一种制导用超高强度光纤的制作方法

本实用新型涉及一种超高强度光纤，尤其是涉及一种应用于制导武器上的超高强度光纤，属于光纤技术领域。

背景技术：

光纤作为一种传输媒介，具有损耗低、体积小、重量轻以及抗电磁干扰等优点，不仅广泛应用于现代光纤通信技术，也受到了各发达国家军方的重视与青睐。光纤制导武器是一种先进的有线制导武器系统，它采用光纤作为数据传输链路，在武器和发射平台之间双向传输信号，从而实现精确制导。

高强度光纤是有线制导武器系统的关键部件之一，如何提高光纤的强度，是光纤制导的关键技术。现有技术当中一般通过外增强技术，即在光纤外增加增强材料以及保护层来提高光纤线导的强度，针对高强度光纤的技术一般较少涉及。如中国专利文献cn109111099a公布了“一种高强度光纤的制造方法”，该方法在光纤拉丝后，于40～70℃放置7～24小时进行时效处理，通过温度时效处理减小光纤的应力，并降低裂纹产生，从而提高光纤的拉伸强度，该方法制得的光纤可满足200kpsi张力筛选，应力腐蚀敏感系数达到30，在一定程度上提高了光纤的强度，但是仍然不能满足制导用超高强度光纤的需求。中国专利文献cn208172313u公开了“一种高强度光纤”，该实用新型主要涉及到外增强技术，没有涉及到如何提高光纤强度。综上所述，亟需一种能够实现超高强度的光纤。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种制导用超高强度光纤，其具有超高强度且制造工艺简单高效。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种制导用超高强度光纤，所述光纤由内而外依次为纤芯、外包层、内涂覆层和外涂覆层，所述外包层中掺有碱金属卤代物。

本实用新型一种制导用超高强度光纤，所述碱金属卤代物为碱金属与卤素的化合物。

本实用新型一种制导用超高强度光纤，所述碱金属为li、na、k、rb或cs，卤素为f、cl、br、i或at。

本实用新型一种制导用超高强度光纤，所述碱金属卤代物为kbr。

本实用新型一种制导用超高强度光纤，外包层中碱金属离子浓度为120～250ppm。

本实用新型一种制导用超高强度光纤，上述纤芯纤芯采用pcvd、mcvd、ovd、vad制造，外包层采用ovd制造，内涂覆层和外涂覆层为丙烯酸树脂。

本实用新型一种制导用超高强度光纤，所述光纤包括但不限于单模光纤、多模光纤或保偏光纤。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在光纤外包层掺杂碱金属卤代物，可以匹配光纤外包层粘度，使得光纤在拉制过程中外包层中存在压应力，抑制光纤微裂纹扩展，从而提高光纤强度，满足制导用光纤线导的需求；同时本实用新型制备工艺流程简单，制作成本低，易于实现。

附图说明

图1为本实用新型一种制导用超高强度光纤的横截面示意图。

图2为本实用新型一种制导用超高强度光纤的应力分布图。

其中：

纤芯1、外包层2、内涂覆层3、外涂覆层4。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型涉及的一种制导用超高强度光纤，所述光纤由内而外依次为纤芯1、外包层2、内涂覆层3和外涂覆层4，所述外包层2中掺有碱金属卤代物，碱金属卤代物为碱金属与卤素的化合物；碱金属包括li、na、k、rb、cs，卤素包括f、cl、br、i、at；优选的采用kbr；其中，外包层2中碱金属离子浓度为120～250ppm，优选为200ppm；

进一步的，上述纤芯纤芯1采用pcvd、mcvd、ovd、vad制造，外包层2采用ovd制造，内涂覆层3和外涂覆层4为丙烯酸树脂；

进一步的，光纤包括但不限于单模光纤、多模光纤或保偏光纤等特种光纤；

本实用新型最终制得的光纤采用300kpsi进行筛选，断纤率1次/100km，在5％的应变速率，50％断裂断裂概率下光纤的抗拉强度大于8.7gpa，亮点弯曲发测得光纤的应力腐蚀敏感参数为67.9，光纤的应力分布测试结果如图2，光纤包层中应力为压应力，且距离纤芯越远，压应力数值越大。

本实用新型一种制导用超高强度光纤的制造过程为：

步骤一、外包层制备：采用外部气相沉积法(ovd)制备光纤外包层，即将含有sicl4气体通入氢氧喷灯，发生火焰水解反应，生成sio2反应物，沉积在高纯石英棒外表面，来回沉积一定层数，直至在高纯石英棒外表面上形成具有一定厚度的仅有sio2的疏松体外包层；

步骤二、脱水：在高纯氦气和氯气的混合气体环境下，在1150℃对疏松体预制棒进行脱水处理；

步骤三、掺杂：再加入一定的碱金属卤代物，1450℃保温2.5小时，使得碱金属卤代物挥发气化扩散至外包层疏松体内；

步骤四、烧结：在1650℃对疏松体预制棒进行烧结处理，形成实心的光纤预制棒；

步骤五、拉丝：将制好的预制棒拉丝成光纤，并涂覆内外两层丙烯酸树脂涂层材料形成内涂覆层和外涂覆层。

本实用新型的原理为：通过在光纤的外包层中掺入碱金属卤代物，基于griffith微裂纹理论，微裂纹在张应力的作用下会加速扩展而发生断裂。通过光纤外包层掺杂金属卤代物，可以匹配光纤外包层的粘度，从而使得光纤在拉丝的过程当中包层之中具有一定的压应力，在压应力的作用下，光纤表面的微裂纹的扩展速度会减慢，最终可以制得高强度的光纤。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

技术特征：

1.一种制导用超高强度光纤，所述光纤由内而外依次为纤芯(1)、外包层(2)、内涂覆层(3)和外涂覆层(4)，其特征在于：所述外包层(2)中掺有碱金属卤代物。

2.如权利要求1所述一种制导用超高强度光纤，其特征在于：所述碱金属卤代物为碱金属与卤素的化合物。

3.如权利要求1所述一种制导用超高强度光纤，其特征在于：所述碱金属为li、na、k、rb或cs，卤素为f、cl、br、i或at。

4.如权利要求1所述一种制导用超高强度光纤，其特征在于：所述碱金属卤代物为kbr。

5.如权利要求1所述一种制导用超高强度光纤，其特征在于：外包层(2)中碱金属离子浓度为120～250ppm。

6.如权利要求1所述一种制导用超高强度光纤，其特征在于：上述纤芯纤芯(1)采用pcvd、mcvd、ovd、vad制造，外包层(2)采用ovd制造，内涂覆层(3)和外涂覆层(4)为丙烯酸树脂。

7.如权利要求1所述一种制导用超高强度光纤，其特征在于：所述光纤包括但不限于单模光纤、多模光纤或保偏光纤。

技术总结
本实用新型一种制导用超高强度光纤，所述光纤由内而外依次为纤芯(1)、外包层(2)、内涂覆层(3)和外涂覆层(4)，所述外包层(2)中掺有碱金属卤代物。所述碱金属卤代物为碱金属与卤素的化合物。本实用新型一种制导用超高强度光纤，其具有超高强度且制造工艺简单高效。

技术研发人员：汪杰;徐丹;朱婷婷;赵霞;吴浩;姜恺铭;张慧;张冬梅
受保护的技术使用者：江苏法尔胜光电科技有限公司;无锡法尔胜光电科技有限公司;法尔胜泓昇集团有限公司
技术研发日：2019.06.05
技术公布日：2020.06.05