对于恶劣应用环境，如航空电子设备和国防设备，必须考虑与高温、振动和冲击相关的关键因素，最大限度地提高光学技术的效率。

20年来，由于通过电子设备移动数据的容量和速度不断提高，我们在全球部署了数百万公里的光纤，从而使非常高速的网络成为可能。在电信领域，光纤相关的优势，包括高数据速率和可靠的传输(EMI保护)，早已为工程师们所知。今天，我们认为与光子学相关的技术已经成熟。对于恶劣应用环境，如航空电子设备和国防设备，必须考虑与高温、振动和冲击相关的关键因素，最大限度地提高光学技术的效率。在太空中，要求甚至更为严格，因为光子有效载荷还必须抵抗辐射、原子氧和漏气。

光纤技术用于通信系统、导航、传感和武器系统，设计用于：

· * 数据传输，高数据速率可达40 Gb/s

· * 光电子产品，如用于光到电转换的收发器

· * 射频信号调制和光纤传输(光纤射频)

· * 通过光纤电缆供电

· * 光纤传感技术

标准光纤电缆可用于日常应用的互联网网络，但航空电子设备和空间的恶劣环境需要优化设计和材料。

光纤电缆与坚固耐用的连接器

通常，光纤电缆的结构定义如下图所示。

Axon的光纤电缆

然而，对于恶劣的环境，包含光纤电缆的材料可以进行如下优化：

* 二氧化硅中的光纤芯/包层

* 在聚丙烯酸酯、聚酰亚胺和硅酮等各种材料中涂的涂层

* 各种材料中的保护层，如含氟聚合物(ETFE、PTFE、PFA和FEP)

* 光纤中的强度构件

* 各种材料中的外披，如含氟聚合物(ETFE、PTFE、PFA和FEP)

Axon的光纤电缆

光纤电缆必须与标准化很多的连接器完全兼容，包括ARINC 801、MIL(例如MIL-PRF-29504)和ST、FC和LC连接器。它们还必须承受操作条件(剥离、收缩、破碎)，并能抵抗恶劣的环境条件(极端温度、污染物暴露和辐射)。

高质量光纤需要可靠的剥离技术

将光缆组装到连接器时，在每个工艺阶段电缆表面必须保持清洁。在连接器组装期间，胶水必须粘附在整个表面，确保连接器和电缆有效粘合。剥皮在连接器的装配过程中起着关键作用。对于手动和自动剥皮和夹套尤其如此，这必须可靠。

就缓冲部分而言，剥皮低密度PTFE 是一种精细操作，因为它可以形成细丝。剥离硅胶也是一个关键问题，因为该操作可能会将灰尘颗粒带到电缆表面。为了避免这个问题，选择挤压ETFE作为缓冲材料，提供非常干净的切割和电缆表面。外披选择ETFE材料的原因相同。

Axon光纤电缆端接有Axon的micro-D的光纤连接器

低收缩率的电缆很重要

连接器与光纤电缆之间的连接区域是一个敏感区域。如果可靠性弱，会导致光纤衰减退化和光纤断裂。光纤必须完全固定在连接器上，能抵抗各种恶劣条件，如温度变化和振动。

为了确保连接区域，工艺方法首先选择一根收缩率很低的电缆。ARINC 802标准中定义的最小收缩率或伸长率值为15 mm。但对于恶劣的环境，一些研究表明，将样本的值降到0.5毫米，长度为3.5毫米会更有效。

限制收缩/伸长也避免了热预处理的成本和耗时过程，有利于工业制造。

由Axon制造的4路光纤电缆

机械阻力

在设备的集成和布线阶段，电缆可能会受到许多限制，如破碎、弯曲、扭转、冲击或扭结。因此，除了安装建议之外，保持机械完整性(结构的阻力)和电缆的光学性能也是非常重要的。在所使用的波长上衰减不能过度增加。光纤上的微观和宏观弯曲会产生泄漏模式(护套模式)，并导致衰减提高。这是一个众所周知的现象。

这些机械约束将与包括温度和振动在内的环境约束相结合，因此必须优化电缆结构，以尽量减少其对光学性能的负面影响。改进电缆结构的一种方法是优化挤压工艺以及不同层材料之间的粘附。对所使用不同材料的良好了解是该设计的一个真正优势。此外，还有一些机械特性要考虑，例如：

* 弯曲半径远小于光缆直径的10倍

* 抗拉强度远远超过200 N的材料

抗辐射能力：空间应用中的一个关键问题

在太空中，光纤可能会收到电离辐射影响而造成损害。高能离子会打破光纤材料的化学键。光纤由于微观或宏观缺陷而变暗。然而，掺入氟的光纤非常耐辐射(至少到200 MRad)。

另一个来自地球外太空的威胁是原子氧(ATOX)，它会侵蚀和破坏包括聚合物绝缘电线和电缆在内的材料。保护解决方案是通过在铝排外包裹、涂层或隔离线来实现，但这些解决方案增加了系统质量，降低了柔性。能够抵抗ATOX的轻质光纤电缆是这一领域真正的能力。在空间应用中，电缆材料的另一个关键特点是低的漏气率。排气材料释放捕获的气体，会在仪器和表面留下残留物。为了评估漏气率，测量了总质量损失(TML)和收集的挥发性冷凝材料(CVCM)的关键材料参数。由于蒸汽压和化学反应速率的增加，出气速率增加。

轻质、柔性、易于剥离的、由Radatox保护的光纤，是一种由Axon开发的材料，其抗辐射能力至少为200 MRad(ECSS-Q-ST-70-06C)。受Radatox保护的轴突光纤电缆也具有符合ECSS-Q-ST-70-02要求的特点。

光纤电缆具有EMI保护和高速数据传输速率(高达40 Gb/s)，在航空电子设备、防御和空间应用方面具有许多优势。首先，必须优化与应用相关的机械和环境约束。处理方法(包括剥离、收缩、破碎和抗辐射)也应保护电缆设计的完整性。解决设计中的其它特性将使这些电缆能够在各种环境中运行并确保安全的链路。