多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤制造技术

本发明专利技术涉及用于光纤通信、光纤传感及光纤传能等领域的多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤，该光纤由玻璃芯层，围绕在芯层外表面的玻璃包层，置于包层外表面的内层金属涂层以及置于内层金属涂层外表面的外层金属涂层组成。所述内层金属涂层和外层金属涂层均可以是一层同一种组分的金属涂层、或者是多层(两层或两层以上)每层组分不同的金属涂层。本发明专利技术中提出的具有多层金属涂层的耐高温耐腐蚀光纤，在不改变普通金属涂层光纤的各种光学性能和机械强度的情况下，能够将光纤的最高工作温度提高100℃～800℃，同时能够增强光纤的耐化学腐蚀能力。值得推广应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于光纤通信、光纤传感及光纤传能等领域的多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤，该光纤由玻璃芯层，围绕在芯层外表面的玻璃包层，置于包层外表面的内层金属涂层以及置于内层金属涂层外表面的外层金属涂层组成。所述内层金属涂层和外层金属涂层均可以是一层同一种组分的金属涂层、或者是多层(两层或两层以上)每层组分不同的金属涂层。本专利技术中提出的具有多层金属涂层的耐高温耐腐蚀光纤，在不改变普通金属涂层光纤的各种光学性能和机械强度的情况下，能够将光纤的最高工作温度提高100℃～800℃，同时能够增强光纤的耐化学腐蚀能力。值得推广应用。【专利说明】多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤
本专利技术涉及光纤通信、光纤传感及光纤传能
，尤其涉及到一种多层金属 涂层耐高温耐腐蚀光纤。
技术介绍
在温度高于300°C时的高温环境下，常规的有机聚合物涂层光纤，如丙烯酸酯涂层 光纤、聚酰亚胺涂层光纤等，已不能满足实际应用需求。具有丙烯酸酯、液晶或聚酰亚胺涂 层的传统聚合物涂层光纤的最高工作温度分别为85°C、180°C和300°C。当环境温度超过 这些光纤的最高工作温度时，这些涂层材料会严重老化，光纤的机械强度也会减弱，严重时 引起光纤断裂。在此恶劣环境下的解决办法通常是在光纤的玻璃包层上直接涂覆一层金 属涂层来达到耐高温、耐腐蚀及提高光纤机械强度的目的。与金属涂层光纤相关的详细信 息在之前的许多专利中已经有所描述，这些专利对金属涂层光纤在耐高温、耐湿以及机械 强度的提高方面都做了大量的研究和改进，例如，在Wysocki等的专利号为US4418984标题 为"Multiply coated metallic clad fiber optical waveguide (多层金属涂层光纤）"的 美国专利中描述了在高温环境中多层金属涂层光纤具有高的机械强度的实例，在Sanghera 等的专利号为 US5953487 标题为 "Metal-coated IR-transmitting chalcogenide glass fibers (用于红外传输的金属涂层硫系玻璃光纤）"的美国专利中描述了金属涂层光纤具有 高的弯曲强度、耐UV/可见光/湿度等性能的实例。 传统的金属涂层一般采用熔融涂覆法将金属涂层直接涂覆在光纤玻璃包层外表 面上，即将经预制棒拉丝出来的光纤通过一个上下两端均有小孔的高温熔融金属液池，光 纤在通过金属液池下端小孔时，其表面被粘附了一层金属液体，冷却后就会形成一层金属 涂层，但使用熔融涂覆法时涂覆在光纤上的金属熔点不能太高。目前，已在光纤上涂覆的金 属涂层材料包括铝、铜、铜合金、银以及金等。使用铝、铜及铜合金作为金属涂层材料时，光 纤的最高工作温度可达400?450°C。使用银、金作为金属涂层材料时，光纤的最高工作温 度可达700°C。然而在很多实际应用中，当环境温度高于700°C时，如需要在柴油发动机、涡 轮发动机、核动力站或炼钢炉等地方需要使用光纤作为传感器、传能光纤、或者光通讯网络 时，上述金属涂层光纤由于其使用温度限制而不能应用，否则光纤将会断裂，使整个光纤传 感、传能或通讯系统无法正常工作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤，以克服 现有普通金属涂层光纤在更高温度下不能满足使用要求和存在的不足。 为解决上述技术问题，本专利技术提出一种多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤，包括： 芯层，由折射率较高的玻璃材料制成，用于使光在芯层内进行传输； 包层，由折射率较低的玻璃材料组成，用于使光在芯层内进行全反射传输； 内层金属涂层，沿着所述芯层的纵向轴线方向包覆在所述包层外表面，用于保护 光纤不因弯曲、拉伸和扭转外力而断裂，并使光纤可在高温下工作； 外层金属涂层，沿着所述芯层的纵向轴线方向包覆在所述内层金属涂层外表面， 以避免内层金属涂层与空气中的氧气或水分接触而发生氧化或其它化学反应，提高光纤的 最高工作温度，同时也能够提高光纤的其它物理或化学性能，如修补微孔、防水渗透和防化 学腐蚀等。 按照上述方案，所述的芯层和包层的制作材料包括但不限于石英玻璃、硫系玻璃、 氟系玻璃。因为全反射原理，光在被包层包覆的芯层内传输。玻璃芯层的直径为1 μ m以上， 玻璃包层的厚度为5 μ m及以上。 所述的内层金属涂层包括但不限于铝、铜、铜-镍、银、金等金属元素或合金。所述 内层金属涂层可为一层且同一种组分的金属涂层，或者为多层、且每层组分各不相同的金 属涂层。每层的厚度为〇.5μπι及以上。 所述的内层金属涂层可通过但不限于熔融涂覆法、化学气相沉积镀膜法、真空蒸 发镀膜法、真空溅射镀膜法、真空离子镀膜法、原子层沉积法等方法包覆在所述的包层外表 面上。 所述外层金属涂层材料选自具有超高熔点的金属或者其合金，所述具有超高熔点 的金属包括但不限于金、钼、钯、钨或铼。所述的外层金属涂层为一层且同一种组分的金属 涂层，或者为多层、且每层组分各不相同的金属涂层。每层的厚度为50nm及以上。 所述外层金属涂层的每一层可通过但不限于化学气相沉积镀膜法、真空蒸发镀膜 法、真空溅射镀膜法、真空离子镀膜法、原子层沉积法等方法依次包覆在所述的内层金属涂 层外表面上，而这些制备工艺都是在远低于金属自身熔点的工作温度下实施的，所以克服 了熔融涂覆法必须在金属熔化的条件下实施的缺陷。 本专利技术提出的具有多层金属涂层的耐高温光纤与现有金属涂层光纤相比，在不改 变现有金属涂层光纤各种光学性能和机械强度的情况下能够将光纤的最高工作温度提高 100?800°C，同时能够增强光纤的耐化学腐蚀能力。 在提1?光纤最1?工作温度的情况下，将钼、钮、鹤、鍊等稳定性能优异且具有超1? 熔点的金属或者其合金作为最外层金属涂层而非单一金属涂层直接包覆在玻璃包层外表 面降低了生产时对金属涂覆工艺的要求，可减少其涂覆厚度、提高材料利用效率、降低生产 成本等。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。 图1为根据一个实施例具有多层金属涂层的耐高温耐腐蚀光纤的横截面示意图。 【具体实施方式】 在此描述的光纤涉及用于光纤通信、光纤传感及光纤传能等领域的多层（两层及 两层以上）金属涂层耐高温耐腐蚀光纤。所述的多层（两层及两层以上）金属涂层耐高温 耐腐蚀光纤包括玻璃芯层，围绕在芯层外表面的玻璃包层，置于包层外表面的内层金属涂 层，置于内层金属涂层外表面的外层金属涂层。内层金属涂层和外层金属涂层均可以是一 层同一种组分的金属涂层、或者是多层（两层或两层以上）每层组分不同的金属涂层。 以下通过实施例和附图对本专利技术做进一步的详细说明。 图1为根据一个实施例具有多层金属涂层的耐高温耐腐蚀光纤的横截面示意图。 如图1所示，光纤101具有芯层102、围绕在芯层102外表面的包层103、置于包层103外表 面的内层金属涂层104以及包覆于内层金属涂层104外表面的外层金属涂层105。 根据图1所不，芯层102位于光纤101的中心，芯层102的直径为1 μ m以上。包 层103沿着芯层102纵向轴线方向包本文档来自技高网...

【技术保护点】
多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤，其特征在于，包括：芯层，由折射率较高的玻璃材料制成，用于使光在芯层内进行传输；包层，由折射率较低的玻璃材料组成，用于使光在芯层内进行全反射传输；内层金属涂层，沿着所述芯层的纵向轴线方向包覆在所述包层外表面，用于保护光纤不因弯曲、拉伸和扭转外力而断裂，并使光纤可在高温下工作；外层金属涂层，沿着所述芯层的纵向轴线方向包覆在所述内层金属涂层外表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐巍，张栓民，叶亚楠，王静，
申请(专利权)人：武汉北方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42