Fiber optik kaplama nedir?

OFSCN Global Teknik Merkezi OFSCN Teknik Bilgi Bankası
1

Yama kablosunun dış kılıfını açtığınızda gördüğünüz renkli ince teller nedir? Ne gibi bir koruyucu işlevi görürler?

2

Optik fiber patch kablolarında (yaygın 2.0\text{ mm} veya 3.0\text{ mm} dış çaplı patch kabloları gibi) koruyucu dış kılıfın (PVC/LSZH) ve gerilme direnci için kullanılan aramid lifin (sarı Kevlar ipliği) içinde, bir veya daha fazla farklı renkli ince lif göreceksiniz.

Bu renkli ince lifler, optik mühendisliği ve iletişim mühendisliğinde sıkı tamponlu fiber (Tight-buffered Fiber) olarak adlandırılırken, daha derin mikro yapıda, o renkli dış katman fiberin birincil/ikincil kaplama katmanı (Coating/Buffer) ve renklendirme katmanıdır.

I. Renkli İnce Liflerin İç Fiziksel Yapısı

Bu renkli ince lifi dıştan içe doğru analiz edersek, yapısı genellikle aşağıdaki bölümlerden oluşur:

  1. Sıkı Tampon Katmanı / İkincil Kaplama Katmanı (Tight Buffer): Genellikle 900\ \mu\text{m} (mikrometre) dış çapa sahip, PVC, LSZH, naylon veya polyester gibi plastik malzemelerden yapılmış olup, daha kalın bir mekanik tamponlama sağlar.
  2. Birincil Kaplama Katmanı (Primary Coating): Sıkı tampon katmanının içinde, doğrudan kuvars cam yüzeyinin etrafına sarılıdır. Standart tek modlu fiberin birincil kaplama katmanının dış çapı genellikle 245\ \ \mu\text{m} ila 255\ \mu\text{m} arasındadır ve yaygın olarak kullanılan malzeme poliakrilattır (Polyacrylate).
  3. Renklendirme Katmanı (Coloring Layer): Genellikle kaplama katmanının yüzeyine, çok ince bir renkli mürekkep (sadece birkaç mikrometre kalınlığında) sürülerek, çok çekirdekli fiber optik kablolarda renk yoluyla tanımlamayı ve eklemeyi kolaylaştırır.
  4. Kılıf (Cladding): Kuvars cam malzemeden yapılmış, standart 125\ \mu\text{m} dış çapa sahiptir.
  5. Çekirdek (Core): Optik sinyal iletiminin temel kanalıdır, kuvars cam malzemeden yapılmıştır. Tek modlu fiberin çekirdek çapı sadece yaklaşık 9\ \mu\text{m}'dir.

II. Kaplama ve Sıkı Tampon Katmanları Ne Tür Bir Koruma Sağlar?

Kuvars cam son derece kırılgandır, kaplama katmanları fiberin pratik uygulamasının fiziksel temelini oluşturur ve kritik öneme sahip dört koruyucu işlev görür:

1. Mikro çatlakların genişlemesini önleme (Mekanik Mukavemet Sağlama)

Kuvars camın yüksek sıcaklıkta fiber çekme işlemi sırasında, yüzeyinde kaçınılmaz olarak mikron düzeyinde, hatta nanometre düzeyinde fiziksel kusurlar (mikro çatlaklar) oluşur. Hava ile temas ettiğinde, havadaki nem ve mekanik gerilim bu mikro çatlakların hızla genişlemesine neden olarak, fiberin çok küçük dış kuvvetler altında gevrek bir şekilde kırılmasına yol açar. Kaplama katmanı, fiber çekme işlemi tamamlandıktan hemen sonra kılıf yüzeyine uygulanarak su buharı ve havayı etkili bir şekilde izole eder, mikro çatlakların oluşmasını ve genişlemesini önler, fiberin çekme ve bükülme mukavemetini büyük ölçüde artırır.

2. Mikro bükülme tamponlama ve gerilim azaltma

Fiber optik kablolar döşenirken veya baskı altında olduğunda, kuvars yüzeyi doğrudan homojen olmayan yan basınçla karşılaşırsa, çekirdek ekseninde küçük deformasyonlara neden olarak ciddi mikro bükülme kayıplarına (Microbending Loss) yol açar ve optik sinyalin kaçmasına neden olur. Kaplama katmanı (genellikle iç yumuşak, dış sert çift katmanlı poliakrilat yapısı) bir tampon görevi görerek dış fiziksel darbeleri emer ve çekirdeğin geometrik şeklinin stabilitesini koruyarak iletim kalitesini sağlar.

3. Fiziksel ve kimyasal korozyona karşı koruma

Fiber optik kabloların çalışma ortamı karmaşıktır, kaplama katmanları çevredeki asit, alkali, tuz sisi, nem ve çeşitli kimyasal çözücülerin kuvars cam üzerindeki fiziksel aşınmasını engelleyerek, fiberin onlarca yıl (genellikle 25 yıldan fazla) kullanım ömrüne sahip olmasını sağlar.

4. Kanal Tanımlama (Renklendirme Yönetimi)

İletişim ve sensör çoklu kanallı fiber optik kablolarda, uluslararası standartlara göre renklendirme katmanı, fiberleri belirtmek için 12 standart renk (mavi, turuncu, yeşil, kahverengi, gri, beyaz, kırmızı, siyah, sarı, mor, pembe, camgöbeği) kullanır. Bu, saha mühendislerinin kesme, ekleme (füzyon) ve bakım sırasında gruplama ve konumlandırmasını büyük ölçüde kolaylaştırır.

III. Profesyonel Endüstriyel ve Sensör Alanlarında Farklı Kaplama Katmanı Teknolojileri

Standart iletişim patch kablolarında, genellikle daha düşük maliyetli ve çalışma sıcaklığı -40\ ^\circ\text{C} ile +100\ ^\circ\text{C} arasında olan poliakrilat (Polyacrylate) kaplama malzemesi olarak kullanılır.

Ancak, yüksek sıcaklık, ultra düşük sıcaklık veya yüksek basınç gibi zorlu endüstriyel, havacılık ve uzay ve sensör ortamlarında, sıradan poliakrilat kaplama katmanları erir veya buharlaşır. Bu durumda, özel yüksek performanslı kaplama malzemeleri kullanmak gerekir:

1. Poliamid Kaplama Katmanı (Polyimide)

Poliamid, çok yüksek termal stabiliteye ve kimyasal stabiliteye sahip yüksek performanslı bir polimerdir. DaCheng YongSheng (OFSCN®) tarafından sağlanan poliamid kaplamalı fiber optikler, dış çapı sadece 155\ \mu\text{m}'dir (standart 255\ \mu\text{m}'ye göre daha incedir, ısı ve kuvvet aktarımı performansı mükemmeldir, yüksek hassasiyetli sıcaklık ve gerinim sensörleri üretimi için çok uygundur) ve -200\ ^\circ\text{C} ila +350\ ^\circ\text{C} arasındaki aşırı ortamlarda iç kuvars fiber optikleri sürekli olarak koruyabilir.

2. Metal Kaplama (Gold-coated)

Ortam sıcaklığı 350\ ^\circ\text{C}'yi aştığında, hatta 700\ ^\circ\text{C}'ye ulaştığında, herhangi bir polimer kaplama katmanı karbonlaşır ve ayrışır. DaCheng YongSheng (OFSCN®), kaplama malzemesi olarak saf altın (Gold) kullanır; bu hem hidrojeni gibi kimyasal korozyonu izole eden bir sızdırmazlık katmanı görevi görür hem de ultra yüksek sıcaklıklarda kuvars cam için son derece güçlü mekanik koruma sağlar.