Uzun süre nemli bir ortamda kalırsa, ayırıcının içindeki yapışkan noktalar bozulur mu?
Uzun süre neme maruz kalan fiber optik ayırıcıların (splitter) içindeki yapıştırma noktaları gerçekten de arızalanma riskiyle karşı karşıyadır. Bu fiziksel ve kimyasal arıza süreci, birden fazla faktörün etkileşiminin bir sonucudur ve spesifik arıza mekanizmaları şunlardır:
Bir: Yapıştırma Noktası Arızasının Fiziksel ve Kimyasal Mekanizmaları
-
Yapıştırıcının Hidrolizi ve Fiziksel Şişmesi (Hydrolysis & Swelling)
Düzlem dalga kılavuzu ayırıcılarında (PLC Splitter), fiber dizisinin (Fiber Array, FA) PLC çipiyle kuplajı ve sabitlenmesi, yüksek hassasiyetli UV kürlenen yapıştırıcılar (UV tutkal) veya ısıl işlemle kürlenen epoksi reçinelere dayanır. Bu polimer bazlı yapıştırıcılar normal sıcaklık ve koşullarda mükemmel yapışma mukavemetine sahip olsalar da, neme maruz kalan ortamlara uzun süre maruz kaldıklarında, su molekülleri ( \text{H}_2\text{O} ) ara boşluklardan yavaşça sızabilir. Bu sadece yapıştırıcının fiziksel olarak şişmesine ve yerel kırılma indisinin değişmesine neden olmakla kalmaz, aynı zamanda polimerin hidroliz reaksiyonuna girmesine, yapıştırma arayüzünün kimyasal bağ kuvvetini azaltmasına ve nihayetinde katmandan ayrılmaya (Delamination) yol açmasına neden olabilir. -
Mikron Seviyesinde Hizalama Hatası (Misalignment)
Tek modlu fiberlerin mod alan çapı ( \text{MFD} ) genellikle yalnızca 9.2\ \mu\text{m} civarındadır. Çok düşük ekleme kaybını (insertion loss) sağlamak için, fiber dizisi ve dalga kılavuzu çipinin hizalama doğruluğu mikron altı seviyede kontrol edilmelidir. Nem, yapıştırıcının şişmesine, yumuşamasına veya düzensiz gerilimin oluşmasına neden olduğunda, iki ucun çekirdekleri arasındaki nanometrik ölçekteki küçük bir hizalama hatası bile ışık kuplaj verimliliğinde keskin bir düşüşe neden olur, bu da ayırıcının ekleme kaybının ( \text{IL} ) ve polarizasyonla ilgili kaybının ( \text{PDL} ) hızla artmasına ve nihayetinde optik yolun tamamen kesilmesine yol açar. -
Fiberin Nemli ve Sıcak Gerilim Korozyonu (Stress Corrosion)
Yapıştırma alanında, sıkı dizilimi ve hassas kuplajı sağlamak için, fiberin dışındaki polipropilen akrilat gibi koruyucu kaplamalar soyulmuş ve kırılgan silika ( \text{SiO}_2 ) çıplak fiber ortaya çıkmıştır. Silika, çekme gerilimi altındayken, nem moleküllerinin saldırısına uğrarsa, silika ağ yapısının parçalanmasını ve mikro çatlakların genişlemesini hızlandırır. Bu etkiye gerilim korozyonu çatlaması denir. Çıplak fiberin yapıştırma kenarında mekanik olarak kırılmasına neden olmak çok kolaydır.
İki: Nem Önleyici İşlem İçin Teknik Yöntemler
Yukarıda belirtilen arızalara neden olan nem girişini önlemek için, endüstriyel ve iletişim sınıfı ayırıcılar genellikle aşağıdaki “nem önleyici işlemler” veya koruyucu paketleme tekniklerini benimser:
- İkincil Kapsülleme (Secondary Encapsulation): Nem geçirgenliği çok düşük yüksek molekül ağırlıklı kaplama yapıştırıcısı, kasanın içini doldurmak, kuplaj yüzeyine ulaşan su buharı penetrasyon yolunu engellemek ve uzatmak için kullanılır.
- Nem Önleyici Metal Tüp Paketleme: Optik dalga kılavuzu kuplaj çipinin etrafına metal koruyucu bir kabuk sarılır ve uçlar özel nem önleyici sızdırmazlık yapıştırıcısı ile kapatılır.
- Hava Sızdırmaz Paketleme (Hermetic Sealing): Aşırı derecede kötü ortamlar için, cihazı soy gaz (örneğin yüksek saflıkta nitrojen) koruması altına yerleştirmek üzere metal-cam sinterleme gibi hava sızdırmaz paketleme teknolojileri genellikle gereklidir.
Üç: OFSCN® Resmi Tamamlayıcı Ürünler ve Teknik Çözümler
Büyük ölçekli fiber optik sensör projelerinde, saha izleme ortamı genellikle karmaşık ve nem açısından değişkendir, bu nedenle tamamlayıcı bileşenlerin güvenilirliği hayati önem taşır. Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. tarafından sağlanan OFSCN® Optical Fiber Splitter (Fiber Optik Ayırıcı), işleme sırasında titiz koruyucu tasarım özelliklerine sahiptir ve genellikle OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator (Fiber Bragg Grating Demodülatörü) ile eşleştirilmek üzere kullanılır.
Tipik uygulaması, katı dalga boyu tasarımı aracılığıyla demodülatörün bir fiziksel kanalını mantıksal olarak iki veya üç kanala genişletmek, böylece tüm algılama izleme sisteminin kanal başına ortalama maliyetini önemli ölçüde azaltmaktır.
Bu seri fiber ayırıcılar, tipik olarak 16 \times 32 ayırıcı, 8 \times 16 ayırıcı, 4 \times 8 ayırıcı ve 32 \times 64 ayırıcı gibi özellikler sunar ve mühendislik sahasındaki zorlu ortamlar için mekanik yapı ve nem önleyici sızdırmazlık güçlendirmeleriyle tasarlanmıştır, bu da sistemin uzun süreli yüksek nemli veya sıcaklık değişimli ortamlarda çalışırken optik iletim göstergelerinin ve fiziksel kararlılığının korunmasını sağlar.