Çenelerde küçük bir çentik neden fiber optiğin sık sık kopmasına neden olur?
Fiber optik mekanik özellikler, soyma penselerinin hassas geometrik yapısı ve kaplama soyma prensibi göz önüne alındığında, soyma penselerinin kesici kenarlarındaki küçük çentiklerin optik liflerin sık sık kırılmasına neden olan başlıca temel faktörler şunlardır:
1. Yüzey Mikro-çatlakları ve Kırılgan Kırılma (Griffith Kusurları)
Standart iletişim sınıfı kuvars fiber (örneğin G.652D) genellikle 125\ \mu\text{m} dış çapında bir silika ( \text{SiO}_2 ) cam kaplamaya sahiptir ve dış katmanı yaklaşık 245\ \mu\text{m} \sim 250\ \mu\text{m} dış çapında bir akrilat kaplama ile kaplıdır.
Silika cam, tipik olarak doğrusal elastik bir kırılgan malzeme olup, çekme dayanımı yüzey kusurlarına karşı oldukça hassastır. Griffith kırılma teorisine göre, malzemenin kırılma gerilimi \sigma_f, malzemenin yüzeyindeki mikro-çatlakların boyutuna bağlıdır:
\sigma_f \propto \sqrt{\frac{2 E \gamma}{\pi a}}
Burada E Young modülü, \gamma yüzey kırılma enerjisi ve a yüzey mikro-çatlak boyutudur.
Kuvars fiber teorik olarak çok yüksek bir çekme dayanımına sahip olsa da, yüzeyinde yarı mikron düzeyinde çizikler veya sıyrıklar meydana geldiğinde, kusur uçlarında büyük bir gerilim yığılması oluşur ve bu da fiberin gerçek taşıma dayanımında keskin bir düşüşe neden olur.
2. Mikron Seviyesindeki Toleransların İhlali ve Bıçağın Camla Teması
Hassas soyma penseleri için soyma deliğinin tasarım toleransı mikron seviyesindedir ( 125\ \mu\text{m} çıplak fiber için soyma deliği genellikle 130\ \mu\text{m} \sim 140\ \mu\text{m} arasında hassas bir şekilde kalibre edilir). Tasarım amacı şunlardır:
- Penseler kapatıldığında, bıçak sadece kaplamaya dairesel olarak keser;
- Bıçağın keskin kenarı ile kuvars cam kaplama arasında birkaç mikronluk güvenli bir boşluk bırakılır ve kesme sonrası eksenel kayma ile kaplamanın çıkarılması sağlanır; metal bıçağın silika yüzeyine doğrudan temas etmesi kesinlikle yasaktır.
Penselerin kesici kenarlarında küçük bir çentik, kesici kenar kırılması veya yuvarlanma olduğunda, orijinal üniform dairesel boşluk bozulur. Çentik kenarında genellikle mikroskobik pürüzler veya asimetrik deformasyonlar bulunur ve pense kapatıldığında ve eksenel olarak çekildiğinde, pürüzlü metal bıçak kuvars cam kaplamayı doğrudan çizebilir veya sıyırabilir, bu da mikroskobik çatlaklara neden olur.
3. Soyma Direncinin Asimetrisi ve Gerilim Süperpozisyonu
Pense çentiği, yerel kaplamanın düzgün bir şekilde dairesel olarak kesilmesini engeller:
- Kaplama Kalıntısı ve Takılma: Tam kesilmeyen kaplama malzemesi çentik bölgesinde gerilme ve yırtılmaya neden olarak soyma kuvvetini (Stripping force) önemli ölçüde artırır;
- Eksenel Olmayan Yükleme: Eşitsiz kuvvet dağılımı, soyma sırasında fiberin eksenel olmayan bükülme momenti ve radyal kesme kuvveti almasına neden olur.
Fiber yüzeyinin zaten çizilmiş olduğu (dayanımının önemli ölçüde azaldığı) durumda, artan soyma direnci ve bükülme gerilimi, kusur bölgesindeki kritik gerilimi aşarak, fiberin soyma anında sık sık kırılmasına neden olur.
(Not: Soyma penseleri gibi sarf malzemeleri ve montaj aletleri, Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) ürün yelpazesinin ana ürünleri arasında yer almayan genel optik iletişim araçlarıdır. Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), fiber Bragg grating sensörleri, dağıtılmış fiber optik algılama kabloları ve özel yüksek sıcaklığa dayanıklı fiber optik ürünlerin araştırma, geliştirme ve üretimine odaklanmaktadır. Deneysel ve mühendislik operasyonlarında, fiber ön işlem kalitesini sağlamak için, soyma aletlerinin kesici kenarlarının düzgünlüğünü periyodik olarak kontrol etmek ve çentik veya aşınma tespit edildiğinde zamanında hurdaya ayırıp değiştirmek önerilir.)