一种衰减稳定超高强度的光纤的制备方法与流程

文档序号:15843506发布日期:2018-11-07 08:43阅读:713来源:国知局

本发明涉及光纤领域,具体讲是一种衰减稳定超高强度的光纤的制备方法。



背景技术:

伴随着通信技术和需求的快速发展,光纤的普及和应用也提升到了一个新的高度。这也对光纤的性能提出了更高的要求,光纤的主要性能参数可以分为:几何参数、光学参数、机械性能试验和环境老化试验。成品光纤的各项性能一方面受生产设备和原材料的影响,另一方面,受后续氘处理、存放环境的因素影响。

由于目前光纤生产设备的速度逐步提升,预制棒直径越来越大,光纤在熔融拉伸过程中受到的应力逐步增大,同时,光纤涂覆材料的固化时间也越来越短。

此外,由于受到国内光缆需求的影响,同时考虑到成本的降低,光棒、光纤、光缆的全产业链结构也在国内大规模普及。这也使得从光棒到光纤再到光缆的生产周期在逐步压缩,成品光纤的仓储时间变得越来越短。使得光纤的各项性能在生产完成时就要得到充足的保证。基于以上背景条件下,如何保证成品光纤的各项性能(尤其是机械性能和光学衰减)的稳定,是一个亟待解决的问题。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是,提供一种在光纤氘气处理后通过氮气处理提升光纤性能的衰减稳定超高强度的光纤的制备方法。

本发明的技术解决方案是,提供一种衰减稳定超高强度的光纤的制备方法,

包括以下步骤,

第一步,将经氘气处理后的光纤置于光纤氮气处理柜中;

第二步,将氮气处理柜抽真空至0.02mpa,并充入氮气,使柜内压力达到0.05mpa以上,然后再次将氮气处理柜抽真空至0.02mpa,并充入氮气,使柜内压力达到0.05mpa以上,重复上述动作两到三次,使氮气纯度尽可能接近99.999%,然后对氮气处理柜进行加热,使柜内温度达到40-60℃,并维持6-16小时;

第三步,将氮气处理柜中的氮气排出;

第四步,打开柜门取出光纤。

作为优选,第二步中的加热温度为45℃,维持时间8小时。

本发明的有益效果是,在光纤氘气处理后增设一个氮气加热处理工艺,使做过氘气处理的光纤通过加热使内部多余的氘分子可以有效的释放出来,以稳定光纤衰减;通过加热可以使光纤内涂层(光纤涂层的主要成分是丙烯酸树脂)中的偶联剂加快反应,通过加温有大大缩短反应时间,有机与无机结合更充分有提于提高光纤强度;提高了光纤的剥离力。平均增大0.4n,提高了光纤的拉伸力。平均增大246mpa,提高了光纤的动态疲劳参数,平均增大7,并且经过本次处理光纤的1330nm纳米衰减系数平均降低0.002db/km,1550nm纳米衰减系数平均降低0.004db/km。

具体实施方式:

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明:

实施例

一种衰减稳定超高强度的光纤的制备方法,包括以下步骤,

第一步,将经氘气处理后的光纤置于光纤氮气处理柜中,最好将经氘气处理

后的光纤及时置于光纤氮气处理柜中;

第二步,将氮气处理柜抽真空至0.02mpa,并充入氮气,使柜内压力达到0.05mpa以上,然后再次将氮气处理柜抽真空至0.02mpa,并充入氮气,使柜内压力达到0.05mpa以上,重复上述动作两到三次,使氮气纯度接近99.999%,然后对氮气处理柜进行加热,使柜内温度达到45℃,并维持8小时;

第三步,将氮气处理柜中的氮气排出;

第四步,打开柜门取出光纤。

首先,由于光纤生产过程是将一定直径的预制棒通过熔融加热软化后拉制成细丝的过程。在该过程中,一方面,由于预制棒表面不可避免地存在一定的微裂纹会逐步受力生长;另一方面,在熔融拉伸过程中,光纤纵向的拉伸张力,冷却时内外温度不一致导致的热膨胀应力会使得光纤表面产生一些新的微裂纹。这些微裂纹的深度决定了光纤在后续使用中的强度和寿命。这可以通过光纤的拉伸试验、动态疲劳参数试验进行确认。

光纤的内层涂料中一般会加入适量的硅烷偶联剂,以使得涂覆材料中的丙烯酸树脂与光纤表面的石英能够形成一个整体。硅烷偶联剂在发生作用时能够有效地将光纤表面的微裂纹进行修护、保护起来,大大增加光纤的拉伸性能和动态疲劳参数。但是,硅烷偶联剂的反应速度相对于紫外固化的丙烯酸树脂会慢许多,且需要一定的热量驱使。本发明把刚生产完成的光纤存放于一定的温度的环境下维持一定时间,在硅烷偶联剂充分反应后,光纤的机械性能将得到明显的提升,且产品制作成光缆后,机械性能的变化也会趋于稳定。也就是说,促使光纤内涂材料中的偶联剂与光纤表面充分反应以得到更好的机械性能。

其次,光纤生产过程中,由于会经过一定数量的导轮、牵引皮带,并且会经过一些迫使旋转的设备(搓扭),在多次缠绕、松脱、缠绕的过程中,光纤受到压迫后会在光纤中记录下一定量的应力和微弯。这些应力和微弯会增大光纤的衰减(尤其是长波长的衰减)。本发明将刚生产出的光纤静置一段时间,使得这些应力和微弯得以释放,则能有效保证产品的衰减性能的稳定。而当给予这个存放环境一个相对稍高的温度时,本实施例为45℃,光纤内、外涂层的模量会适量降低。这种情况下,应力和微弯能够更快、更彻底地释放。

另外,以光纤g652d光纤为例,g652d光纤为了避免光纤表面微裂纹与空气中的水分子或氢分子结合引起1383nm波长的吸收峰,会将成品光纤放置于氘气处理柜中进行氘气处理。虽然该方法能够有效避免1383nm衰减在后续使用过程中的抬升,但是过量的氘气同样也会产生其他的吸收峰,使得光纤的衰减系数增大。由于氘气分子质量相对较小,在一定温度下,其分子的随机运动速率会大大提升,本发明将做过氘气处理的光纤静置于比常温稍高的氮气环境下,能够大大提升氘气处理后光纤内部过量的氘气分子的逸散速度,使得光纤的衰减在长时间使用过程中更加稳定。

最后,光纤使用的涂覆材料主要为紫外光固化的丙烯酸树脂,固化过程中,氧气会阻止丙烯酸树脂中的双键打开,阻碍固化。由于固化过程中,紫外光需要逐步穿透涂层直达内部,在目前越来越高的拉丝速度情况下,涂层内部的固化程度会比外部的固化程度稍低。此外,由于拉丝是一个连续过程,长期拉丝后紫外固化炉中的石英管的穿透率会逐步降低,使得后期的产品的涂层固化情况会稍差。本发明通过将成品光纤放置在稍高的温度的且无氧的环境下一定时间,通过使用热量将光纤涂层进行一定的后固化,能够有效保证光纤涂层的固化质量,以保证光纤参数性能的稳定。

因此,本发明降低了光纤衰减,提高了光纤动态疲劳参数值,提高了光纤的剥离力,提高了光纤的拉伸力。具体的,光纤动态疲劳参数:国标要求应不小于20,各光纤公司实际值大约在20至22之间,经过本发明氮气加热处理后的光纤可增大至25至34,大大增加了光纤的使用寿命;光纤涂覆层剥离力:国标规定剥除涂覆支所需的剥离力其峰值宜在1.3n至8.9n之间,实际各光纤公司刚刚生产出的光纤剥离力大约均值大约为1n至1.5n之间,峰值为2.8n左右,而经过该工序处理的光纤其剥离力大约为1.6n正负0.3之前,峰值为3.5n左右;光纤拉伸强度:国标要求光纤标距长度为0.5米时,威布尔(weibull)概率水平15%时其拉伸强度不低于3.14gpa,50%时其拉伸强度不低于3.8gpa,正常光纤拉伸力15%时一般3.5gpa左右,但经过本发明工序处理后可达到3.7gpa左右,50%时正常光纤拉伸力可达4.5gpa左右,但经过该工序处理后可达5gpa左右;国家标准规定1310nm纳米衰减系数最大值为小于0.36db/km,1550nm衰减系数最大值为0.26db/km,一般光纤公司的光纤1310nm纳米衰减水平为0.332db/km,1550nm纳米衰减水平大约为0.191db/km,经过本发明工艺处理后光纤1330nm纳米衰减系数为0.330db/km,1550nm纳米衰减系数为0.187db/km。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明,但不能理解为是对权利要求的限制。

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