В процессе производства оптических кабелей существует два ключевых требования для защиты оптических волокон: одно - минимизировать физическую нагрузку на волокно; другое - обеспечить хорошие водонепроницаемые характеристики волокна.

Структура оптоволоконного кабеля снаружи внутрь представляет собой пластиковую оболочку, металлическую оболочку, водоблокирующий слой, который расширяется при контакте с водой, и сердечник кабеля, содержащий мазь, которая тесно интегрирована с оптоволоконным кабелем. Водонепроницаемая конструкция оптоволокна включает в себя четыре линии защиты: пластиковую оболочку, металлическую оболочку, водоблокирующий слой и мазь. Однако люди могут задаться вопросом, почему стекло также сделано из стекла, почему оптоволокно так боится воды, а вот стекло аквариума и оконное стекло в доме водонепроницаемы?

Принято считать, что оптические волокна не боятся воды, потому что само стекло обладает хорошей адгезией к воде. Но на самом деле вода крайне вредна для оптических кабелей. Если вода попадает в кабель, в условиях низкой температуры вода замерзает и расширяется, повреждая волокно. Поэтому внутреннюю часть кабеля необходимо наполнить мазью, чтобы предотвратить проникновение влаги.

Эксперименты показали, что длительное проникновение влаги приводит к увеличению затухания волокна, особенно на длине волны 1,55 микрона, как показано на рисунке.

Причина, по которой оптическое волокно боится воды, заключается в его структуре. Оптическое волокно состоит из соединенных между собой кремниево-кислородных тетраэдров стекла (SiO ²), как показано на рисунке 1. В сети Si-O-Si атомы кислорода существуют в виде мостикового кислорода. Однако в среде с водой после поглощения поверхности стекла водяным паром постепенно будет происходить реакция гидролиза, в результате чего связь кремний-O-Si в сети Si-O-Si разорвется, а мостиковый кислород превратится в немостиковый кислород, как показано на рисунке 2. Это вызовет трещины в стекле и заставит его продолжать расширяться.

Будь то стекло аквариума, оконное стекло или стекловолокно, они на самом деле боятся воды. Разница в том, что толщина стекла аквариума и оконного стекла обычно составляет 3 мм, 5 мм или даже 10 мм. Даже если появится трещина в 0,05 мм, она не окажет существенного влияния на прочность стекла, и ее трудно обнаружить невооруженным глазом. Диаметр стекловолокна составляет всего 0,125 мм, что равно толщине волоса. При наличии трещины в 0,05 мм диаметр волокна уменьшится до 0,075 мм, что очень легко сломать. Кроме того, наличие корней ОН также увеличит поглощение и потерю света оптоволокном. Вот почему стекло аквариума и оконное стекло не боятся воды, а стекловолокно боится воды.

Поэтому повреждение кабеля, плохая герметизация соединительной коробки или воздействие голых волокон могут сократить срок службы волокна из-за проникновения воды и даже привести к поломке натурального волокна.