnitřním odrazem

Plášť je vrstva skla nebo plastu, která obklopuje jádro a je druhým opticky nejkritičtějším materiálem v a optický kabel . Jeho jedinou optickou funkcí je mít o něco nižší index lomu než jádro, takže světlo dopadající na hranici pláště jádra pod úhlem větším než je kritický úhel podléhá úplnému vnitřnímu odrazu a je vedeno podél vlákna spíše než unikat do okolního materiálu.

Obklad z čistého křemíku

U většiny standardních jednovidových a vícevidových telekomunikačních vláken je plášť vyroben z čistého (nedopovaného) křemičitého skla s indexem lomu přibližně 1,444 při 1550 nm. Jádro dotované germaniem má mírně vyšší index lomu přibližně 1,447–1,452 v závislosti na koncentraci dopantu, čímž vzniká rozdíl indexu lomu (delta) 0,2–0,35 %, který definuje numerickou aperturu vlákna a úhel přijímání světla.

Standardní vnější průměr pláště pro vlákna telekomunikační kvality je přesně 125 mikrometrů – celosvětový standard udržovaný s rozměrovou tolerancí plus minus 1 mikrometr. Tento standardizovaný průměr umožňuje vlákna od různých výrobců spolehlivě spojovat a spojovat pomocí standardních průmyslových konektorů a spojovacího zařízení.

Obložení dopované fluorem

Některá provedení vláken – zejména jednovidová vlákna s protlačeným pláštěm používaná v aplikacích s posunutou disperzí – používají pro vnitřní plášť oxid křemičitý dopovaný fluorem. Doping fluorem snižuje index lomu oxidu křemičitého pod index lomu čistého skla, což umožňuje navrhovat komplexní profily indexu lomu (jako je W-profil nebo struktury s podporou výkopu), které zlepšují výkon při ztrátě ohybu, omezují nežádoucí režimy vyššího řádu a snižují rozptyl. Fluorem dopované opláštění se nachází ve vláknech necitlivých na ohyb (norma ITU-T G.657) používaných v instalacích FTTH (Fibre-to-the-home), kde jsou nevyhnutelné těsné ohyby kolem rohů a v malých vedeních.

Povlak: UV-tvrzené akrylátové polymerní vrstvy

Bezprostředně obklopuje 125mikrometrový skleněný plášť dvouvrstvý polymerní povlak aplikovaný během procesu tažení vlákna – první ochranná vrstva, kterou vlákno obdrží poté, co bylo vytaženo z předlisku. Tento povlak je primární mechanickou ochranou skleněného vlákna a nemá žádnou optickou funkci.

Primární nátěr: Měkká vnitřní vrstva

Primární povlak je měkký, UV zářením vytvrzovaný akrylátový polymer s nízkým modulem aplikovaný přímo na povrch skla o vnějším průměru přibližně 190–200 mikrometrů. Jeho nízký Youngův modul (typicky 0,5–1,0 MPa) mu umožňuje tlumit mikroohybové napětí – drobné deformace způsobené nepravidelnostmi povrchu nebo bočním tlakem na vlákno, které by jinak zvýšilo útlum. Primární povlak také chrání nedotčený skleněný povrch před vlhkostí, která by iniciovala korozní praskání (také nazývané statická únava), která postupem času postupně oslabuje křemičité vlákno.

Sekundární nátěr: Tvrdá vnější vrstva

Sekundární (vnější) povlak je tvrdší, UV zářením vytvrzený akrylátový polymer s vyšším modulem nanesený na primární povlak, čímž se celkový průměr potaženého vlákna dostává na standardních 245–250 mikrometrů. Jeho vyšší tuhost (modul typicky 50–100 MPa) odolává otěru, poškození při manipulaci a radiálním silám, které by jinak stlačily měkký primární povlak a způsobily ztráty mikroohybem. Sekundární povlak je také pigmentován UV stabilními barvivy pro identifikaci vláken – 12 standardních barev standardu barevného kódování TIA-598 používaného v plochých a vícevláknových kabelech.

Speciální nátěrové hmoty pro drsná prostředí

• Polyimidový povlak: Pro vysokoteplotní aplikace až do 300 °C (jako je snímání ropných vrtů a letectví) jsou standardní akrylátové nátěry nahrazeny polyimidovými (PI) nátěry nanášenými v tenkých vrstvách 5–7 mikrometrů na nátěr. Vlákno potažené polyimidem má vnější průměr pouhých 155 mikrometrů, což umožňuje těsnější balení do vrtacích nástrojů a svazků elektroinstalace letadel.
• Hermetický uhlíkový povlak: Ultratenká amorfní uhlíková vrstva (0,02–0,05 mikrometru) nanesená na povrchu skla před akrylátovým povlakem poskytuje kompletní bariéru proti vlhkosti pro prostředí bohatá na vodík, jako jsou podmořské kabely a určité chemické aplikace snímání. Uhlíkové hermetické vlákno vykazuje ztráty stárnutím vodíku pod 0,01 dB/km po 25 letech podmořské služby.
• Ormocer (Organic-Modified Ceramic) povlak: Hybridní organicko-anorganický polymerní povlak nabízející vynikající odolnost vůči záření pro jaderná zařízení a vesmírné systémy optických vláken, kde konvenční akrylátové povlaky rychle degradují vystavením ionizujícímu záření.
• Vnější nátěry s nízkou kouřivostí a nulovými halogeny (LSZH): Pro stohy vláknitých pásků používané v datových centrech a vnitřních plenárních aplikacích se používají materiály s akrylátovou matricí vyhovující LSZH, které při vystavení ohni produkují minimální toxický kouř a žádné halogenové sloučeniny.

Srovnání materiálů jádra kabelu z optických vláken: Křemičité sklo vs. plast

Křemičité sklo a plast jsou dvě základní volby materiálu jádra pro kabely z optických vláken. Níže uvedená tabulka porovnává jejich výkon v rámci nejdůležitějších optických, mechanických a aplikačních kritérií.

Tabulka 1: Porovnání materiálů jádra z křemičitého skla a plastů používaných v kabelech z optických vláken v rámci osmi kritérií výkonu a použití.

Materiály kabelové konstrukce: Pevnostní prvky, nárazníkové trubky a pláště

Kromě samotného vlákna obsahuje vnější struktura kabelu několik dalších vrstev materiálu, které chrání jemné skleněné vlákno před mechanickým namáháním, vlhkostí, hlodavci, rozdrcením a UV degradací během instalace a během projektované životnosti kabelu 20–25 let. Každý konstrukční prvek je vyroben z materiálů vybraných pro specifické ochranné vlastnosti.

Pevnost: Aramidová vlákna, sklolaminát a ocel

Pevnostní prvky přenášejí tahové zatížení působící na kabel během instalace a cyklování provozních teplot, čímž chrání optické vlákno před natažením (což zvyšuje útlum a může způsobit přetržení). Tři hlavní materiály pevnostních prvků použité v optický kabel construction jsou:

• Příze z aramidových vláken (kevlarového typu): Nejpoužívanější pevnostní člen ve vnitřních a propojovacích kabelech. Aramidové vlákno má pevnost v tahu přibližně 3 600 MPa a Youngův modul 70–125 GPa – zhruba pětkrát pevnější než ocel při stejné hmotnosti. Standardní propojovací kabely obsahují aramidovou přízi 150–300 denier; distribuční kabely používají těžší rovingy 1 420–2 840 denier. Aramid je nevodivý (důležitý pro elektrickou izolaci) a má nízkou tepelnou roztažnost, díky čemuž je vlákno neutrální vůči změnám teploty.
• Plastová tyč vyztužená skleněnými vlákny (FRP): Centrální FRP tyč (typicky průměr 0,5–3 mm) se používá jako centrální výztužný prvek u venkovních kabelů s volnými trubkami. FRP nabízí vysokou pevnost v tlaku (na rozdíl od aramidu, který se při stlačení vyboulí), díky čemuž je vhodný pro kabely, které musí odolávat tlakovým silám v podzemních nebo potrubních instalacích. FRP tyče mají pevnost v tahu 1 000–1 500 MPa a stejně jako aramid jsou nevodivé.
• Ocelový drát a ocelová páska: Ocelové pevnostní prvky se používají v samonosných vzdušných kabelech (provedení ADSS a figure-8), pancéřových kabelech pro přímé zakopání a podmořských kabelech. Ocel poskytuje nejvyšší nosnost v tahu – 6 mm drát z ocelového drátu unese zatížení v tahu nad 20 kN – ale zvyšuje hmotnost a vyžaduje elektrické propojení a uzemnění v instalacích v blízkosti elektrického vedení. V závislosti na požadavcích na vystavení korozi se používá pozinkovaná ocel nebo nerezová ocel.

Vyrovnávací trubice: PBT, PVDF a polypropylen

Vyrovnávací trubice jsou duté válcové struktury, které obsahují a chrání jednotlivá optická vlákna nebo pásy vláken v kabelu. Mají dvě funkce: chrání vlákna před bočním tlakem a poskytují řízenou tepelnou roztažnost, která zabraňuje napnutí vláken během smršťování kabelu za studena. Nejběžnější materiály tlumičů jsou:

• Polybutylen tereftalát (PBT): Průmyslový standardní materiál pro volné trubky nárazníků ve venkovních kabelech. PBT nabízí vynikající rozměrovou stabilitu při teplotě (-40 až 70 °C), nízkou absorpci vlhkosti (méně než 0,1 %), dobrou chemickou odolnost a tloušťku stěny 0,3–0,6 mm, která poskytuje významnou odolnost proti drcení. Zkumavky PBT jsou obvykle naplněny gelem blokujícím vodu (tixotropní uhlovodíkový gel) nebo suchou páskou blokující vodu, aby se zabránilo pronikání vlhkosti.
• PVDF (polyvinylidenfluorid): Používá se v konstrukci s pevným nárazníkem pro vnitřní kabely a drsná chemická prostředí. PVDF poskytuje vynikající odolnost vůči UV záření, plamenům a široké škále chemikálií, díky čemuž je vhodný pro kabeláž v průmyslových prostorách a pro vnitřní instalace. Povlaky s těsným pufrem PVDF se nanášejí s vnějším průměrem 900 mikrometrů přímo na vlákno potažené 250 mikrometrů.
• Polypropylen (PP): Nízkonákladová alternativa k PBT pro některé aplikace distribučních kabelů na krátké vzdálenosti, zejména v hybridních provedeních uvnitř a venku. PP má mírně nižší rozměrovou stabilitu než PBT při zvýšených teplotách, ale nabízí vynikající chemickou odolnost a dobré zpracovatelské vlastnosti pro vysokorychlostní výrobu kabelů.

Materiály blokující vodu: Gel, páska a prášek

Vnikání vody je jednou z hlavních příčin selhání kabelu z optických vláken v podzemních a přímo zakopaných instalacích. Používají se tři přístupy k blokování vody, každý s odlišnými materiálovými systémy:

• Uhlovodíkový výplňový gel: Tradiční blokování vody v kabelech s volnými trubicemi používá tixotropní gel na ropné bázi, který vyplňuje nárazníkovou trubici a mezery mezi trubičkami. Gel zůstává dostatečně tekutý, aby umožnil pohyb vláken v trubici, ale dostatečně viskózní, aby zabránil migraci vody. Kabely plněné gelem vyžadují speciální postupy čištění gelem během spojování a ukončování.
• Páska a příze ze superabsorpčního polymeru (SAP): Suché vodou blokované kabely používají pásky nebo nitě potažené SAP, které při kontaktu s vodou rychle bobtnají (absorbují až 400násobek své vlastní hmotnosti), čímž blokují migraci vody bez nepořádku ropného gelu. Blokování vody na bázi SAP nyní dominuje novým designům kabelů díky snadnější manipulaci a ekologickým preferencím před ropným gelem.
• SAP prášek v pufrovacích zkumavkách: Některé návrhy kabelů zahrnují prášek SAP naprášený uvnitř nárazníkových trubic jako primární mechanismus blokující vodu, čímž se dosahuje nízké hmotnosti konstrukce suchého bloku s jednodušší výrobou než balení páskou SAP.

Pancéřové vrstvy: vlnitá ocel, hliník a polyetylen

Pancéřované kabely z optických vláken zahrnují kovové nebo dielektrické pancéřové vrstvy mezi jádrem a vnějším pláštěm, které odolávají rozdrcení, napadení hlodavci a mechanickým nárazům. Tři hlavní typy brnění jsou:

• Pancíř z vlnité ocelové pásky (CST): Podélně nanesená vlnitá ocelová páska (typicky 0,15–0,25 mm silná) přilepená k vnitřnímu polyetylénovému plášti. Pancéřování CST poskytuje vynikající odolnost proti rozdrcení (typicky 3 000–4 000 N/100 mm) a odolnost proti hlodavcům pro přímo zakopané kabely v oblastech se známou aktivitou hlodavců.
• Vlnitá hliníková páska: Používá se v podmořských a některých kabelech pro přímé zakopávání, kde je výhodná nižší hmotnost hliníku oproti oceli. Hliník je také odolnější vůči korozi v prostředí se slanou vodou.
• Propojené brnění: Pozinkované ocelové dráty navinuté spirálovitě kolem kabelu poskytují flexibilní pancéřování pro vnitřní a venkovní stoupací kabely, které vyžadují odolnost proti hlodavcům a flexibilitu instalace v ohybech.

Materiály vnějšího pláště: Polyethylen, PVC, LSZH a PVDF

Vnější bunda je první linií obrany proti fyzickému poškození, UV záření, vlhkosti, chemikáliím a teplotním extrémům. Výběr materiálu bundy má významné důsledky pro požární bezpečnost, ekologickou shodu, snadnou instalaci a dlouhodobou životnost.

Tabulka 2: Porovnání materiálů vnějšího pláště použitých v kabelech z optických vláken z hlediska odolnosti vůči UV záření, hodnocení plamene, teplotního rozsahu, toxicity kouře a typického prostředí nasazení.

Jak se vyrábí sklo z optických vláken: proces předtvarování a kreslení

Porozumění what optický kabels are made of je neúplné, aniž bychom pochopili, jak se vyrábí ultračisté křemičité sklo – proces, který je stejně pozoruhodný jako optický výkon vlákna.

Výroba předlisku

Optické vlákno začíná jako skleněný předlisek – pevná tyčinka z ultračistého oxidu křemičitého o délce přibližně 1 metr a průměru 80–160 mm – která obsahuje strukturu indexu lomu obložení jádra ve velkém měřítku. Nejrozšířenějším procesem výroby předlisku je modifikovaná chemická depozice z plynné fáze (MCVD), při které se páry chloridu křemičitého (SiCl4) a chloridu germanitého (GeCl4) oxidují uvnitř rotační trubice z oxidu křemičitého při 1 500–1 900 °C, čímž se ukládají postupné vrstvy dopovaných a nedopovaných skleněných sazí. Vnější depozice z páry (OVD) a axiální depozice z páry (VAD) jsou alternativní procesy používané různými výrobci k dosažení vyšších rychlostí nanášení a větších rozměrů předlisku.

Kreslení vláken

Předlisek je přiváděn svisle do tažné pece, kde se jeho hrot zahřeje na přibližně 2 000 °C – těsně pod bod měknutí oxidu křemičitého – a tenké vlákno je taženo dolů rychlostí 10–25 metrů za sekundu. Když vlákno opouští pec a ochlazuje se, prochází komorami pro vytvrzování UV zářením, které nanášejí a vytvrzují dvouvrstvý akrylátový povlak, a poté na navíjecí buben. Celý proces od špičky předlisku po potažené vlákno probíhá v přesně řízené atmosféře, aby se zabránilo povrchové kontaminaci, která by snižovala pevnost vlákna. Pevnost v tahu taženého vlákna je nepřetržitě testována on-line při namáhání 1% napětí (přibližně 0,7 GPa), aby byla zaručena minimální pevnost v přetržení hotového kabelu.

Často kladené otázky o materiálech optických kabelů

Q1: Je optický kabel vyroben ze skla nebo plastu?

Většina telekomunikačních a datových síťových optických kabelů je vyrobena s jádrem a pláštěm z křemičitého skla. Plastové optické vlákno (POF) existuje a používá jádro z PMMA nebo perfluorovaného polymeru, ale představuje malý zlomek instalovaného vlákna na celém světě – především v automobilových, dekorativních a senzorových aplikacích na krátké vzdálenosti. Když lidé hovoří o „kabelu z optických vláken“ v kontextu sítě nebo internetové infrastruktury, téměř vždy mají na mysli křemičité vlákno se skleněným jádrem.

Q2: Proč se křemičité sklo používá pro kabely z optických vláken místo jiných materiálů?

Křemičité sklo se používá, protože dosahuje nejnižšího optického útlumu ze všech materiálů na vlnových délkách používaných v telekomunikacích (1310 nm a 1550 nm). Jeho útlum 0,18–0,20 dB/km umožňuje signálům ujet 40 km nebo více bez zesílení. Žádný jiný pevný transparentní materiál se tomuto výkonu při těchto vlnových délkách neblíží. Oxid křemičitý má také vynikající chemickou stabilitu, není hygroskopický, lze jej vtáhnout do extrémně jednotných vláken a jeho optické vlastnosti jsou dobře známy po desetiletích výzkumu a komerční výroby.

Q3: Co je uvnitř ochranného pláště kabelu z optických vláken?

Uvnitř vnějšího pláště typického venkovního optického kabelu s volnými trubkami najdete: centrální FRP nebo ocelovou pevnostní tyč, více barevně kódovaných tlumičů PBT (každá obsahuje 6–12 barevně kódovaných optických vláken v gelu blokujícím vodu nebo obklopených páskou SAP), přízi z aramidových vláken nebo další pevnostní členy z ocelového drátu omotané kolem svazku trubek a ve verzích s vnějším pancéřováním. Vnitřní kabely s těsným nárazníkem mají jednodušší konstrukci: každé vlákno má 900mikrometrovou PVDF nebo nylonovou těsnou tlumicí vrstvu přímo přes 250mikrometrový povlak, přičemž pod vnějším pláštěm jsou pevnostní členy z aramidové příze.

Q4: Jak čisté je sklo v kabelu z optických vláken?

Křemičité sklo v telekomunikačních optických kabelech patří mezi nejčistší materiály vyráběné komerčně. Celkový obsah kovových nečistot je nižší než 1 část na miliardu (ppb) pro přechodné kovy, jako je železo, měď a chrom – prvky, které absorbují světlo na telekomunikačních vlnových délkách a dramaticky by zvýšily útlum. Této úrovně čistoty, přesahující 99,9999 % SiO2, je dosaženo pomocí procesu chemického napařování, při kterém se sklo vyrábí z ultračistých plynných prekurzorů (SiCl4 s čistotou vyšší než 99,9999 %) spíše než z přírodního křemene, který obsahuje nevyhnutelné stopové minerální kontaminace.

Q5: Mohou kabely z optických vláken odolat venkovním povětrnostním podmínkám?

Ano, kabely z optických vláken určené pro venkovní použití jsou speciálně navrženy tak, aby přežily 20–25 let vystavení UV záření, teplotním cyklům, vlhkosti, zatížení větrem a v některých případech hlodavcům nebo rozdrcení. Černé kabely s pláštěm z HDPE obsahují saze (2–3 % hmotnosti), které pohlcují UV záření a zabraňují degradaci polymerního řetězce, která by časem způsobila křehnutí a praskání. Gelem plněná nebo suchá blokovaná konstrukce volné trubice zabraňuje pronikání vlhkosti ke skleněnému vláknu, protože pronikání vody v kombinaci s mechanickým namáháním urychluje únavu z koroze napětím v oxidu křemičitém. Kabely instalované ve vzduchu musí také odolat zatížení ledem a únavě způsobené vibracemi způsobenými větrem – požadavky řeší vhodná konstrukce průvěsu kabelu a dimenzování pevnostního prvku.

Q6: Jaký je rozdíl mezi materiály pláště LSZH a PVC?

PVC (polyvinylchloridové) pláště jsou nehořlavé a levné, ale při spalování uvolňují chlorovodík (HCl) a hustý černý kouř – toxický a korozivní v uzavřených prostorách, jako jsou datová centra, tranzitní tunely nebo obsazené budovy. Plášte LSZH (Low Smoke Zero Halogen) jsou vyrobeny z bezhalogenových polymerů (typicky polyolefinové sloučeniny se zpomalovači hoření na minerální bázi, jako je trihydrát hliníku), které při vystavení ohni produkují minimální kouř a žádné plyny kyseliny halogenové. Evropské kabelové normy (EN 50575) a mnoho národních stavebních předpisů nyní vyžadují kabely LSZH ve veřejných budovách, dopravní infrastruktuře a hustě obydlených prostředích datových center. Kabely LSZH obvykle stojí o 15–30 % více než ekvivalentní kabely s PVC pláštěm.

Q7: Ovlivňuje materiál pláště optického kabelu výkon přenosu signálu?

Samotný materiál pláště nemá přímý vliv na prostup světla vláknem, protože světlo se šíří pouze uvnitř skleněného jádra a pláště. Materiál pláště však nepřímo ovlivňuje optický výkon dvěma způsoby: za prvé, tužší materiály pláště působí na svazek vláken většími bočními silami, což potenciálně způsobuje zvýšení útlumu vyvolaného mikroohybem, pokud nejsou optimalizovány návrhy tlumicí trubice nebo povlaku vláken; za druhé, materiály pláště se špatnou rozměrovou stabilitou při extrémních teplotách (zejména materiály, které se výrazně smršťují při nízkých teplotách) mohou vystavit vlákno tlakovému nebo tahovému namáhání, pokud konstrukce kabelu neposkytuje adekvátní odlehčení tahu. Dobře navržené kabely používající standardní materiály pláště si zachovávají svůj specifikovaný útlum v celém jmenovitém rozsahu provozních teplot.

Závěr: Proč výběr materiálu definuje výkon optických kabelů

Odpověď na z jakých materiálů jsou vyrobeny optické kabely odhaluje sofistikovaný konstrukční systém po vrstvách, ve kterém je každý materiál vybrán s přesností: ultračistý germaniem dopovaný oxid křemičitý pro jádro, které vede světlo s minimálními ztrátami, nedopovaný nebo fluorem dopovaný křemičitý povlak, který vytváří úplnou vnitřní reflexní hranici, dvouvrstvé UV vytvrzované akrylátové povlaky, které chrání sklo před mikroohybem a vlhkostí, pevností kabelu PBT, trubice a aramid voděodolné materiály SAP, volitelné ocelové pancéřování a směs pláště odpovídající požární bezpečnosti, odolnosti vůči UV záření, teplotnímu rozsahu a environmentálním požadavkům nasazení.

Každá vrstva materiálu hraje nezastupitelnou roli. Selhání jakékoli jednotlivé součásti – prasklina membrány v povlaku, pronikání vody narušeným pláštěm nebo degradace nechráněného venkovního pláště UV zářením – může ohrozit výkon nebo životnost celého kabelového spoje. Pro síťové návrháře, instalační techniky a inženýry zásobování, kteří rozumí materiálům, které tvoří optický kabels je základem pro přijímání správných rozhodnutí o specifikacích v celé řadě telekomunikačních aplikací, datových center, průmyslových a speciálních aplikací.