Wie verbindet man Metallschläuche an den Übergängen, sodass sie gebogen werden können, ohne die Glasfaser zu beschädigen?
Bei Glasfaserkommunikations- und Glasfaser-Sensorik-Engineering sind das Design zum Schutz vor Spannungen an den Verbindungsstellen zwischen metallgeschützten (oder mikrogeschützten Metallrohren) und Glasfasersteckern (wie FC, SC usw.) ein entscheidendes physikalisches und technisches Problem.
Aufgrund der Zerbrechlichkeit von Quarzglasfasern selbst ist es am Ende der Metallpanzerung (d. h. am Übergangsbereich, der starr mit dem Glasfaserstecker verbunden ist) sehr anfällig für Scherspannungen oder übermäßige Biegung, wenn es sich biegt, was auf einen plötzlichen Wechsel der Biegesteifigkeit (Stiffness Mismatch) zurückzuführen ist. Wenn der Biegeradius R kleiner ist als der zulässige Mindestbiegeradius R_{min} der Faser, führt dies nicht nur zu Mikrobugein (microbend losses), sondern kann auch zu Ermüdungsbrüchen der Faser führen.
Um sicherzustellen, dass die Faser „gebogen werden kann, ohne beschädigt zu werden“, müssen bei der Konstruktion von Steckverbindern üblicherweise die folgenden drei zentralen physikalischen und technischen Lösungen angewendet werden:
1. Steifigkeitsübergang und Übergangsschutz (Strain Relief Boot)
An der Schnittstelle zwischen dem starren Glasfaserstecker und dem flexiblen Metallschlauch muss eine Schutzstruktur mit einem graduellen Übergang der Biegesteifigkeit eingeführt werden.
- Physikalisches Prinzip: Unter Verwendung eines elastischen Mediums mit moderatem Elastizitätsmodul (wie mehrschichtige Schrumpfschläuche, PVC-Endhülsen, spiralförmige Edelstahlfedern usw.) wird die gesamte Biegesteifigkeit am Steckeranschluss von der „Steifigkeit des Steckers“ zur „Flexibilität des Schlauchs“ überführt, um Spannungskonzentrationen bei Biegung zu vermeiden.
- Technische Anwendung: Hinter dem Glasfaserstecker wird üblicherweise eine Schutzhülle mit einer bestimmten Länge (z. B. ca. 10\text{cm} ) zur Biegedämpfung standardmäßig angebracht.
2. Doppelschicht-/Mehrschicht-Einbettung und Gleitfreigabe-Design (Nested Structure & Buffer Room)
Dazu darf es keinesfalls kommen, dass die Faser direkt von der metallenen Außenhülle, die gebogen und verdreht wird, eingeklemmt wird.
- Physikalisches Prinzip: Zwischen dem Metallschlauch (äußere Schutzschicht) und der Faser (innerer Kern) wird ein mikrofeines, nahtloses Metallrohr (wie nahtloses Edelstahlrohr) oder eine Polymerhülle (wie PTFE-Schlauch) mit hoher Festigkeit und glatter Innenwand eingeführt, um eine zweischichtige oder mehrschichtige Einbettung der Panzerung zu bilden.
- Gleitraum: Zwischen dem inneren Rohr und der Faser wird ein kleiner radialer Spalt gelassen, der sicherstellt, dass die Faser während der Biegung der Außenhülle axial leicht gleiten kann, wodurch die durch die Biegung entstehenden Zug- und Scherspannungen abgebaut werden.
3. Auswahl von biegeunempfindlichen Fasern (Bend-Insensitive Fiber)
Verbessern Sie die Biegefestigkeit der Faser selbst durch ihre physikalischen Eigenschaften.
- Physikalisches Prinzip: Verwenden Sie biegeunempfindliche Monomode-Fasern, die dem Standard \text{G.657} entsprechen. Ihr Brechungsindexprofil ist speziell ausgelegt (z. B. durch Hinzufügen einer Unterbrechungsschicht mit niedrigem Brechungsindex), sodass die Faser auch bei einem sehr kleinen Biegeradius (z. B. R = 7.5\text{mm} oder 10\text{mm} ) äußerst geringe optische Verluste und eine gute mechanische Lebensdauer aufweist.
OFSCN® Offizielle gepanzerte Glasfaserlösungen
Die Produkte von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) mit hochfester Stahlseilpanzerung wenden die oben genannten Prinzipien der Einbettung und des Steifigkeitsübergangs perfekt in ihrem strukturellen Design an. Sie verwenden mikrofeine nahtlose Edelstahlrohre als innere Einbettung, umgeben von einer Stahlseil-Verseilungsstruktur oder einer Schutzhülle und einer speziellen Steifigkeitsübergangsbehandlung hinter dem Stecker, um einen hervorragenden Zug-, Druck- und Biege-/Schutz zu bieten:
1. OFSCN® 3.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
Dieses Produkt besteht aus einem Glasfaserstecker, einer PE-Schutzhülle, einer 0.45\text{mm} Edelstahl-Drahtseil-Konstruktion, einem 0.9\text{mm} nahtlosen Edelstahlrohr und \text{G.657} biegefesten Glasfasern. Seine Zugfestigkeit beträgt mehr als 1200\text{N} und seine Druckfestigkeit mehr als 200\text{Mp} .
2. OFSCN® 2.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
Dieses Produkt besteht aus einem Glasfaserstecker, einer 0.6\text{mm} verzinkten Stahlseil-Konstruktion, einem 1.0\text{mm} nahtlosen Edelstahlrohr und \text{G.652D} Glasfasern, verwendet eine Vollmetallstruktur und hat einen breiten Arbeitstemperaturbereich.
Durch diese Mehrschicht-Strukturen und den Steifigkeitsübergangsschutz kann sichergestellt werden, dass die internen Glasfasern auch unter widrigen Bedingungen mit häufigem Biegen, Dehnen oder äußeren Stößen stets in einer sicheren Mikroröhrenumgebung verbleiben und keinerlei mechanischen Beschädigungen ausgesetzt sind.