Соединители, используемые в полевых условиях на рудниках, как они обеспечивают отсутствие утечки света, даже когда они погружены в грязь и воду?
В суровых условиях, таких как горные выработки, туннели или плотины, прямое воздействие грязи и воды на оптоволоконные разъемы может легко привести к прерыванию сигнала или значительным потерям оптического сигнала (так называемая «утечка света») из-за загрязнения.
Для обеспечения долговременной работы без утечки света под водой и грязью, водонепроницаемые оптоволоконные разъемы для наружного применения (например, обычные промышленные и военные разъемы класса IP67/IP68) достигают этого в основном за счет следующих физических механизмов и общего инженерного проектирования:
1. Принцип «отсутствия утечки света» на физическом уровне: изоляция от несоответствия показателей преломления и рассеяния
В оптоволоконных системах «утечка света» или высокое затухание обычно вызваны следующими физическими явлениями:
- Рассеяние на частицах торца: Диаметр сердцевины одномодового волокна составляет всего около 9\ \mu\text{m}. Если в физические торцевые поверхности двух разъемов (Ferrule) попадут мельчайшие частицы грязи или пыли, это приведет к сильному рассеянию или поглощению оптического сигнала, вызывая значительные вносимые потери.
- Несоответствие показателей преломления среды: Показатель преломления кварцевого волокна составляет около 1.45, воздуха – около 1.0, а воды – около 1.33. Если влага проникнет в стык, изменение показателя преломления нарушит первоначальное удержание светового поля, вызовет резкое увеличение отражения Френеля и, как следствие, приведет к значительному снижению эффективности оптического сопряжения.
Таким образом, основная физическая задача водонепроницаемого разъема — полностью предотвратить попадание любых внешних примесей (воды, грязи, пыли) в точную область физического стыка оптоволокна.