Прочность и долговечность волоконных световодов на основе кварцевого стекла

• Автор: Семенов, Сергей Львович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 233 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА НАДЕЖНОСТИ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

§1.1. Трещины в кварцевом стекле и их рост

§1.2. Описание процесса роста трещин с помощью

простого степенно закона

§1.3. Свойства высокопрочных световодов на основе кварцевого стекла 24 § 1.4. Прогнозирование срока службы световодов после перемотки под
нагрузкой с помощью простого степенного закона роста трещины 30 §1.5. Световоды с пониженной прочностью 3

§ 1.6. Механические свойства световодов с герметичными покрытиями

1.6.1. Нанесение металлического покрытия

1.6.2. Нанесение углеродного покрытия

1.6.3. Прочность и статическая усталость световодов в герметичном покрытии

Выводы к Главе 1

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ
§2.1. Измерение усталости высокопрочных световодов
2.1.1. Динамические испытания на растяжение
2.1.2. Статические испытания на растяжение
2.1.3. Намотка на оправки
2.1.4. Динамические испытания двухточечным изгибом
2.1.5. Статические испытания двухточечным изгибом
2.1.6. Проблема измерения инертной прочности
высокопрочных световодов
§ 2.2. Использование графиков Вейбулла для представления результатов
испытаний

§ 2.3. Получение световодов с низкой однородной прочностью
2.3.1. Царапание во время вытяжки
2.3.2. Нанесение частиц на заготовку
2.3.3. Индентирование световодов
§ 2.4. Измерение механических свойств световодов
с пониженной прочностью
2.4.1. Измерения динамической усталости на разрывной машине
2.4.2. Высокоскоростные испытания
2.4.3. Ограничения при высокоскоростных испытаниях,
связанные с весом зажима
2.4.4. Статические испытания на растяжение
Основные результаты главы
ГЛАВА 3. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ С ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ
§ 3.1. Высокопрочные световоды в полимерном покрытии
3.1.1. Влияние влажности на параметры статической усталости
3.1.2. Влияние химических реагентов на параметры
статической усталости
3.1.3. Старение и статическая усталость световодов в горячей воде
§ 3.2. Световоды с пониженной прочностью
3.2.1. Учет влияния области II
3.2.2. Определение параметров области I. Совмещение результатов статических и динамических испытаний
3.2.3. Сравнение результатов для образцов с разной исходной прочностью с помощью универсальных координат
3.2.4. Наблюдение экспоненциального участка на кривых динамической усталости
3.2.5. Сравнение образцов с дефектами разного происхождения
3.2.6. Параметры для оценки срока службы световода
§3.3. Механические свойства микроструктурированных световодов
3.3.1. Получение и подготовка образцов

3.3.2. Измерения на разрывной машине
3.3.3. Тест на деградацию торцов
Основные результаты главы
ГЛАВА 4. СВЕТОВОДЫ С ГЕРМЕТИЧНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
§4.1. Статическая усталость кварцевого стекла в отсутствие
влияния атмосферы
§ 4.2. Световоды с металлическими покрытиями, нанесенными методом
намораживания
§ 4.3. Механические свойства световодов с углеродным покрытием
4.3.1. Экспериментальная установка
4.3.2. Предельная прочность световодов в углеродном покрытии
4.3.3. Поврежденные световоды в углеродном покрытии
Основные результаты главы
ГЛАВА 5. СРОК СЛУЖБЫ СВЕТОВОДА ПОСЛЕ ПЕРЕМОТКИ ПОД НАГРУЗКОЙ
§5.1. Минимальная прочность световода после перемотки под нагрузкой 198 § 5.2. Срок службы световодов в полимерном покрытии
§ 5.3. Методы определения параметра т
§ 5.4. Срок службы световодов с герметичным покрытием
Основные результаты главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

1.6.3. Прочность и статическая усталость световодов в герметичном покрытии
Выше уже упоминалось, что прочность бездефектных световодов с полимерными покрытиями в лабораторных условиях равняется 5,0-5,5 ГПа, а в инертных (в отсутствие влаги) достигает 14-16 ГПа. Поэтому можно было бы ожидать, что световоды с герметичными покрытиями будут иметь прочность свыше 10 ГПа. Однако результаты исследований световодов с различными герметичными покрытиями, представленные в Таблице 2, показывают, что прочность таких световодов ненамного больше, а в большинстве случаев даже меньше прочности световодов в полимерном покрытии в лабораторных условиях (в присутствии влаги).
Таблица 2.
Характеристики световодов в герметичном покрытии.
Материал покрытия Макс. прочность, ГПа п Организация Ссылка, год
А1 6.4 >100 Hughes [1201, 1979
SiON 2.8 100 Hewlett-Packard [121], 1979
Al+Bi 7.6 >100 Hughes [1221, 1981
SiON 2.8 150 British Telecom [1031, 1984
SiON 1.75 90
C+SiON 2.8 70
SiC 3.5 95 SpecTran Corp. [123], 1986
TiC 3.2 100
C+TiC 3.5 90
С 4.1 350-500 AT&T Bell Lab [1181, 1987
с 4.1 143-240 Coming Glass Works [124], 1988
с 4.1 200- AT&T Bell Lab [125], 1988
1200
с 5.2 440-670 NTT [1261, 1989
с 3.3 230 Sumitomo Electric Ind. [1271, 1989
с 4.2 220-710 Coming Glass Works [128], 1990
с 5.6 200 Fujikura [129], 1991
с 6.8 80