เป็นที่ทราบกันดีว่าการซึมของน้ำเป็นอันตรายต่อเส้นใยแก้วนำแสงมาก เนื่องจากไฮโดรเจนที่ตกตะกอนจากน้ำอาจทำให้เกิด "การสูญเสียไฮโดรเจน" ในเส้นใย ส่งผลให้การลดทอนสัญญาณเพิ่มขึ้น และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและเสถียรภาพในการส่งสัญญาณเป็นอย่างมาก
แล้ว “การสูญเสียไฮโดรเจน” คืออะไร?
การสูญเสียไฮโดรเจนสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ การสูญเสียไฮโดรเจนแบบกลับคืนได้และการสูญเสียไฮโดรเจนแบบกลับคืนไม่ได้
การสูญเสียไฮโดรเจนแบบกลับคืนได้:
โมเลกุลไฮโดรเจนแพร่กระจายเข้าไปใน SiO2เส้นใยแก้วนำแสงและไฮโดรเจนอิสระที่แทรกซึมเข้ามาจะถูกจับโดย SiO2กริดที่อุณหภูมิห้อง ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าในพื้นที่ โมเมนต์ไดโพลจะก่อตัวขึ้นในโมเลกุลไฮโดรเจน และการสูญเสียการดูดซับเพิ่มเติมเกิดขึ้นจากการสั่นสะเทือนของไฮโดรเจน เมื่อเปรียบเทียบกับพันธะเชื่อมต่อระหว่างโมเลกุลทั่วไป แรงยึดของกริดจะค่อนข้างอ่อน หากสภาพแวดล้อมไฮโดรเจนของไฟเบอร์ถูกกำจัด โมเลกุลไฮโดรเจนจะหลุดออกจาก SiO2กริด และการสูญเสียไฟเบอร์จะกลับคืนสู่ค่าเดิม ดังนั้น นี่จึงเป็นผลกระทบแบบเป็นระยะๆ และการสูญเสียไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นนั้นสามารถกลับคืนได้
การสูญเสียไฮโดรเจนที่ไม่สามารถกลับคืนได้:
โมเลกุลไฮโดรเจนที่แพร่กระจายเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ที่อุณหภูมิสูงจะจับกับส่วนที่ชำรุดของตาข่ายไฟเบอร์ด้วยเคมีเพื่อสร้างกลุ่ม OH และการสั่นสะเทือนของโมเลกุลเหล่านี้จะเพิ่มการสูญเสียการดูดซับสูงสุด เนื่องจากแรงยึดเกาะที่แข็งแกร่ง แม้หลังจากกำจัดสภาพแวดล้อมไฮโดรเจนออกจากไฟเบอร์ออปติกแล้ว พันธะเคมีก็ยังคงอยู่และการสูญเสียการดูดซับจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น จึงเป็นผลกระทบทางเคมีถาวร และการสูญเสียไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้
แล้วใยแก้วนำแสงมาสัมผัสกับโมเลกุลไฮโดรเจนได้อย่างไร โมเลกุลเหล่านี้มาจากไหน และควรยับยั้งโมเลกุลเหล่านี้อย่างไร
ประการแรก จำเป็นต้องเข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่อปริมาณการสูญเสียไฮโดรเจน โดยควรทราบว่าไม่ว่าจะเป็นสายเคเบิลออปติกโหมดเดียวหรือสายเคเบิลออปติกหลายโหมด การสะสมของก๊าซไฮโดรเจนในโครงสร้างสายเคเบิลอาจทำให้ประสิทธิภาพออปติกลดลงในช่วงอายุการใช้งาน
ขนาดของการสูญเสียไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:
- ประเภทของเส้นใยแก้วนำแสง องค์ประกอบและความเข้มข้นของสารเจือปน และความไวต่อก๊าซไฮโดรเจนโดยธรรมชาติ
- การออกแบบสายเคเบิลใยแก้วนำแสง โดยเฉพาะการเลือกและการผสมผสานวัสดุที่นำมาใช้ในโครงสร้าง
- สภาพแวดล้อมในการติดตั้ง รวมถึงอุณหภูมิในการทำงาน
- ระดับก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดจากสายเคเบิลออปติกตลอดอายุการใช้งาน
ก๊าซไฮโดรเจนในสายเคเบิลออปติกอาจมาจาก:
- ไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาจากส่วนประกอบของสายเคเบิลออปติก รวมไปถึงส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบจากการเสื่อมสภาพในระยะยาวของวัสดุ
- ไฮโดรเจนที่บรรจุอยู่ในอากาศอัดที่ถูกสูบเข้าไปในสายเคเบิลออปติก
- วิวัฒนาการของไฮโดรเจนที่เกิดจากการกัดกร่อนของชิ้นส่วนโลหะเมื่อมีความชื้น
- ไฮโดรเจนที่เกิดจากการกัดกร่อนทางชีวเคมี
เพื่อป้องกันการสูญเสียไฮโดรเจน ควรพิจารณามาตรการที่เหมาะสมในการออกแบบและการผลิตสายเคเบิลใยแก้วนำแสง เช่น:
- การเลือกสารเจือปนที่เหมาะสมเมื่อทำพรีฟอร์มไฟเบอร์ออปติกและการใช้ P2O5น้อยกว่าหรือน้อยกว่า;
- เมื่อทำพรีฟอร์มใยแก้วนำแสง SiO2 สังเคราะห์2ใช้เป็นวัสดุหุ้มแทน SiO2 ธรรมชาติ2การหุ้ม;
- ในการวาดเส้นใยแก้วนำแสง ให้เลือกวัสดุเคลือบที่มีวิวัฒนาการไฮโดรเจนต่ำ
- เลือกใช้วัสดุสำหรับสายเคเบิลออปติคอย่างระมัดระวัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุอุดที่สัมผัสกับเส้นใยโดยตรง ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
- ใช้มาตรการปิดกั้นน้ำสำหรับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการรั่วซึมของน้ำหรือการเกิดไฮโดรเจนโดยรวม และเพื่อขจัดสภาพแวดล้อมไฮโดรเจนภายนอก