光缆中的光纤为何惧怕水分？

MPOrtant;">在光缆的制造过程中，对光纤的保护主要有两个关键要求：一是尽量减少光纤所受的物理应力；二是确保光纤具有良好的防水性能。

光缆的结构从外到内依次为塑料护层、金属护套、遇水膨胀的阻水层，以及含有油膏的缆芯，油膏与光纤紧密结合。光纤的防水设计包括四道防线：塑料护层、金属护套、阻水层和油膏。然而，人们可能会疑惑，同样是玻璃材质，为什么光纤如此怕水，而家中的鱼缸玻璃和窗户玻璃却能够防水？

通常认为光纤不怕水，因为玻璃本身具有良好的附水性。但实际上，水对光缆的危害极大。如果光缆内部进水，在低温环境下，水结冰膨胀会损伤光纤。因此，光缆内部需要用油膏填充，以防止水分侵入。

实验表明，长期的水分侵入会导致光纤的衰减增加，尤其是在1.55微米波长处，如图所示。

光纤怕水的原因在于其结构。光纤由玻璃（SiO₂）的硅氧四面体相互连接构成，如图1所示。在Si-O-Si网络中，氧原子以桥氧的形式存在。然而，在有水的环境中，玻璃表面吸附水气后，会逐渐发生水解反应，导致Si-O-Si网络中的硅氧键断裂，桥氧转变为非桥氧，如图2所示。这会引发玻璃裂纹，并使其不断扩展。

无论是鱼缸玻璃、窗户玻璃还是光纤玻璃，其实都怕水。不同的是，鱼缸玻璃和窗户玻璃的厚度通常在3毫米、5毫米甚至10毫米，即使出现0.05毫米的裂纹，也不会显著影响玻璃的强度，且肉眼难以察觉。而光纤玻璃的直径仅为0.125毫米，细如发丝，若有0.05毫米的裂纹，光纤直径将减少至0.075毫米，极易断裂。此外，OH根的存在也会增加光纤对光的吸收损耗。这就是为什么鱼缸玻璃和窗户玻璃不怕水，而光纤玻璃却怕水的原因。

因此，光缆破损、接头盒密封不良或裸纤暴露都会因水的侵入而缩短光纤的使用寿命，甚至导致自然断纤。