光纖材料入門指南

光纖電纜推動了我們的通訊系統發展。然而，無縫連接背後的真正秘密在於其材料。例如，大多數光纖採用細玻璃或塑膠線。這些材料晶瑩剔透、堅固耐用，能夠實現長距離可靠訊號傳輸。在本文中，我們將詳細討論所有類型的光纖材料。請繼續閱讀本博客，了解世界如何保持互聯。

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圖1 防火光纜材料

1）理解光纖材料

“光纖材料由精心製作的聚合物（塑料）或玻璃（二氧化矽）製成，它們非常透明，可以讓光線以極小的損耗穿過它們。”

光纖材料的主要特點

高透明度： 玻璃（二氧化矽）和塑膠具有高度透明度，使光線能夠以極低的損耗通過，從而實現遠距離的高效數據傳輸。

輕巧靈活： 光纖比銅纜輕得多。此外，它們更容易彎曲和旋轉而不會斷裂，從而簡化了安裝過程。由於其重量輕且靈活，光纖可以靈活地處理狹窄的空間或複雜的配置，使其成為節省空間的實用解決方案。

高耐用性和強度： 光纖的使用壽命很長，這得歸功於其採用的凱夫拉縴維等堅固材料、防護塗層和防潮層。這些線纜能夠抵禦風雨、彎曲和衝擊。如果保養得當，它們可以持續使用數十年，並憑藉其長壽命始終是可靠的解決方案。

耐熱性和耐火性： 光纖電纜所使用的一些材料經過特殊設計，具有耐熱甚至耐火的特性。與金屬電纜不同，光纖不會過熱或產生火花，這使得它們在建築物、工廠或其他高風險區域使用時更加安全。

2）哪些材料光纖電纜由什麼製成？

光纖電纜所使用的材料讓光線穿過，從而傳遞訊息。由於光纖電纜的每個部分都有各自的功能，因此材料必須堅固、透明且耐用。那麼，讓我們深入探討一下吧！

i) 核心材料：光傳播的地方

光纖電纜的纖芯是光傳輸的中心透明部分。它需要由一種允許光以最小損耗穿過的材料製成。

玻璃（矽基纖維）： 大多數光纖電纜使用由以下材料製成的高純度玻璃：二氧化矽二氧化矽（SiO₂）。這種玻璃極為透明，能夠使光在長距離傳輸中保持強度不降低。高速網路和長距離通訊離不開玻璃。

塑膠（塑膠光纖，POF）： 有些電纜使用塑膠代替玻璃。這些塑膠光纖更經濟、更靈活，適合短距離傳輸，例如家庭網路和車載系統。但它們不適用於長距離網絡，因為塑膠的透光強度不如玻璃。

圖 2：哪些材料可用於製造光纖束

ii）包覆材質：將光線保持在內部

包層是包裹纖芯的外殼。它利用全內反射阻止光線逸出光纖，從而確保光線保留在纖芯內。

玻璃（二氧化矽基覆層）： 對於高性能電纜，通常會使用玻璃包層，因為它的折射率低於纖芯，從而提高光傳輸的便利性。

摻氟玻璃： 在特殊玻璃中添加氟可降低折射率，從而最大限度地減少訊號損失，確保訊號更清晰。

聚合物基包層： 這種類型的光纖用於一些塑膠光纖（POF），它使用塑膠覆蓋層來增強柔韌性。然而，它會導致訊號衰減增加，尤其是在長距離傳輸時。

iii) 塗層和緩衝：防止損壞

由於電纜直徑減小，因此需要保護層以防止刮傷、潮濕和彎曲。

丙烯酸酯聚合物塗料： 大多數光纖都包裹著這些聚合物，以增強防潮、防塵和防彎曲的保護，從而防止玻璃或塑膠芯破碎。

聚醯亞胺塗層： 這些電纜涵蓋航空航天和工業機械領域的電纜，旨在承受極端溫度或嚴苛的環境。

iv) 強化材料

為了保護脆弱的玻璃纖維免受拉傷、彎曲和外部損壞，光纖電纜上會使用增強材料。最受歡迎的選擇如下：

凱夫拉芳綸紗因其重量輕、柔韌、抗拉伸等特點而備受青睞。

對於高度緊張的情況，例如架空光纜和海底電纜，鋼絲提供了額外的耐用性。

介電強度構件和玻璃纖維棒提供結構支撐，同時保持靈活性。

這些材料確保光纜能夠承受惡劣的天氣條件和安裝過程中的拉力。光纖增強材料的選擇取決於特定應用，無論是室內、室外或工業應用。

此外，Qoura 用戶 Steve Blumenkranz（一位機械工程師）也分享了他對光纖材料的評論。他也表示，摻雜二氧化鍺的玻璃或塑膠是常用的材料。

3）光纖電纜護套材料

光纖電纜護套是光纖電纜的最外層，它包裹著電纜並保護電纜免受各種損壞。它保護敏感的內部組件免受潮濕、高溫、化學物質和任何物理衝擊的影響。

光纖護套通常由高度耐用的塑膠材料製成，這些材料耐刮擦，經久耐用。其中，以下幾點最為重要：

i）聚氯乙烯（PVC）： 聚氯乙烯是由氯乙烯單體經由聚合製程製成的合成聚合物。這種護套材料經濟實惠、柔韌性好且防火；PVC 是最受歡迎的選擇。它能夠有效防止潮濕損壞，甚至輕微的物理損壞，是辦公室網路或家庭網路連接等室內電纜的理想選擇。然而，PVC 不適用於需要高溫的應用，因為它燃燒時會釋放有毒氣體。