EoW July 2008

articolo tecnico Rivestimenti primari ad elevata resistenza alla cavitazione per le fibre ottiche A cura di 1 Huimin Cao, DSM Desotech Inc, Elgin, Illinois, EE UU, 2 Markus Bulters e 2 Paul Steeman, di DSM Research, Geleen, Paesi Bassi

Riassunto É noto che nelle fibre ottiche a doppio rivestimento, il sistema costituito da un rivestimento primario morbido associato ad un rivestimento secondario rigido, offre una buona protezione della fibra contro le micropiegature. Tuttavia, questo sistema di rivestimento a doppio strato genera anche delle tensioni indotte termicamente dalla differenza fra dilatazione e contrazione termica dei due strati di rivestimento. Qualora sottoposto ad uno sforzo di trazione triassiale, è possibile che il rivestimento primario morbido subisca delle rotture interne. La cavitazione del rivestimento primario rappresenta una possibile modalità di rottura che può compromettere le prestazioni di attenuazione della fibra. Il presente articolo analizza il meccanismo di cavitazione del rivestimento in relazione ai diversi tipi di forze che determinano il fenomeno. La resistenza alla cavitazione del rivestimento primario è presentata come una proprietà fondamentale che consente di ottenere un sistema di rivestimento robusto e con prestazioni elevate, caratterizzato da una ridotta sensibilità alle micropiegature associata ad un’elevata resistenza alla cavitazione. 1. Introduzione Uno dei principali vantaggi del sistema di rivestimento a doppio strato per le fibre ottiche consiste nell’ottenere una migliore protezione contro le micropiegature rispetto al rivestimento a strato singolo. Il sistema costituito da un rivestimento primario morbido, che funge da strato tampone, associato ad un rivestimento secondario rigido, che funge da strato protettivo, offre alle fibre ottiche un’ottima resistenza alla flessione per sopportare le sollecitazioni esterne in una rete di cavi.

[1] Le tensioni termiche nel sistema di rivestimento a doppio strato sono inevit- abili a causa delle diverse dilatazioni e contrazioni termiche del vetro, del rivestimento primario e del rivesti- mento secondario. Le fibre standard monomodali o multimodali caratterizzate da rivestimenti a doppio strato di alta qualità, non presentano alcun aumento dell’attenuazione al di fuori delle specifiche durante la variazione ciclica della temperatura, poiché le tensioni termiche sono distribuite uniformemente attorno alla fibra. Tuttavia, nelle fibre che presentano una certa quantità di difetti nel sistema di rivestimento, specialmente nel rivestimento primario, si nota un alto livello di attenuazione a temperatura ambiente dovuto alle perdite per micropiegature e l’attenuazione può aumentare drasticamente al diminuire della temperatura a causa della tensione termica non uniforme trasmessa dai difetti. I potenziali difetti nel rivestimento primario comprendono particelle e gel, formazioni di cristalli, irregolarità geometriche, delaminazione e cavità. La delaminazione e le cavità sono entrambe associate agli sforzi di trazione nel rivestimento primario indotti termi- camente o meccanicamente. Mentre la delaminazione dal vetro del rivestimento primario è stata studiata a fondo [3, 4] , la possibilità di formazione di cavità dovute alla rottura interna del rivesti- mento primario non è stata analizzata adeguatamente. primari possiedano normalmente un elevato valore di allungamento se sottoposti a sforzi di trazione uniassiale, il materiale di rivestimento può sviluppare rotture interne qualora sottoposto a sforzi di trazione triassiale. In questi ultimi anni, è stata condotta un’approfondita ricerca presso DSM Desotech per studiare questa Nonostante i rivestimenti

Figura 1 ▲ ▲ : Tensioni termiche triassiali in un sistema di rivestimento a doppio strato

potenziale modalità di rottura. É stato studiato il meccanismo di formazione delle cavità nel rivestimento primario e, attraverso un’appropriata progettazione molecolare della struttura di reticolazione dei rivestimenti, sono stati sviluppati rivestimenti primari ad elevata resistenza alla cavitazione. Figura 2 ▲ ▲ : Tensioni termiche calcolate in un sistema di rivestimento a doppio strato Raggio µm Tensioni termiche (MPa) formazione delle cavità nello strato di rivestimento primario La formazione di cavità nel rivestimento primario è dovuta allo sforzo di trazione triassiale che, nel caso di valori elevati, può superare la resistenza alla cavitazione 2. Meccanismo di

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