单层紫外线固化树脂涂层光纤的制作方法

专利名称:单层紫外线固化树脂涂层光纤的制作方法
本发明涉及到光纤，特别是涉及到用单层紫外线固化树脂涂敷的光纤，这在光纤松散装配的光缆中是特别有用的。
有各种组合形式的涂敷材料广泛用来保护光纤，维持光纤的强度，防止光纤产生会导致光能损失的微弯。最普遍采用的涂敷方式是包括有内层和外层的双层涂敷系统，内层包含一种相对软一些的材料，用来作为光纤的缓冲层与减少光纤的微弯损耗;外层包含一种比它硬得多的材料，用来使光纤有很高的机械强度与耐磨能力。内层材料之例中包括硅有机树脂，热塑性材料与软紫外线固化树脂;外层材料之例中包括热固化聚合物材料与硬紫外线固化树脂。近几年来，紫外线固化树脂已成为广泛采用的材料，原因是多方面的，其中包括这种材料使用方便这一点。
目前，最普通的涂敷方式之一是用一种抗拉模量高的紫外线固化树脂复盖在一种抗拉模量低的紫外线固化树脂上。在温度为25℃，光纤应变为21/2%的情况下测量材料的抗拉模量时，抗拉模量值高于10，000磅/平方英吋的材料被认为是高模量材料，抗拉模量值低于1，000磅/平方英吋的材料则被认为是低模量材料。一个这样的涂敷系统，外层的抗拉模量约120，000磅/平方英吋，肖氏D级硬度约72;内层的抗拉模量约350磅/平方英吋，肖氏A级硬度约50至55。这种系统已能大体满意地进行工作。该高模量外层已能对光纤提供足够的保护。并使光纤容易成缆;该低模量材料在要求的-40°～+60℃温度范围内，在满足使光功率的微弯损耗最小化的严格要求方面，已给出了满意的结果。
这种涂敷方式存在的问题是，成本相当昂贵，因为要采用两种材料。
本发明的目的是提供一种只有一层涂敷层即可取得满意的保护效果的光纤，这种光纤成缆容易，并能在很宽的温度范围内使微弯损耗最小化。
这个目的是通过提供一种具有一个芯子和层外包层的光纤来实现的。该包层只用一层抗拉模量在1，000磅/平方英吋左右至10，000磅/平方英吋左右的紫外线固化树脂来涂敷。抗拉模量值最好为7，800磅/平方英吋左右，材料的肖氏A级硬度值最好为70左右至75左右。
为了更好理解本发明，请结合附图参考下面提供的具体实施方案的详细说明。附图中图1是按照本发明涂有一层紫外线固化树脂的光纤的截面图。
图2是一种具有两层紫外线固化树脂涂层的单模光纤的光纤损耗与传输光波长关系的曲线;
图3是按照本发明只有一层涂层的单模光纤的光纤损耗与传输光波长关系的曲线;
图4与图5分别是将图1所示光纤安装在开沟型光缆与松散管型光缆中时的截面图。
图1表示按照本发明的一种带涂层的光纤10。光纤10包括芯子12与包层14，它可以是常见的单模光纤或多模光纤。本方案中光纤10是单模光纤，它的芯子是掺有锗化物(GeO2)的熔凝石英(SiO2)直径约9微米;包层也是熔凝石英，但掺有氟、锗与磷，包层的厚度应使得光纤的直径为125微米。芯子的折射率比包层的折射率高;在本实施方案中，芯子的折射率约1.4626，包层的折射率为1.45709。
在包层14周围有一层紫外线固化涂敷树脂涂层16，它的厚度约62.5微米，这样，这种带涂层光纤10的直径就为250微米。涂层的厚度可按需要决定，但要受到能往光缆结构中放置光纤的限制以及受到用来连接光缆的连接器的限制。据认为，涂层的厚度不应小于50微米。
在温度为25℃，相对湿度为50%，光纤中的应变为21/2%的条件下测得的紫外线固化树脂的抗拉模量约为7800磅/平方英吋。据认为，抗拉模量值可在约1，000至10，000磅/平方英吋范围之内。树脂具有的肖氏A级硬度在70至75之间。
一个可作为涂层16使用的材料的例子，是伊利诺易斯州DeSoto，Inc.ofDesPlains，公司生产的牌号为DeSoto131的材料。
通过一个盛有这种树脂液体的浸涂器，任何一种控制光纤的传统方式中都可使用这种树脂。这样涂在光纤上的是湿树脂，然后用紫外线辐射器使树脂固化。
已在室温与-40℃下测量了光纤10(用DeSoto131作涂层的单模光纤)的衰减损耗，结果见图3，图中垂直坐标表示衰减，单位为分贝/公里，水平坐标表示传输光波长，单位为毫微米。室温结果为实线，-40℃时的结果为虚线。注意，在常用的传输光频率下，即波长为1300毫微米与1550毫微米时，两种温度下的衰减差别很小。相信扩展到+60℃时差别仍是这么小，这样，在-40°+60℃范围内衰减基本为一常数。
对从康宁玻璃公司(CorningGlassWorks)购来的单模光纤也进行过类似的测试。这种光纤有两层紫外线固化涂层，一层的抗拉模量低，一层的抗拉模量高。测量结果见图2。图2的坐标安排与图3相似，室温结果也是用实线表示，-40℃时的结果也是用虚线表示。注意1300毫微米与1550毫微米下的衰减情况。两种光纤在两种波长和两种温度下的衰减都小于0.5分贝/公里。
光纤10已被安装到松散装配式的光缆结构之中，这种结构就是成缆的光纤并不是被紧紧裹包起来的。已把光纤10放在图4所示的开槽型光缆结构中进行过测试，没发现它的衰减特性有显著的或异乎寻常的恶化。发现涂层16能在成缆过程中对光纤提供足够的保护作用，它也不那么发粘，因而不妨碍光纤与成缆材料的相对运动，相信在松散管型光缆中也能得到同样的结果。但是如果把光纤10放在紧密缠绕型光缆之中，就不能指望获得这么满意的结果。
由图4可以看到这种开槽型结构，它包含一个缆芯装置18，这个缆芯装置具有许多槽口20，并且这些槽口在长度方向上是成螺旋状伸展的，光纤10松散地放在槽口20之中，并且它的长度比缆芯装置18稍长，这样光纤10就不会感受到加在光缆上的外部应力。这种应力由缆芯装置18来承受。缆芯装置18的周围外加有适当的护套材料22。现有许多这样的光缆是采用这种工艺的JohnC.Smith等1983年10月5日申请的其转让序号为NO.539，220的有关狭槽光缆用高强度介质构件的共同未决申请，提供了一个这方面的参考。
松散管型光缆结构的例子，可以C.Blanco等1982年10月5日提交申请的，申请序号为NO.539，344的有关松散管型光缆和高强度介质元件的共同未决申请中找到。这类光缆中包含一个缆芯装置24，在缆芯的周围则围绕着许多管形构件26。光纤10松散地放在管型构件26之中，并且它的长度稍长于缆芯装置，这样它就不会感受到加在光缆上的外部压力。缆芯装置的周围外加有适当的护套材料28。
虽然上面已经介绍了本发明的一种最佳实施方案，但都在本发明的实施方案作各种改变与修正，都在本发明的下列权项范围内。
权利要求
1.一种包含有一个芯子和一层包层的光纤，芯子的折射率比包层的折射率高，在上述的包层周围涂敷有一层紫外线固化树脂，当传输光的波长为1，300毫微米左右或1，550毫微米左右时，上述的这种光纤在室温与-40℃下的衰减损耗约低于0.5分贝/公里。
2.根据权项1所述的光纤，其中上述的树脂的抗拉模量约为7，800磅/平方英吋。
3.根据权项2所述的光纤，其中上述树脂的肖氏A级硬度约为70到75。
4.根据权项1所述的光纤，其中所说的衰减从-40℃到+60℃基本为一常数。
5.根据权项1所述的光纤，其中上述树脂的抗拉模量为1，000磅/平方英吋左右至10，000磅/平方英吋左右。
6.一种包含有一个芯子和一层包层的光纤，芯子的折射率比包层的折射率高，在上述的包层周围涂敷有一层紫外线固化树脂，该树脂的抗拉模量为1，000磅/平方英吋左右至10，000磅/平方英吋左右。
7.根据权项6所述的光纤，其中上述树脂的抗拉模量约为7，800磅/平方英吋。
8.根据权项7所述的光纤，其中上述树脂的肖氏A级硬度约为70至75。
9.根据权项6所述的光纤，其中上述树脂的厚度不小于50微米左右。
10.根据权项6所述的光纤，其中上述光纤的衰减损耗从-40℃左右到+60℃左右基本上为一常数。
11.一种这种形式的光缆与光缆几何结构光缆中包含一种周围有一层紫外线固化树脂的光纤，传输光波长为1，300毫微米左右或1，550毫微米左右时，上述光纤的衰减损耗约小于0.5分贝/公里;光缆结构中，上述光纤松散地安置在上述光缆结构内。
12.根据权项11所述的光缆，其中上述光缆为开槽型光缆。
13.根据权项11所述的光缆，其中上述光缆结构为松散管型光缆。
14.根据权项2所述的光缆，其中上述树脂的抗拉模量约为7，800磅/平方英吋。
15.根据权项14所述的光缆，其中上述树脂的肖氏A级硬度约为70至75。
16.根据权项11所述的光缆，其中上述衰减从-40℃到+60℃基本为一常数。
17.根据权项11所述的光缆，其中上述树脂的抗拉模量为1，000磅/平方英吋左右至10，000磅/平方英吋左右。
专利摘要
一种涂敷一层紫外线固化树脂的光纤，其中光纤的衰减损耗低于0.5分贝/公里。树脂的抗拉模量约为7,800磅/平方英时，因此在作成象开槽型或松散管型这样的松散缠绕型光缆时特别有用。
文档编号G02B6/44GK85105137SQ85105137
公开日1986年12月31日 申请日期1985年7月5日
发明者约翰·斯蒂芬·怀特, 阿尔文·达尔格伦·沃恩, 弗朗西斯·欧文·阿克斯 申请人:国际标准电气公司