一種耐高溫光纖的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種耐高溫光纖，涉及光纖制造領(lǐng)域，包括光纖本體和覆蓋于其上的涂層，所述光纖本體由內(nèi)至外覆有三層涂層，所述最外層的第三涂層為楊氏模量高于3GPa的聚酰亞胺，所述第一涂層為碳時(shí)，第二涂層為楊氏模量低于1GPa的聚酰亞胺；第一涂層為楊氏模量低于1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，第二涂層為楊氏模量高于1GPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂。本發(fā)明在高溫環(huán)境下比常規(guī)的雙涂層光纖具有更優(yōu)越的溫度性能、更好的衰減等傳輸特性，使光纖的整體特性滿(mǎn)足高溫環(huán)境的要求，最高耐溫達(dá)到350℃。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種耐高溫光纖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖制造領(lǐng)域，具體來(lái)講是一種耐高溫光纖。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常規(guī)光纖的涂層結(jié)構(gòu)普遍為雙涂層結(jié)構(gòu)，即分為緊挨石英光纖的內(nèi)涂層和包裹在內(nèi)涂層外的外涂層，一般內(nèi)涂層為較軟材質(zhì)的材料，外涂層為較硬材質(zhì)的材料。當(dāng)光纖受到外力作用時(shí)，較硬的外層首先起到抵抗外力的作用，然后較軟的內(nèi)層緩沖外力?，F(xiàn)在主流光纖所用的光纖涂層的材料均為聚丙烯酸樹(shù)脂，內(nèi)涂層和外涂層的區(qū)別只是部分成分不一樣，這樣做的好處是內(nèi)涂層材料和外涂層材料可以較好的結(jié)合在一起，而不會(huì)輕易脫離開(kāi)來(lái)。這樣的涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在當(dāng)前的常規(guī)通信使用環(huán)境下可以保證光纖有較長(zhǎng)的使用壽命。這種環(huán)境下，光纖處于較平緩的狀態(tài)，受力較小，環(huán)境溫度控制在-40?60°C之間，濕度也較小。
[0003]但是，當(dāng)使用環(huán)境為較為特殊的或較為惡劣的環(huán)境時(shí)，這種雙涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則存在可靠性下降、光纖性能變差、甚至無(wú)法使用的現(xiàn)象。在有些應(yīng)用場(chǎng)合，例如油井勘探等高溫環(huán)境也開(kāi)始用到光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，但是常規(guī)涂層適應(yīng)的最高溫度到85°C，如果使用金屬涂層直接涂覆，一方面光纖的衰減等性能將會(huì)受到很大影響，而且涂覆層也存在難以剝離造成使用困難等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫光纖，使光纖的整體特性滿(mǎn)足高溫環(huán)境的要求。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種耐高溫光纖，包括光纖本體和覆蓋于其上的涂層，所述光纖本體由內(nèi)至外覆有三層涂層，所述最外層的第三涂層為楊氏模量高于3GPa的聚酰亞胺，所述第一涂層為碳時(shí)，第二涂層為楊氏模量低于IGPa的聚酰亞胺；第一涂層為楊氏模量低于1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，第二涂層為楊氏模量高于IGPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一涂層為碳時(shí)，第一涂層的厚度為3nm ;第二涂層厚度為20 μ m?35 μ m ;第三涂層厚度為25 μ m?45 μ m。
[0007]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述耐高溫光纖的動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)達(dá)到151,光纖1550nm衰減為0.210dB/km，最高耐溫溫度達(dá)到350°C。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一涂層為碳時(shí)，通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積裝置沉積第一涂層，再通過(guò)密封壓力涂覆法涂覆第二涂層，使用此外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)后，再次通過(guò)密封壓力涂覆法涂覆第三涂層，同樣使用紫外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一涂層2為碳，第二涂層3為楊氏模量0.SGPa的聚酰亞胺，第三涂層4為楊氏模量3.5GPa的聚酰亞胺。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一涂層為楊氏模量低于1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，第一涂層的厚度為20 μ m?30 μ m ;第二涂層厚度為20 μ m?35 μ m ;第三涂層厚度為10 μ m ?30 μ m0
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述耐高溫光纖1550nm衰減為0.190dB/km，在最小彎曲半徑達(dá)到15mm時(shí)，1550nm附加損耗小于0.1dB,最高耐溫溫度達(dá)到350°C。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一涂層為楊氏模量低于1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，通過(guò)密封壓力涂覆法將第一涂層和第二涂層一起涂覆，再用紫外光將兩道涂層一起由液態(tài)固化為固態(tài)；涂覆第三涂層，再使用紫外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一涂層為楊氏模量1.2MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂，第二涂層為楊氏模量IlOOMPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂，第三涂層為楊氏模量4.0GPa的聚酰亞胺。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:所述耐高溫光纖具有三層涂層，在高溫環(huán)境下比常規(guī)的雙涂層光纖具有更優(yōu)越的溫度性能、更好的衰減等傳輸特性，使光纖的整體特性滿(mǎn)足高溫環(huán)境的要求，最高耐溫達(dá)到350°C。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為發(fā)明耐高溫光纖的端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:
[0017]光纖本體I，第一涂層2，第二涂層3，第三涂層4。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明耐高溫光纖，包括光纖本體I和覆蓋于其上的三層涂層，所述光纖本體I由內(nèi)至外最外層的第三涂層4為楊氏模量高于3GPa的聚酰亞胺，所述第一涂層2為碳時(shí)，第二涂層3為楊氏模量低于IGPa的聚酰亞胺；第一涂層2為楊氏模量低于1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，第二涂層3為楊氏模量高于IGPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]所述第一涂層2為碳，其厚度為3nm ;第二涂層3為楊氏模量0.8GPa的聚酰亞胺，厚度為20 μ m?35 μ m ;第三涂層4為楊氏模量3.5GPa的聚酰亞胺，厚度為25 μ m?45 μ m。
[0022]本實(shí)施例耐高溫光纖形成方法為:首先利用高溫爐將石英棒熔融拉制成光纖本體1，并通過(guò)緊挨高溫爐下?tīng)t口布置的等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，在其表面沉積3nm厚度的碳層，為第一涂層2。然后采用干+濕法涂覆另外兩層涂層，先利用密封壓力涂覆法涂覆第二涂層3，使用紫外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)；然后再次通過(guò)密封壓力涂覆法涂覆第三涂層4，同樣使用紫外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)。
[0023]由于所采用的碳元素與光纖本體I的硅元素為同族元素，并且為同族元素中原子量最小的元素，因此采用其涂覆在光纖本體I的表面時(shí)，其可以將光纖本體I表面斷裂的硅氧鍵很容易的結(jié)合起來(lái)，起到“愈合”作用，同時(shí)碳的結(jié)晶體具有很高的硬度，可以有效避免光纖經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度的金屬模具時(shí)被擦傷，另外，碳具有良好的阻水性能，可以適應(yīng)大部分應(yīng)用環(huán)境。但碳涂覆光纖本體I會(huì)表現(xiàn)有一定的親氧特性，因此，其外仍需涂覆具有極強(qiáng)阻氧性能的兩層聚酰亞胺雙進(jìn)行保護(hù)。本實(shí)施例中，耐高溫光纖動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)達(dá)到151，光纖1550nm衰減為0.210dB/km，可長(zhǎng)期耐溫達(dá)到350度，短時(shí)耐溫達(dá)到450°C。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]第一涂層2為楊氏模量1.2MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂，其厚度為20 μ m?30 μ m ;第二涂層3為楊氏模量IlOOMPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂，厚度為20 μ m?35 μ m ;第三涂層4為楊氏模量4.0GPa的聚酰亞胺，厚度為10 μ m?30 μ m。
[0026]本實(shí)施例耐高溫光纖形成方法為:首先利用高溫爐將石英棒熔融拉制成光纖本體1，光纖直徑為125微米，然后采用濕濕法涂第一涂層2和第二涂層3，通過(guò)密封壓力涂覆法將第一涂層2和第二涂層3 —起涂覆，再用紫外光將兩道涂層一起由液態(tài)固化為固態(tài)，其中楊氏模量1.2MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂為第一涂層2，楊氏模量IlOOMPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂為第二涂層3 ;利用密封壓力涂覆法涂覆第三涂層4，再使用紫外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)。
[0027]第一涂層2使用楊氏模量為1.1MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在零下43°C，當(dāng)溫度升高時(shí)，如果不與外界含氧空氣接觸，則性能將保持溫度；第二涂層3使用的為耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂(楊氏模量llOOMPa)，其最高溫度可達(dá)350°C，長(zhǎng)期穩(wěn)定溫度達(dá)到200°C，其隨溫度的上升，會(huì)有一定的揮發(fā)物散發(fā)出去，溫度越高，散發(fā)越明顯；因此在第二涂層3外涂覆了聚酰亞胺作為第三涂層4。楊氏模量達(dá)到3GPa以上的聚酰亞胺具有長(zhǎng)期耐溫達(dá)到350°C，短時(shí)耐溫達(dá)到450°C的良好溫度性能。因此，當(dāng)?shù)谌繉?使用了楊氏模量4.0GPa的聚酰亞胺后，第二涂層3的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂將能受到充分的保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)良好的高溫工作性能。
[0028]所述三層涂層的耐高溫光纖性能可完全滿(mǎn)足G.652D光纖的各項(xiàng)要求，光纖1550nm衰減可達(dá)到0.190dB/km,同時(shí)其在最小彎曲半徑達(dá)到15mm時(shí)，1550nm附加損耗小于
0.ldB，其長(zhǎng)期耐溫達(dá)到200度以上，短時(shí)耐溫可達(dá)到350度以上。本實(shí)施耐高溫光纖具有與常規(guī)G.652D單模光纖一致的衰減性能，根據(jù)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)達(dá)到G.657A1標(biāo)準(zhǔn)的抗彎性能，同時(shí)其工作溫度遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)單模光纖的最高不超過(guò)85°C的溫度范圍，達(dá)到至少200°C，短時(shí)最高可達(dá)350°C的溫度范圍，從而可以滿(mǎn)足有些特殊傳感探測(cè)領(lǐng)域?qū)ο鄳?yīng)的光纖性能的要求。
[0029]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫光纖，包括光纖本體和覆蓋于其上的涂層，其特征在于:所述光纖本體由內(nèi)至外覆有三層涂層，所述最外層的第三涂層為楊氏模量高于3GPa的聚酰亞胺，所述第一涂層為碳時(shí)，第二涂層為楊氏模量低于IGPa的聚酰亞胺；第一涂層為楊氏模量低于1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，第二涂層為楊氏模量高于IGPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂。
2.如權(quán)利要求1所述的耐高溫光纖，其特征在于:所述第一涂層為碳時(shí)，第一涂層的厚度為3nm ;第二涂層厚度為20 μ m?35 μ m ;第三涂層厚度為25 μ m?45 μ m。
3.如權(quán)利要求2所述的耐高溫光纖，其特征在于:所述耐高溫光纖的動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)達(dá)到151，光纖1550nm衰減為0.210dB/km，最高耐溫溫度達(dá)到350°C。
4.如權(quán)利要求1或2所述的耐高溫光纖，其特征在于:所述第一涂層為碳時(shí)，通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積裝置沉積第一涂層，再通過(guò)密封壓力涂覆法涂覆第二涂層，使用此外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)后，再次通過(guò)密封壓力涂覆法涂覆第三涂層，同樣使用紫外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的耐高溫光纖，其特征在于:所述第一涂層2為碳，第二涂層3為楊氏模量0.8GPa的聚酰亞胺，第三涂層4為楊氏模量3.5GPa的聚酰亞胺。
6.如權(quán)利要求1所述的耐高溫光纖，其特征在于:所述第一涂層為楊氏模量低于1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，第一涂層的厚度為20 μ m?30 μ m ;第二涂層厚度為20 μ m?35 μ m ;第三涂層厚度為10 μ m?30 μ m。
7.如權(quán)利要求6所述的耐高溫光纖，其特征在于:所述耐高溫光纖1550nm衰減為.0.190dB/km ;在最小彎曲半徑達(dá)到15mm時(shí)，1550nm附加損耗小于0.1dB,最高耐溫溫度達(dá)到350。。。
8.如權(quán)利要求1或6所述的耐高溫光纖,其特征在于:所述第一涂層為楊氏模量低于.1.5MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，通過(guò)密封壓力涂覆法將第一涂層和第二涂層一起涂覆，再用紫外光將兩道涂層一起由液態(tài)固化為固態(tài)；涂覆第三涂層，再使用紫外光將其由液態(tài)固化為固態(tài)。
9.如權(quán)利要求1或6所述的耐高溫光纖，其特征在于:所述第一涂層為楊氏模量.1.2MPa的聚丙烯酸樹(shù)脂，第二涂層為楊氏模量IlOOMPa的耐高溫聚丙烯酸樹(shù)脂，第三涂層為楊氏模量4.0GPa的聚酰亞胺。
【文檔編號(hào)】G02B6/02GK103777269SQ201410017136
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】羅文勇, 李詩(shī)愈, 陳偉, 柯一禮, 杜城, 張濤, 莫琦, 胡福明 申請(qǐng)人:烽火通信科技股份有限公司