一种超高强度细直径抗弯曲光纤制造技术

本发明专利技术公开一种超高强度细直径抗弯曲光纤，从内到外依次包括芯层、内包层、凹陷层、外包层、内涂应力缓冲层和外涂机械增强层，芯层掺锗，相对折射率差Δ1为0.26％～0.85％；内包层掺CF4，内包层的相对折射率差Δ2为

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度细直径抗弯曲光纤


[0001]本专利技术属于光纤
，具体涉及一种超高强度细直径抗弯曲光纤。

技术介绍

[0002]目前常用的单模光纤主要的结构为石英芯层以及环绕在石英芯层外的石英外包层，为了改善光纤的强度、优化光纤的传输性能与抗弯曲能力，通常在石英外包层外部再进行涂覆层包裹，涂覆层按照不同的光纤应用领域，一般分为两层涂覆结构，在内涂覆层结构上使用模量比较低的丙烯酸树脂类涂覆材料，赋予光纤更优良的抗弯曲能力，而在外涂覆层结构上使用模量比较高的丙烯酸树脂材料，赋予光纤更好的强度，增强涂覆层对于光纤的保护能力。随着光纤应用领域的逐步扩大，在一些特种场合，对光纤的强度提出了更加苛刻的要求，例如在深海探测、空中侦测等领域，为了解决在动态与极端使用环境下的光纤强度问题，当前的一些主流做法是：
[0003]1.优化光棒的剖面结构特别是芯层结构的均匀性，在光棒后道工序中通过酸洗等工艺减少光棒表面缺陷，提升裸光纤强度；
[0004]2.提高裸光纤的强度，通过减少裸光纤表面的结构缺陷，提升光纤的抗拉伸、抗弯曲能力；
[0005]3.调整涂层结构，在内、外涂层材料选择上，使用模量更加匹配，且外涂层使用模量更高的涂料。
[0006]通过以上措施可以适当程度的改善光纤的强度，但是无法使光纤的强度能有更大数量级的提升，在一些动态使用环境中，为了解决此问题，通常在光纤外面增加编织层来承担更大的应力，但是这种做法使得整个光纤的外径大大增加，限制了在单位空间内的容线量，大大制约了高强度光纤在更多场合内的规模化应用。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种超高强度细直径抗弯曲光纤。
[0008]为实现上述目的，达到上述技术效果，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种超高强度细直径抗弯曲光纤，从内到外依次包括芯层、内包层、凹陷层、外包层、内涂应力缓冲层和外涂机械增强层，所述芯层掺锗，相对折射率差Δ1为0.26％～0.85％；内包层掺CF4，内包层的相对折射率差Δ2为
‑
0.01％～
‑
0.1％，凹陷层掺氟，凹陷层的相对折射率差Δ3为
‑
0.5％～0.3％，外包层采用纯二氧化硅材料，内涂应力缓冲层和外涂机械增强层分别采用聚酰亚胺材料制成，内涂应力缓冲层的杨氏模量小于外涂机械增强层的杨氏模量。
[0010]所述芯层的半径R1、内包层的半径R2、凹陷层的半径R3、外包层的半径R4之间满足如下条件式：
[0011]R1＝3.0～4.0μm
[0012]R2/R1＝2.0～3.0
[0013]R3/R1＝3.5～4.5
[0014]R4/R1＝4.5～5.5。
[0015]所述内涂应力缓冲层的平均杨氏模量为0.6
‑
1Mpa，与外包层保持优秀的界面粘合力。
[0016]所述内涂应力缓冲层的厚度为130～165μm。
[0017]所述内涂应力缓冲层的热固化温度为200
‑
300℃，热固化时间为10
‑
14s，固化度在95％以上。
[0018]所述外涂机械增强层采用伸长率大于150％、杨氏模量大于95MPa的改性聚酰胺酰亚胺树脂材料.
[0019]所述外涂机械增强层厚度为180～300μm。
[0020]所述外涂机械增强层的热固化温度为350
‑
600℃，热固化时间为16
‑
24s，固化度在95％以上。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术公开了一种超高强度细直径抗弯曲光纤，通过对预制棒的剖面结构、涂覆材料及工艺进行重新设计，采用两层涂覆结构，内涂层使用低杨氏模量的聚酰亚胺聚酯复合材料，保证了其与外包层之间良好的界面结合力，增强了光纤的柔性，外涂层使用了高杨氏模量的改性聚酰亚胺材料，使光纤的强度更高，同时两层涂覆结构尽量减少涂层材料对光纤本证衰减的影响，光纤的性能较使用传统的丙烯酸树脂涂覆以及使用聚酰亚胺的单层涂覆更加优异，可达到光纤具有超高的强度的目的，满足对强度需求更加苛刻的使用环境的要求，与现有光纤产品相比，本专利技术的超高强度细直径抗弯曲光纤在更小的尺寸下具备更高的机械强度和更加优异的抗弯曲效果，适用于在极端环境下的信号传输、传感等。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的相对折射率剖面图；
[0025]图3为本专利技术的内涂应力缓冲层和外涂机械增强层的涂覆工艺图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0027]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0028]如图1
‑
3所示，一种超高强度细直径抗弯曲光纤，具备很高的强度和抗弯性，可承受高达15000Mpa的拉伸，且具有较细的光纤直径，在1550nm工作波段的衰减可达到0.25dB/km以下，在5mm的弯曲半径下，其单圈弯曲附加损耗小于0.001dB，10圈的附加损耗小于0.008dB。更具体的，本专利技术的超高强度细直径抗弯曲光纤从内到外依次包括芯层1、内包层
2、凹陷层3、外包层4、内涂应力缓冲层5和外涂机械增强层6，其中，芯层1掺锗，芯层1的半径R1为3～4μm，相对折射率差Δ1为0.26％～0.85％；内包层2掺CF4，内包层2的相对折射率差Δ2为
‑
0.01％～
‑
0.1％；凹陷层3掺氟，凹陷层3的相对折射率差Δ3为
‑
0.5％～0.3％；外包层4采用纯二氧化硅材料；内涂应力缓冲层5和外涂机械增强层6分别采用聚酰亚胺材料制成。
[0029]芯层1的半径R1、内包层2的半径R2、凹陷层3的半径R3、外包层4的半径R4之间满足如下条件式：
[0030]R1＝3.0～4.0μm
[0031]R2/R1＝2.0～3.0
[0032]R3/R1＝3.5～4.5
[0033]R4/R1＝4.5～5.5。
[0034]本专利技术引入了聚酰亚胺材料进行涂覆，但是将聚酰亚胺直接涂覆在光纤表面上时，由于与裸光纤表面的粘度匹配等问题，使光纤的附加衰减大大增加，同时也不利于光纤的抗弯曲性能，基于此考虑，本专利技术采用了两层涂覆结构，由内至外依次为内涂应力缓冲层5和外涂机械增强层6，内涂应力缓冲层5主要采用了与裸光纤结合力更好的聚酰亚胺材料，该材料的模量较低，典型杨氏模量为0.85Mpa，平均杨氏模量为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高强度细直径抗弯曲光纤，其特征在于，从内到外依次包括芯层、内包层、凹陷层、外包层、内涂应力缓冲层和外涂机械增强层，所述芯层掺锗，相对折射率差Δ1为0.26％～0.85％；内包层掺CF4，内包层的相对折射率差Δ2为
‑
0.01％～
‑
0.1％，凹陷层掺氟，凹陷层的相对折射率差Δ3为
‑
0.5％～0.3％，外包层采用纯二氧化硅材料，内涂应力缓冲层和外涂机械增强层分别采用聚酰亚胺材料制成，内涂应力缓冲层的杨氏模量小于外涂机械增强层的杨氏模量。2.根据权利要求1所述的一种超高强度细直径抗弯曲光纤，其特征在于，所述芯层的半径R1、内包层的半径R2、凹陷层的半径R3、外包层的半径R4之间满足如下条件式：R1＝3.0～4.0μmR2/R1＝2.0～3.0R3/R1＝3.5～4.5R4/R1＝4.5～5.5。3.根据权利要求1所述的一种超高强度细直径抗弯曲光纤，其特征在于，所述内涂应力缓冲层的平均杨氏模量为0.6<...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建超，姚艳，王林，张功会，李永通，罗干，管弘丰，董魏，姜政，王晓娟，王利英，顾忠华，孟晓峰，沈巧巧，
申请(专利权)人：江苏亨通光电股份有限公司江苏亨通光导新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：