一种适用于高应力环境的长寿命光纤的制作方法
【专利摘要】一种适用于高应力环境的长寿命光纤，涉及光纤制造领域，石英光纤表面依次向外设有三层涂层，第一涂层为二氧化钛、碳或高密度聚乙烯化合物的一种，第二涂层为杨氏模量0.3～0.7Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量700～1200Mpa的聚丙烯树脂。本发明适用于高应力环境的长寿命光纤，采用三涂层的方式，动态疲劳系数高，抗应力能力强，在高应力环境下具有较长的使用寿命。
【专利说明】一种适用于高应力环境的长寿命光纤
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤制造领域，具体来讲是一种适用于高应力环境的长寿命光纤。
【背景技术】
[0002]目前常规光纤的涂层结构普遍为双涂层结构，即分为内涂层和外涂层，一般内涂层为较软材质的材料，外涂层为较硬材质的材料。这样做的目的是当光纤受到外力作用时，较硬的外层首先起到抵抗外力的作用，然后较软的内层缓冲外力的作用。但是，当使用环境为较为特殊的或较为恶劣的环境时，这种双涂层结构设计则存在可靠性下降、光纤性能变差、甚至无法使用的现象。
[0003]在当前的建筑物如桥梁、重要高楼等的使用状况检测中，分布式光纤传感技术由于其体积小、受外界信号干扰小、测试精度高、通信反应快等受到广泛关注。但是，如果光纤采用预埋设方式与建筑物同期铺设时，常规材料与涂层结构设计的光纤的使用寿命为20年左右，而建筑物普遍要求寿命达到70年甚至更高，此时常规涂覆和常规涂覆材料光纤其动态疲劳参数小于30，其使用寿命将较常规应力环境的20年大幅缩短。
[0004]在有些应用场合，光纤需要以极小的弯曲半径的状态进行光信号的传输，而弯曲半径越小给光纤施加的应力就会越大，则光纤的使用寿命就会有相应的降低；例如当光纤在弯曲半径小于30mm时，受本身弯曲的影响，会对光纤产生较高的应力，会相对减少光纤的使用寿命，弯曲半径越小，光纤承受的相应的应力越大，则光纤的使用寿命下降的更快。
[0005]另外，在光纤入户的连接技术中，目前最方便的冷接技术由于不涉及熔融机的使用，只需要两个冷接设备对接，既可以高质量低损耗的光纤对接，而受到广泛关注。但是冷接环境下，光纤存在受较高应力和外界水汽、空气等的干扰，常规材料和涂覆结构的光纤，其使用寿命会大幅降低，影响客户使用感知，成为困扰光纤冷接技术发展的重要限制。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于高应力环境的长寿命光纤，采用三涂层的方式，动态疲劳系数高，抗应力能力强，在高应力环境下具有较长的使用寿命。
[0007]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:一种适用于高应力环境的长寿命光纤，石英光纤表面依次向外设有三层涂层，第一涂层为二氧化钛、碳或高密度聚乙烯化合物的一种，第二涂层为杨氏模量0.3?0.7Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量700?1200Mpa的聚丙烯树脂。
[0008]在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为二氧化钛或碳时，厚度为3nm ;第二涂层厚度为30 μ m ;第三涂层为30 μ m。
[0009]在上述技术方案的基础上，所述第一涂层采用等离子体化学气相沉积装置沉积；第二涂层和第三涂层采用干+湿法，分别利用密封压力涂覆，再使用紫外光将其由液态固化为固态。[0010]在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为二氧化钛时，第二涂层为杨氏模量
0.5Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量1200MPa的聚丙烯树脂。
[0011]在上述技术方案的基础上,所述长寿命光纤的动态疲劳参数为150,光纤1550nm衰减达到0.201dB/km。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为碳时，第二涂层为杨氏模量0.3MPa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量700MPa的聚丙烯树脂。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述长寿命光纤的动态疲劳参数为151,光纤1550nm衰减达到0.210dB/km。
[0014]在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为高密度聚乙烯化合物时，厚度为
0.5 μ m，第二涂层厚度为30 μ m ;第三涂层为30 μ m。
[0015]在上述技术方案的基础上，所述第二涂层为杨氏模量0.7MPa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量800MPa的聚丙烯树脂。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述第一涂层通过模具涂覆，并使用紫外光固化；第二涂层和第三涂层采用湿+湿法，第二涂层和第三涂层通过密封压力涂覆法一起涂覆，再用紫外光将两道涂层一起由液态固化为固态。
[0017]本发明的有益效果在于:提高了光纤抵抗外界杂质的能力，从而大幅提高了光纤的动态疲劳参数，适用于高应力环境的长寿命光纤的疲劳系数高，抗应力能力强，抵抗外界干扰能力高；因此在高应力环境下具有较长的使用寿命；具有较好的使用特性与使用寿命的特点，特别适合光纤到户、随建筑物铺设构建应力传感长时间监控建筑的使用状况等应用环境。另外，第一涂层为高密度聚乙烯化合物时，其紧密地与石英光纤贴敷在一起，同时又可轻易为目前常规刀具切开端面，使石英光纤在有其包裹的条件下，仍可由常规的切割刀获得良好的端面，从而保证良好的光纤对接；如果需要剥离第一涂层，可采用加热熔融法剥离。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明一种适用于高应力环境的长寿命光纤端面结构不意图。
[0019]附图标记:
[0020]1-石英光纤，2-第一涂层，3-第二涂层，4-第三涂层。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0022]如图1所示，本发明一种适用于高应力环境的长寿命光纤，包括石英光纤I和三层涂层，石英光纤I表面依次向外设有第一涂层2、第二涂层3和第三涂层4。所述第一涂层2为二氧化钛、碳或高密度聚乙烯化合物的一种，第二涂层3为杨氏模量0.3?0.7Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层4为杨氏模量700?1200Mpa的聚丙烯树脂。
[0023]实施例1:
[0024]所述石英光纤I外的第一涂层2为二氧化钛，其厚度为3nm ;第二涂层3和第三涂层4的厚度均为30 μ m ;第二涂层3为杨氏模量0.5Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层4为杨氏模量1200MPa的聚丙烯树脂。[0025]制备时，首先利用高温炉将石英棒熔融拉制成石英光纤1，通过紧挨高温炉下炉口布置的等离子体化学气相沉积装置，在其表面沉积3nm厚度的二氧化钛层，即第一涂层
2。然后采用干+湿法制备第二涂层3和第三涂层4，利用密封压力涂覆法，先涂覆杨氏模量0.5Mpa的聚丙烯树脂(较软的聚丙烯酸树脂)30μπι厚度，使用紫外光将其由液态固化为固态；再利用密封压力涂覆发涂覆杨氏模量1200MPa的聚丙烯树脂(较硬的聚丙烯酸树脂)30 μ m厚度，同样使用紫外光将其由液态固化为固态。
[0026]石英光纤I由于内部缺陷、表面反应与表面损伤,在其内部和表面形成了各种各样的缺陷，这些缺陷可以看成是裂纹源，这些裂纹的扩展及石英玻璃的脆性是石英光纤强度降低的主要原因。根据Griffith理论，裂纹失稳扩展的临界应力为:
【权利要求】
1.一种适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:石英光纤表面依次向外设有三层涂层，第一涂层为二氧化钛、碳或高密度聚乙烯化合物的一种，第二涂层为杨氏模量0.3?0.7Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量700?1200Mpa的聚丙烯树脂。
2.如权利要求1所述的适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:所述第一涂层为二氧化钛或碳时,厚度为3nm ;第二涂层厚度为30 μ m ;第三涂层为30 μ m。
3.如权利要求2所述的适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:所述第一涂层采用等离子体化学气相沉积装置沉积；第二涂层和第三涂层采用干+湿法，分别利用密封压力涂覆，再使用紫外光将其由液态固化为固态。
4.如权利要求1所述的适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:所述第一涂层为二氧化钛时，第二涂层为杨氏模量0.5Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量1200MPa的聚丙烯树脂。
5.如权利要求4所述的适用于高应力环境的长寿命光纤,其特征在于:所述长寿命光纤的动态疲劳参数为150，光纤1550nm衰减达到0.201dB/km。
6.如权利要求1所述的适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:所述第一涂层为碳时，第二涂层为杨氏模量0.3MPa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量700MPa的聚丙烯树脂。
7.如权利要求6所述的适用于高应力环境的长寿命光纤,其特征在于:所述长寿命光纤的动态疲劳参数为151，光纤1550nm衰减达到0.210dB/km。
8.如权利要求1所述的适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:所述第一涂层为高密度聚乙烯化合物时，厚度为0.5 μ m，第二涂层厚度为30 μ m;第三涂层为30 μ m。
9.如权利要求8所述的适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:所述第二涂层为杨氏模量0.7MPa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量800MPa的聚丙烯树脂。
10.如权利要求8所述的适用于高应力环境的长寿命光纤，其特征在于:所述第一涂层通过模具涂覆，并使用紫外光固化；第二涂层和第三涂层采用湿+湿法，第二涂层和第三涂层通过密封压力涂覆法一起涂覆，再用紫外光将两道涂层一起由液态固化为固态。
【文档编号】G02B6/036GK103777272SQ201410017195
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】罗文勇, 李诗愈, 陈伟, 柯一礼, 杜城, 张涛, 莫琦, 胡福明 申请人:烽火通信科技股份有限公司