專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造光纖的方法以及這樣獲得的光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光纖領(lǐng)域以及光纖制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖特別是玻璃纖維是由預(yù)先制造的玻璃體(通常稱(chēng)為“預(yù)制坯”)開(kāi)始通過(guò)本領(lǐng) 域稱(chēng)為“拉制”的方法來(lái)制造。玻璃預(yù)制坯布置在光纖拉制塔的頂部，在頂部玻璃預(yù)制坯在 爐中加熱至足夠高溫度，以使得預(yù)制坯的底部部分軟化。軟化的預(yù)制坯材料通過(guò)牽引機(jī)來(lái) 拉制，以便形成光纖玻璃芯。玻璃芯由一層(大致)玻璃包圍，該層玻璃具有比芯更低的折射率，所述層稱(chēng)為覆 層。下文中，由覆層包圍的玻璃芯可以稱(chēng)為“光波導(dǎo)”。在覆層上面提供了至少一層(通常兩層)疊加的UV輻射固化涂層，它們形成所謂 的涂敷系統(tǒng)。通常，涂敷系統(tǒng)在拉制處理過(guò)程中施加在光纖芯上。直接與玻璃芯接觸的涂層稱(chēng)為“第一涂層”或“主要涂層”；在已涂覆光纖的暴露表 面上的覆蓋涂層稱(chēng)為“第二涂層”或“輔助涂層”。涂敷系統(tǒng)幫助吸收施加在已涂覆光纖上的力和隨后與此相關(guān)的損失，防止微彎曲 (這可能導(dǎo)致已涂覆的玻璃光纖的信號(hào)傳輸能力衰減)，使得光纖能夠合適承受處理力(例 如當(dāng)已涂覆光纖形成光纜時(shí)遇到的力)。第一涂層通常為軟涂層，具有相對(duì)較低的彈性模量。第二涂層通常為具有更高彈 性模量的涂層。有色編碼通常用于區(qū)分和識(shí)別復(fù)雜光纜中的各光纖。例如，在通信用途中，多個(gè)涂覆光纖可以布置在更大結(jié)構(gòu)(例如帶和光纜)中，以 便使效率最高。不過(guò)，在光纖“形成帶”(即多個(gè)光纖并排布置成帶形，且它們涂覆有公共涂 層)和形成光纜后，各光纖將很容易相互區(qū)分，這樣，它們能夠在例如安裝和維護(hù)時(shí)正確識(shí) 別。盡管多種方法可以用于對(duì)光纖進(jìn)行有色編碼，但優(yōu)選是有色編碼可以通過(guò)在光纖 形成光纜和/或形成帶之前布置在涂覆光纖上的有色層(通常厚度為大約10微米或更小) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)將有色的第二涂層施加在第一涂層上來(lái)實(shí)現(xiàn)。有色層的施加可以在光纖的拉制處理過(guò)程中進(jìn)行。光纖帶通過(guò)將至少兩個(gè)獨(dú)立的有色編碼光纖埋入公共的基體材料中來(lái)制造，該基 體材料象第一和第二涂層一樣也可輻射固化。光纖帶可以包括例如4至12個(gè)有色光纖。該 基體材料可以包住有色編碼玻璃光纖，或者基體材料可以將玻璃光纖邊緣粘接在一起。在 光纖通過(guò)施加有色層而有色編碼之后，基體材料的固化在“形成帶”的階段中進(jìn)行。在帶的設(shè)計(jì)中，有色層處于帶基體材料和光纖的第二涂層之間。這意味著有色層 的界面特征應(yīng)當(dāng)仔細(xì)選擇，以便與帶結(jié)構(gòu)中的基體材料和第二涂敷材料相適應(yīng)。特別是，固 化的基體材料適合剝離有色層(打開(kāi))的能力是重要的技術(shù)考慮。帶的打開(kāi)通常通過(guò)施加機(jī)械力來(lái)進(jìn)行，盡管也已知通過(guò)使用溶劑來(lái)使基體化學(xué)軟化。
使用有色的第二涂層例如在US6797740中公開(kāi)。US20040170367涉及光纖，該光纖包括一層主涂敷材料，該主涂敷材料具有第一 模量；一層有色涂敷材料，該有色涂敷材料有第二模量；一層輔助材料，該輔助材料具有第
三模量；其中，第一、第二和第三模量值不同。該層主涂敷材料、該層有色涂敷材料和該層輔助涂敷材料各自在其它層固化之前 施加。這三層全部一起固化。在一個(gè)實(shí)施例中，涂覆的光纖包括位于主涂層和輔助涂層之間的一層。主涂層包 圍光纖(即光波導(dǎo))，有色涂層包圍主涂層，且輔助涂層形成最外側(cè)的保護(hù)層。通常，有色涂 敷材料的模量在主涂敷材料模量和輔助涂敷材料的模量之間。在可選實(shí)施例中，有色涂層包圍光纖，且主涂層處于有色涂層和最外側(cè)輔助涂層 之間。在這種情況下，有色涂敷材料的模量?jī)?yōu)選小于或等于主涂敷材料的模量。在可選實(shí) 施例中，主涂層鄰近光纖，輔助涂層鄰近主涂層，有色涂層是最外側(cè)層。該文獻(xiàn)沒(méi)有表示在 這種情況下的模量值。US20040179799提供了一種光纖光纜，該光纜包括芯，該芯包括由涂敷系統(tǒng)(這里 稱(chēng)為“保護(hù)鞘”)包圍的一個(gè)或多個(gè)光纖，該涂敷系統(tǒng)具有徑向變化的彈性模量；以及一種 用于制造該光纖光纜的方法。保護(hù)鞘包括基于相同涂敷材料的第一和第二涂層部分。將改 良劑添加至第一涂層部分的涂敷材料中。同樣，改良劑添加至第二涂層部分的涂敷材料中。 將改良劑添加至第一涂層部分和將改良劑添加至第二涂層部分使得涂敷系統(tǒng)具有在徑向 方向沿從光纜的芯的中心向外延伸的半徑而變化的彈性模量。可以用于該目的的不同類(lèi)型 改良劑包括但不局限于填料例如納米粘土(nanoclays)；交聯(lián)劑例如丙烯酸脂；聚合鏈轉(zhuǎn) 移劑；光引發(fā)劑例如羥基酮。通過(guò)向涂敷材料添加不同量的改良劑或不同改良劑，涂層有不 同的模量。在一個(gè)實(shí)例中，徑向變化的彈性模量逐漸變化。徑向變化例如可以是階梯狀功能， 這樣，徑向變化可以在涂層內(nèi)的相同位置處突然變化。光纖可以包括附加涂層，該附加涂層包圍涂層(三層)的外部部分。光纖還可以 包括有色層，例如墨，它包圍涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選是光纖具有以下特征涂層具有彈性模量值，該彈性模量值隨著離開(kāi)光纖縱向軸線(xiàn)而徑向增大，以便提 高防微彎曲的特征；有色涂層，用于使得光纖很容易識(shí)別；有色涂敷材料與第二涂敷材料的良好界面特征，特別是粘接，以避免在光纖處理 過(guò)程中和/或在熱或化學(xué)不利條件下或者隨著疊加在它上面的層(例如緩沖層、帶基體層) 的剝離而在有色涂層和第二涂層之間分離(因?yàn)檫@兩層構(gòu)成基本的單一體)。本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，制造具有涂層(該涂層具有彈性模量值，該彈性模量值隨著 離開(kāi)光纖縱向軸線(xiàn)而徑向增大)的有色光纖可能很麻煩。特別是，結(jié)合上述US20040170367，本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述方法用于同時(shí)固化施加在光纖上的涂層。這樣的方法完全為濕的在濕的上，如后面所述，從而很難控制層的直徑， 特別是當(dāng)層數(shù)為三層時(shí)。本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，提供給一層涂敷材料的固化輻射可能對(duì)底層材料產(chǎn)生影響，以便增加它的固化度。本申請(qǐng)人已經(jīng)知道包含在有色涂敷材料中的著色劑可以有助于過(guò)濾到達(dá)底側(cè)的 基本未固化涂層的固化輻射。有色涂層的輻射屏蔽效果可以用于通過(guò)不同固化度來(lái)調(diào)節(jié)彈 性模量。當(dāng)有色的上層材料與第二底層材料相同時(shí)(區(qū)別僅在于著色劑的存在)，這點(diǎn)特別有利。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于制造光纖的方法，該方法包括以下步驟從玻璃預(yù)制坯拉制光波導(dǎo)；將一層第一涂敷材料施加在光波導(dǎo)上；固化第一涂敷材料以便獲得第一涂層；將一層第二涂敷材料施加在第一涂層上；將一層有色涂敷材料施加在該層第二涂敷材料上；在一個(gè)步驟中固化第二涂敷材料和有色涂敷材料，以便獲得疊加在第一涂層上的 第二涂層以及疊加在第二涂層上的有色涂層，獲得的第二涂層的彈性模量高于第一涂層的 彈性模量，且低于有色涂層的彈性模量。對(duì)于本說(shuō)明書(shū)和下面的權(quán)利要求，除非另外說(shuō)明，表示量、數(shù)量、百分?jǐn)?shù)等的所有 數(shù)字在所有情況下都應(yīng)當(dāng)理解為由術(shù)語(yǔ)“大約”進(jìn)行變化。還有，所有范圍都包括所公開(kāi)的 最大點(diǎn)和最小點(diǎn)的任意組合，并包括其中的任意中間范圍，它們可以特別指出或者不指出。對(duì)于本發(fā)明，采用以下定義?！肮獠▽?dǎo)”:光纖的玻璃部分，包括由覆層包圍的芯?！肮袒崩缤ㄟ^(guò)聚合物鏈的交聯(lián)而使得聚合物材料硬化，通過(guò)輻射源例如紫外 線(xiàn)輻射、電子束(EB)或熱來(lái)進(jìn)行?！皬椥阅Ａ俊?也稱(chēng)為“楊氏模量”，或以符號(hào)‘ ”表示)表示為當(dāng)相反力沿軸線(xiàn) 施加時(shí)物體將沿該軸線(xiàn)變形的拉伸彈性或趨勢(shì)，它定義為拉應(yīng)力與拉伸應(yīng)變的比(E= α/ε?！皾竦脑诟傻纳厦妗钡姆椒ǘ鄠€(gè)涂層沉積，其中，成液體形式的第一涂敷材料施加 在光波導(dǎo)上，然后該涂覆的光波導(dǎo)經(jīng)過(guò)固化階段，從而使第一涂敷材料暴露于輻射能量中 以便固化(和硬化)。然后，第二涂敷材料以液體形式施加在光纖的固化第一涂層上面。涂 覆的光纖再次經(jīng)過(guò)固化階段，其中，第二涂敷材料暴露于輻射能量中以便固化(和硬化)?！皾竦脑跐竦纳厦妗钡姆椒ǘ鄠€(gè)涂層沉積，其中，成液體形式的第一材料施加在光 波導(dǎo)上，隨后施加也成液體形式的第二涂敷材料，而在施加第一涂敷材料和施加第二涂敷 材料之間基本不插入固化階段。第一涂層和第二涂層通過(guò)第一涂敷材料和第二涂敷材料的 同時(shí)固化而形成。也可選擇，本發(fā)明的方法包括在施加有色涂敷材料層之前加熱第二涂敷材料層的 步驟。這能夠更好地控制光纖直徑。所述加熱可以通過(guò)暴露于輻射能量中來(lái)進(jìn)行，該輻射 能量例如通過(guò)紅外線(xiàn)(IR)源或UV源來(lái)產(chǎn)生；在后一種情況下，第二層在施加第三有色層之 前的可能固化水平應(yīng)當(dāng)在任何情況下都這樣以保證由于在有色材料的固化過(guò)程中通過(guò)有色材料過(guò)濾的輻射引起的附加固化使得第二層的固化度達(dá)到90%至96%。 獲得固化度應(yīng)當(dāng)為第二層材料的彈性模量的值優(yōu)選是等于或低于100%固化的所 述材料的彈性模量值的1%。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易知道材料在100%固化后的彈性 模量值，例如通過(guò)測(cè)試或通過(guò)市場(chǎng)上的涂敷材料的技術(shù)資料。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在固化度低于90%的涂層中，在光纖使用壽命中產(chǎn)生尺寸變化，例 如直徑改變。這種現(xiàn)象可能是由于未反應(yīng)的種類(lèi)朝著相鄰層移動(dòng)。優(yōu)選是，本發(fā)明的方法包括在有色涂敷材料固化過(guò)程中使得第二涂層固化至小于 96%的固化度。優(yōu)選是，本發(fā)明的方法包括在有色涂敷材料固化過(guò)程中使得第二涂層固化至高于 大約90%的固化度。優(yōu)選是，本發(fā)明的方法包括使得第二涂層固化至這樣的固化度，它對(duì)應(yīng)的彈性模 量比在最終光纖中的有色涂層的彈性模量低10%至50%。在另一方面，本發(fā)明涉及一種光纖，它包括光波導(dǎo)；一層第一涂敷材料，該層第一涂敷材料包圍光波導(dǎo)；一層第二涂敷材料，該層第二涂敷材料包圍該層第一涂敷材料；以及一層有色涂敷材料，該層有色涂敷材料包圍該層第二涂敷材料，其中所述第一、第二和有色涂敷材料具有隨著離開(kāi)光波導(dǎo)而增加的彈性模量值；所述有色涂敷材料具有500-1000MPa的彈性模量；所述第二涂敷材料的彈性模量比有色涂敷材料的彈性模量低10%至50% ；以及該層第二涂敷材料的固化百分?jǐn)?shù)低于96%。優(yōu)選是，該層第二涂敷材料固化百分?jǐn)?shù)等于或高于90%。優(yōu)選是，該層第一涂敷材料的彈性模量為從1至2MPa。優(yōu)選是，所述光波導(dǎo)的直徑為大約125 μ m。優(yōu)選是，該層第一涂敷材料的厚度為從30至35 μ m。優(yōu)選是，該層第二涂敷材料的厚度為從20至35 μ m。優(yōu)選是，該層有色涂敷材料的厚度適合提供機(jī)械阻力。而且，有色涂敷材料具有屏蔽效果，該屏蔽效果取決于該層的厚度。該層有色涂 敷材料的厚度可以根據(jù)包含于其中的著色劑的功能來(lái)選擇。考慮到光譜吸收，一些著色劑 (例如黑色和白色)使得有色層具有比其它著色劑(例如黃色)更高的屏蔽能力。例如，一 層黑色_有色的涂敷材料的厚度可以小于一層黃色_有色的涂敷材料的厚度，但是對(duì)第二 涂敷材料的固化有基本相同的屏蔽效果。優(yōu)選是，該層有色涂敷材料的厚度為10至15 μ m。優(yōu)選是，第二涂敷材料基本與有色涂敷材料相同，有色涂敷材料的區(qū)別在于它包 含著色劑。優(yōu)選是，第二和有色涂敷材料包含基本相同種類(lèi)的至少一種改良劑，例如填料、交 聯(lián)劑、聚合物鏈轉(zhuǎn)移劑、光引發(fā)劑以及它們的組合。優(yōu)選是，所述至少一種改良劑以基本相 同量包含于第二和有色涂敷材料中。對(duì)于第二層和有色層使用相同涂敷材料將保證在具有上述優(yōu)點(diǎn)的兩層之間的良好界面特征。從操作性的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)于第二層和有色層使用相同涂敷材料將容易進(jìn)行處
理。
本發(fā)明的光纖優(yōu)選是用于提供光纖帶。在還一方面，本發(fā)明涉及一種用于從玻璃預(yù)制坯開(kāi)始制成光纖的裝置，所述裝置 包括第一施加器裝置，用于將一層第一涂敷材料施加在從所述玻璃預(yù)制坯獲得的光波 導(dǎo)上；第一固化裝置，用于使得該層第一涂敷材料固化；第二施加器裝置，用于將一層第二涂敷材料施加在由固化裝置固化的該層第一涂 敷材料上以及將一層有色涂敷材料施加在該層第二涂敷材料上；以及第二固化裝置，該第二固化裝置用于提供一定量的輻射能量，以便至少使得該層 有色涂敷材料固化。根據(jù)本發(fā)明由固化裝置提供的輻射能量的量將考慮以下參數(shù)來(lái)選擇，該參數(shù)例如 拉制速度、第二涂層和有色涂層的化學(xué)組分、在有色涂敷材料中的著色劑的吸收性、有色涂 層的厚度、合適的層固化度。優(yōu)選是，裝置還包括加熱裝置，用于在施加該層有色涂敷材料之前加熱該層第二 涂敷材料。該加熱裝置可以包括第三固化裝置。裝置還包括在所述第一施加器裝置之前的第一直徑測(cè)量裝置、和/或在第一施加 器裝置之后和在第二施加器裝置之前的第二直徑測(cè)量裝置、和/或在加熱裝置之后和在所 述第二固化裝置之前的第三直徑測(cè)量裝置、和/或所述第二固化裝置之后的第四直徑測(cè)量
直ο根據(jù)本發(fā)明制造的光纖是三涂層光纖。該光纖在打開(kāi)、處理和水中老化方面有良 好的纖維性能，且表示了至少與現(xiàn)有技術(shù)相等的微彎曲性能。并不局限于特殊原理，可以認(rèn) 為所述性能可能由于該層有色涂敷材料用作阻止固化輻射的屏蔽。因此，與兩層涂層的情 況相比，該層第二涂敷材料受到更少輻射能量。該層第二涂敷材料即使在由與有色涂敷材 料相同的材料形成時(shí)也在固化后有更低的模量。


通過(guò)參考附圖閱讀下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明將更好地理解本發(fā)明的特征 和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例只是非限定實(shí)例，附圖中圖1示意表示了用于通過(guò)本發(fā)明的方法制造光纖的本發(fā)明實(shí)施例的裝置；圖2示意表示了通過(guò)本發(fā)明方法獲得的光纖沿與光纖軸線(xiàn)垂直的平面的剖視圖； 以及圖3是表示本發(fā)明實(shí)施例的光纖的光纖損失(衰減，縱坐標(biāo))與一層第二涂敷材 料的彈性模量(橫坐標(biāo))的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，圖1中示意表示了本發(fā)明實(shí)施例的裝置100，用于通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的方法來(lái)制造三層涂層的光纖200。特別是，圖1的裝置100為豎直拉制裝置，用于安裝在光纖拉制塔中，適用于三層 光纖的全部三層都為濕的在干的上面。應(yīng)當(dāng)指出，也可以有不同裝置布局，例如適用于三層 都為濕的在濕的上面或者為濕的在濕的上面/濕的在干的上面的混合。拉制塔和濕的在濕 的上面或濕的在干的上面的樹(shù)脂施加器自身為已知的，將不再詳細(xì)介紹。 玻璃預(yù)制坯105在爐110中進(jìn)行拉制，以便獲得光纖200的光波導(dǎo)。光纖200通 過(guò)牽引機(jī)120而向下。在拉制過(guò)程中，光纖200的直徑在爐110的出口處通過(guò)第一測(cè)量裝 置125來(lái)測(cè)量。當(dāng)偏離目標(biāo)直徑值(例如125 μ m)時(shí)，第一測(cè)量裝置125可以向牽引機(jī)120 發(fā)送信號(hào)，該牽引機(jī)120可以合適地改變它的轉(zhuǎn)速。然后，使得光纖200通過(guò)冷卻管130，它在該冷卻管130處冷卻，以便達(dá)到例如低 于50°C的溫度，然后使它通過(guò)第一施加器裝置135，該第一施加器裝置135有施加器染料 (dye)，用于在玻璃光纖200上施加一層第一涂敷材料，特別是，該層第一涂敷材料可以以 粘性樹(shù)脂的形式來(lái)施加。然后，使得由一層第一涂敷材料涂覆的光纖200通過(guò)第一固化裝置140，例如UV燈 或UV燈的系統(tǒng)，該第一固化裝置140用于進(jìn)行第一涂敷材料的固化；固化度取決于由固化 裝置140照射的UV功率和/或光纖拉制速度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵陔S后的制造步驟(后面將 介紹)中第一涂敷材料可以接收附加劑量的UV功率，因此，第一涂敷材料通過(guò)暴露于由第 一固化裝置140提供的UV功率而進(jìn)行的固化并不必須完全。 第一固化裝置140可以包括1至4個(gè)UV燈，該UV燈每燈提供45W/cm2至150W/cm2 的輻射能量。在第一UV固化裝置140的下游，涂覆有一層第一涂敷材料的光纖的直徑可以由第 二測(cè)量裝置145來(lái)測(cè)量。測(cè)量的直徑值可以用于確定光纖200的直徑是正確的。當(dāng)測(cè)量的 直徑值與目標(biāo)直徑值偏離太大時(shí)，可以廢棄光纖；也可選擇，測(cè)量的直徑值可以用作給冷卻 管130的反饋，以便改變光纖200進(jìn)入第一施加器裝置135的染料中的溫度。光纖200可以 拖曳的粘性樹(shù)脂的量(也就是第一涂層的厚度)取決于染料幾何形狀以及進(jìn)入的光纖200 的溫度(相對(duì)于粘性樹(shù)脂的溫度)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在制造處理結(jié)束時(shí)測(cè)量光纖200的各層的直 徑可能很困難，因此優(yōu)選是可以在制造過(guò)程中測(cè)量組成光纖200的一層或多層的直徑。然后，光纖200經(jīng)過(guò)第二施加器裝置150，該第二施加器裝置150有施加器染料，該 施加器染料布置成將一層第二涂敷材料施加在(由第一涂層覆蓋的)光纖上；特別是，第二 涂敷材料以粘性樹(shù)脂的形式來(lái)施加。然后，涂覆有第一和第二涂敷材料層的光纖的直徑可以由第三測(cè)量裝置160來(lái)測(cè) 量。與第二測(cè)量裝置類(lèi)似，由第三測(cè)量裝置160測(cè)量的直徑值可以用于確定光纖200的直 徑是正確的；當(dāng)測(cè)量的直徑值偏離目標(biāo)直徑值太大時(shí)，光纖可以廢棄；也可選擇，測(cè)量的直 徑值可以用作給冷卻管130的反饋，以便改變光纖進(jìn)入第一施加器裝置135的染料中的溫度。最后，使得光纖200通入第三施加器裝置165，該第三施加器裝置165有施加器染 料，用于將第三層有色涂敷材料施加在由第一和第二涂敷材料覆蓋的光纖上。有色涂敷材 料可以為粘性樹(shù)脂的形式，并包括著色劑，該著色劑的類(lèi)型和量都適合獲得具有合適外部 顏色的光纖。
有色涂敷材料可以為與第二涂敷材料相同的材料，與它的區(qū)別在于存在著色劑； 通常，有色涂敷材料可以為與第二涂敷材料化學(xué)相容的材料。著色劑可以為無(wú)機(jī)顏料，或者更通常，可以為相對(duì)于有色涂層的其它化學(xué)組分化 學(xué)惰性的顏料。然后，使得光纖200通過(guò)第二固化裝置170，例如UV燈或燈的系統(tǒng)，它用于使得形 成有色涂層材料的粘性樹(shù)脂固化，固化度取決于由第二固化裝置170照射的UV功率和/或 光纖拉制速度。第二固化裝置170可以包括1至6個(gè)UV燈，該UV燈提供每燈45W/cm2至150W/cm2 的輻射能量。
由于存在于有色涂敷材料中的著色劑，有色涂敷材料用作UV輻射的屏蔽。因此， 第二固化裝置170對(duì)形成第二涂敷材料的樹(shù)脂的固化的貢獻(xiàn)取決于有色涂敷材料的特征、 它的UV輻射屏蔽能力，在任何情況下，形成第二涂敷材料的樹(shù)脂通過(guò)由第二固化裝置170 產(chǎn)生的UV輻射而引起的固化度與當(dāng)沒(méi)有有色涂敷材料時(shí)應(yīng)該獲得的固化度相比降低。然后，涂覆有三層的光纖的直徑由第四測(cè)量裝置175來(lái)測(cè)量。與第二和第三測(cè)量 裝置(145、160)類(lèi)似，由第四測(cè)量裝置175測(cè)量的光纖直徑值可以用于確定光纖200的直 徑是正確的；當(dāng)測(cè)量的直徑值偏離目標(biāo)直徑值太大時(shí)，可以廢棄光纖；也可選擇，測(cè)量的直 徑值可以用作給冷卻管130的反饋，以便改變光纖進(jìn)入第一施加器裝置135的染料中的溫 度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在離開(kāi)第二施加器裝置150之后，使得光纖通過(guò)裝置180， 例如第三固化裝置，例如UV燈或燈的系統(tǒng)，用于使得形成第二涂敷材料的粘性樹(shù)脂固化至 特定程度，這取決于由裝置180照射的UV功率和/或光纖拉制速度，在這種情況下，第二 UV 燈或燈系統(tǒng)170對(duì)形成第二涂敷材料的樹(shù)脂的固化的貢獻(xiàn)可以降低或者甚至可忽略。優(yōu)選 是在施加有色涂敷材料層之前使得形成第二涂敷材料的粘性樹(shù)脂暴露于UV輻射將使得第 二涂敷材料加熱，這能夠更好地控制光纖的最終直徑。由裝置180照射的UV功率也可以使 得形成第一涂敷材料的樹(shù)脂的固化水平提高。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，除了第三固化裝 置或者代替第三固化裝置，裝置180還可以包括加熱裝置例如IR源，用于加熱第二涂敷材 料。裝置180可以包括1至2個(gè)UV燈，該UV燈提供每燈5W/cm2至40W/cm2的輻射能量。圖2示意表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的光纖200的剖視圖，該剖視圖沿 與光纖軸線(xiàn)垂直的平面形成。在圖中，光纖200的玻璃光波導(dǎo)(包括芯和覆層)用205表 示，第一涂敷材料層用210表示，第二涂敷材料層用215表示，有色涂敷材料層用220表示。光波導(dǎo)205例如可以有大約125μπι的標(biāo)準(zhǔn)直徑(用于通信用途的光纖的標(biāo)準(zhǔn) 值)。第一涂敷材料層210在光纖的使用溫度范圍內(nèi)(例如從-30°C至60°C)具有相對(duì) 較低的彈性模量，例如大約l_2MPa。第一涂敷材料層210的厚度可以為從30至35 μ m。第二涂敷材料層215可以有中間彈性模量，比第一涂敷材料層210的彈性模量更 高，且比有色涂敷材料層220的彈性模量更低。優(yōu)選是，層215的厚度為從20至30 μ m。 優(yōu)選是，層215的材料具有小于96%的固化度。優(yōu)選是，第二層215的材料的固化度高于90%，以避免未反應(yīng)種類(lèi)的可能移動(dòng)，該移動(dòng)可以導(dǎo)致涂層厚度變化。有色涂敷材料層220可以有相對(duì)較高的彈性模量，比第二涂敷材料層215的彈性 模量更高，例如從500至lOOOMPa。優(yōu)選是，層220的厚度為大約10-15 u m。優(yōu)選是，第二 涂敷材料的第二層215的彈性模量比有色涂敷材料的彈性模量低大約10-50%。用于有色 涂層的材料(例如樹(shù)脂)可以有基本上與第二涂敷材料相同的化學(xué)組分，并包含著色劑。光纖200的外徑可以在245至255 iim的范圍內(nèi)。用于任意第一、第二和有色涂敷材料的樹(shù)脂可以為US6797740中所述的樹(shù)脂。使 用的著色劑的量可以根據(jù)涂層的厚度來(lái)選擇，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。由于徑向增加的彈性模量，根據(jù)本發(fā)明制造的光纖表現(xiàn)了與已知光纖相比等效或 者甚至提高的防微彎曲性。第二涂敷材料層并不是提供光纖的機(jī)械阻力的主要元件，因此 它可以有比有色涂層更低的彈性模量。而且，有色外部層使得光纖能夠在多光纖光纜中進(jìn)行識(shí)別，而不需要在光纜廠中 進(jìn)行光纖著色的進(jìn)一步處理步驟。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在類(lèi)似于前述裝置100的拉制裝置中，具有階躍折射率型面的玻璃預(yù)制坯以20m/ s進(jìn)行拉制。預(yù)制坯選擇為在模式域直徑(MFD)和截?cái)嗖ㄩL(zhǎng)之間有較大比率(所述比率在下 文中也稱(chēng)為“MAC”)的，以便強(qiáng)調(diào)微彎曲靈敏性。所形成的光纖具有平均MFD = 9. 31 y m(在 1310nm的波長(zhǎng))，光纜截?cái)嗖ㄩL(zhǎng)為1138nm，平均MAC為8. 18。兩個(gè)具有125 iim直徑的光波導(dǎo)涂覆有第一涂敷材料(DeSolite 6Dl-78，由DSM Desotech 出售)、第二涂敷材料(DeSolite 3471-2-136，由 DSM Desotech 出售)和第 三有色材料(DeSolite 952-014，也就是DeSolite 3471-2-136加綠色著色劑，由DSM Desotech出售)，所述材料的施加厚度值在表I中表示。表I 在表I中，UV功率表示為燈數(shù)X各燈輻射功率的百分?jǐn)?shù)(100%= 93ff/cm2)。對(duì) 比實(shí)例1的第一和第二涂層在施加第三有色層之前接收了一定量輻射，以便固化材料(濕 的在干的上面的方法)。本發(fā)明的實(shí)例2的第二層接收大約23W/cm2的輻射量，以便使得固化度小于90%， 從而留下未固化的材料。本發(fā)明的對(duì)比實(shí)例1和實(shí)例2的微彎曲靈敏性將在室溫下通過(guò)可展開(kāi)線(xiàn)軸根據(jù) IEC62-221 IR3 Ed. 1來(lái)測(cè)試。結(jié)果在下面的表II中表示。表II 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例2與標(biāo)準(zhǔn)雙層光纖(對(duì)比實(shí)例1)相比具有明顯更低的微彎曲 靈敏性。例如在 F. Cocchini 等的 Journal of LightwaveTechn. 13 (1995)，1706 頁(yè)中說(shuō)明了 微彎曲靈敏性與涂層模量的關(guān)系曲線(xiàn)(該涂層模量又依賴(lài)涂敷材料的固化度)。稍微按壓 在外部粗糙表面上的光纖的衰減增加與比率D/H2成正比，如下面的方程中所示。其中，D是涂敷系統(tǒng)的橫向剛性(MPa)，H是扭曲剛性(MPa. mm4)。在雙涂層的情況 下，扭曲剛性H定義為
)五2方程 2其中，項(xiàng)Ei是模量，項(xiàng)Ri是各部件的半徑，且對(duì)于玻璃芯，i = 0 ；對(duì)于內(nèi)部涂層， i = 1 ；而對(duì)于外部涂層，i = 2。雙涂敷系統(tǒng)上的橫向剛性關(guān)系式可以表示為 作為第二涂敷材料的模量的函數(shù)，微彎曲而增加的損失沒(méi)有較大變化。在本發(fā)明的涂敷系統(tǒng)中，第三項(xiàng)Ji (R34_R22)E3必須加至方程2，因?yàn)榈谌猩珜拥?
厚度是相關(guān)的。對(duì)于方程3，項(xiàng)& ^―^應(yīng)當(dāng)加入。在這種假設(shè)中，由于微彎曲而引起的
附加損失作為第二涂敷材料的模量的函數(shù)(在低于700MPa的區(qū)域內(nèi))而降低。這在圖3中 表示(假定對(duì)于各項(xiàng)有以下值:2R0 = 12511111,2^ = 190um,2R2 = 245 u m, 2R3 = 250 u m, E0 = 7200010^』=lMPa，E3 = lOOOMPa)。縱坐標(biāo)中的衰減表示為1/MPa. mm8,因?yàn)楦鶕?jù)方 程1，它與比率D/H2成正比，且比例常數(shù)取決于波導(dǎo)的光學(xué)特征和橫向應(yīng)力強(qiáng)度。第二涂層 的彈性模量表示為logMPa。這里已經(jīng)參考本發(fā)明的一些示例和非限定實(shí)施例介紹了本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員 很容易知道，在不脫離附加權(quán)利要求確定的本發(fā)明范圍的情況下可以對(duì)所述實(shí)施例以及本 發(fā)明的可選實(shí)施例進(jìn)行多種變化。
1權(quán)利要求
一種用于制造光纖(200)的方法，該方法包括從玻璃預(yù)制坯(105)拉制光波導(dǎo)(205)；將一層第一涂敷材料施加在光波導(dǎo)(205)上；固化第一涂敷材料以便獲得第一涂層(210)；將一層第二涂敷材料施加在第一涂層(210)上；將一層有色涂敷材料施加在該層第二涂敷材料(215)上；在一個(gè)步驟中固化第二涂敷材料和有色涂敷材料，以便獲得疊加在第一涂層上的第二涂層(215)以及疊加在第二涂層(215)上的有色涂層(220)，獲得的第二涂層(215)的彈性模量高于第一涂層(210)的彈性模量，且低于有色涂層(220)的彈性模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在施加有色涂敷材料層(220)之前加熱第二涂敷材料層(215)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括 通過(guò)UV輻射來(lái)加熱所述涂敷材料(215)。
4.一種光纖，包括 光波導(dǎo)(200)；一層第一涂敷材料(210)，該層第一涂敷材料包圍光波導(dǎo)(205)； 一層第二涂敷材料(215)，該層第二涂敷材料包圍該層第一涂敷材料(210)；以及 一層有色涂敷材料(220)，該層有色涂敷材料包圍該層第二涂敷材料(215)，其中 所述第一、第二和有色涂敷材料具有隨著離開(kāi)光波導(dǎo)而增加的彈性模量值； 所述有色涂敷材料具有500-1000MPa的彈性模量；所述第二涂敷材料的彈性模量比有色涂敷材料的彈性模量低10%至50% ；以及 該層第二涂敷材料(215)的固化百分?jǐn)?shù)低于96%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖，其中該層第二涂敷材料(215)的固化百分?jǐn)?shù)等于或 高于90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖，其中該層第一涂敷材料(210)的彈性模量為從1至 2MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖，其中該層第一涂敷材料(210)的厚度為從30至 35 μ m0
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖，其中該層第二涂敷材料(215)的厚度為從20至 35 μ m0
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖，其中該層有色涂敷材料(220)的厚度為10至15μ m。
10.一種光纖帶，包括如權(quán)利要求4所述的光纖。
11.一種用于從玻璃預(yù)制坯(105)開(kāi)始制成光纖(200)的裝置，包括第一施加器裝置(135)，用于將一層第一涂敷材料(210)施加在從所述玻璃預(yù)制坯 (105)獲得的光波導(dǎo)(205)上；第一固化裝置(140)，用于使得該層第一涂敷材料(210)固化； 第二施加器裝置(150/165)，用于將一層第二涂敷材料(215)施加在由第一固化裝置 (140)固化的該層第一涂敷材料(210)上以及將一層有色涂敷材料(220)施加在該層第二 涂敷材料(215)上；以及第二固化裝置(170)，該第二固化裝置用于提供一定量的輻射能量，以便足以使得至少 該層有色涂敷材料(220)固化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括加熱裝置(180)，用于在施加該層有色涂敷 材料(220)之前加熱該層第二涂敷材料(215)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中該加熱裝置(180)包括第三固化裝置，用于至 少局部固化該層第二涂敷材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括在所述第一施加器裝置(135)之前的第一 直徑測(cè)量裝置(125)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括在第一施加器裝置(135)之后和在第二施 加器裝置(150)之前的第二直徑測(cè)量裝置(145)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括在加熱裝置(180)之后和在所述第二固化 裝置(170)之前的第三直徑測(cè)量裝置(160)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括所述第二固化裝置(170)之后的第四直徑 測(cè)量裝置(175)。
全文摘要
一種用于制造光纖(200)的方法，該方法包括從玻璃預(yù)制坯(105)拉制光波導(dǎo)(205)；將一層第一涂敷材料施加在光波導(dǎo)上；固化第一涂敷材料以便獲得第一涂層(210)；將一層第二涂敷材料施加在第一涂層上；將一層有色涂敷材料(220)施加在該層第二涂敷材料(215)上；在一個(gè)步驟中固化第二涂敷材料和有色涂敷材料，以便獲得疊加在第一涂層上的第二涂層(215)以及疊加在第二涂層(215)上的有色涂層(220)，獲得的第二涂層的彈性模量高于第一涂層的彈性模量，且低于有色涂層的彈性模量。還提供了光纖和用于制造該光纖的裝置。
文檔編號(hào)C03C25/10GK101848878SQ200780101437
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者A·斯基亞福, F·科基尼, G·加拉索, N·斯卡富羅 申請(qǐng)人:普睿司曼股份公司