2.3. Механические параметры оптических волокон

К механическим параметрам оптических волокон относят:

• Прочность волокна

• Динамическую прочность на разрыв

• Параметр нагрузки разрушения

• Стойкость к изгибам

• Усилие снятия защитного покрытия

Прочность волокна

Стекло принято считать хрупким. Оконное стекло действительно не гнется, однако стеклянные волокна можно согнуть в виде окружности небольшого диаметра или завязать в свободный узел, не повреждая их. (Затягивание тугого узла может повредить волокно).

Предел прочности характеризует способность волокна противостоять натяжению или изгибу без повреждения. Предел прочности волокна на разрыв превосходит ту же величину для стальной нити идентичного размера. Медный проводник должен иметь вдвое больше диаметр, чтобы обеспечить тот же предел точности, что и волокно.

Основная причина, обуславливающая хрупкость волокна - это наличие микротрещин на поверхности и дефектов внутри волокна. Поверхностные дефекты могут возрастать под воздействием растягивающей нагрузки, возникающей во время прокладки кабеля. Температурные изменения, механические и химические воздействия, обычное старение также приводит к появлению дефектов. Расширяющиеся дефекты приводят к случайному обрыву волокна. Для разрезания стекла делается узкая царапина на его поверхности. Затем в результате резкого надлома стекло трескается вдоль царапины. Аналогичный процесс происходит в волокне. Скрытые дефекты действуют аналогично царапине на поверхности стекла. Как только к волокну прикладывается достаточно сильное растягивающее напряжение, дефекты растут внутри волокна до тех пор, пока оно не разрывается.

Динамичная прочность на разрыв

Динамичная прочность на разрыв — это определенное значение интенсивности нагрузки на растяжение или сжимание, которой подвергается вся длина волокна в его осевом направлении на протяжении определенного кратковременного периода.

Величина динамической прочности на разрыв составляет обычно величину более чем 38 ГПа для образцов, не подвергшихся старению, длиной 0,5 м.

Параметр нагрузки разрушения

Это безразмерный коэффициент, связанный с зависимостью распространения разрушения (трещины) от приложенной нагрузки. Величина параметра нагрузки разрушения зависит от окружающей температуры влажности и других условий.

Статическое и динамическое значение параметров нагрузки разрушения обычно задаются в технической документации на оптоволокно.

Стойкость к изгибам

Не смотря на то, что волокно может быть согнуто в окружность, оно имеет минимальный радиус изгиба. Достаточно резкий изгиб может разорвать волокна. Изгибы также приводят к двум другим эффектам.

1. Слегка увеличивается затухание; изгибы изменяют углы падения и отражения света внутри волокна настолько, что часть его заключенная в модах высокого порядка, может покидать волокно (подобно случаю с микроизгибами).

2. Уменьшается предел прочности волокна на разрыв; если растяжение сопровождается изгибом волокна растягивающей нагрузки, чем в случае выпрямленного волокна

Усилие снятия защитного покрытия

Этот параметр характеризует усилие, которое необходимо приложить для удаления покрытия с волокна, не подвергая последнее чрезмерному механическому напряжению, которое может привести к его разрыву. Усилие снятия защитного покрытия оптического волокна составляет величину, находящуюся в пределе от 1,3 до 9 Н.