CN102122024A - 光学纤维 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学纤维，包括：玻璃纤维结构；第一套层，由软固化树脂制成，并直接覆盖所述玻璃纤维结构的外表面；和第二套层，由硬固化树脂制成，并通过所述第一套层覆盖所述玻璃纤维结构的外表面，其中选择所述玻璃纤维结构的机械因素、所述第一套层的机械因素以及所述第二套层的机械因素，使得所述第一套层的杨氏模量大于在UV固化树脂的树脂温度从硬UV固化树脂开始硬化时的温度大幅度降至硬化结束时的温度时施加于所述第一套层的平均张应力(σr+σθ+σz)/3。

Description

光学纤维

技术领域

本发明涉及具有第一套层和第二套层的光纤和光缆。

背景技术

通常而言，光纤包括：玻璃纤维结构(裸光纤)；第一套层，直接覆盖玻璃纤维结构的外表面；和第二套层，通过第一套层覆盖玻璃纤维结构的外表面。

第一套层由软UV固化树脂制成，而第二套层由硬UV固化树脂制成。这是因为当向光纤施加外力时，整个光纤的变形由第二套层抑制，而第一套层用于抑制在第二套层的抑制之后残留的小的变形，以保护玻璃纤维结构免受外力。

当UV固化树脂的树脂温度从硬UV固化树脂开始变硬时的温度大幅度降至硬化结束时的温度时，第一套层趋向于在三维方向上发生热缩。由于第一套层的三维热缩被限制在玻璃纤维结构和第二套层之间，所以第一套层在三维方向受到均一的张应力。在这种情况下，尽管环境温度可能发生变化，但第一套层不仅在硬化结束时，而且在硬化结束之后都受到张应力。

因此，如果玻璃纤维结构的机械因素、第一套层的机械因素以及第二套层的机械因素不适当，则在硬化结束后，施加于第一套层的三维张应力的平均张应力超过预定的破坏应力，从而导致第一套层出现空隙或裂缝。因此第一套层对玻璃纤维结构的支持条件变得不稳定，从而发生玻璃纤维结构的微小弯曲，引起传输损耗以及光纤质量下降。

发明内容

为了解决上述弊端，本发明提供一种光纤，包括：玻璃纤维结构；第一套层，由软固化树脂制成，并直接覆盖所述玻璃纤维结构的外表面；和第二套层，由硬固化树脂制成，并通过所述第一套层覆盖所述玻璃纤维结构的外表面，其中选择所述玻璃纤维结构的机械因素、所述第一套层的机械因素以及所述第二套层的机械因素，使得所述第一套层的杨氏模量大于在UV固化树脂的树脂温度从硬UV固化树脂开始硬化时的温度大幅度降至硬化结束时的温度时施加于所述第一套层的平均张应力(σr+σθ+σz)/3。

其中，所述的光纤中所述玻璃纤维结构的机械因素包括所述玻璃纤维结构的半径；所述第一套层的机械因素包括所述第一套层的外半径、所述软UV固化树脂的杨氏模量、热胀系数和泊松比；以及所述第二套层的机械因素包括所述第二套层的外半径、所述硬UV固化树脂的杨氏模量、热胀系数和泊松比。

其中，所述的光纤中所述软固化树脂是软UV固化树脂，而所述硬固化树脂是硬UV固化树脂。

附图说明

图1：本发明光学纤维结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明实施例的光纤1包括：玻璃纤维结构3；第一套层5，直接覆盖玻璃纤维结构3的外表面；和第二套层7，通过第一套层5覆盖玻璃纤维结构3的外表面。在这种情况下，第一套层5由软UV固化树脂制成，而第二套层7由硬UV固化树脂制成。

同时，通过将UV固化树脂和适当的添加剂，如photo initiators，混合而准备所述软固化树脂和所述硬固化树脂，以得到如下所述的物理特性。此类UV固化树脂包括UV固化预聚物以及UV固化单体，诸如UV固化环氧丙烯酸酯树脂、UV固化聚氨酯丙烯酸酯树脂，以及其它可用于制备所需UV固化树脂组合物的聚氨酯基树脂。

当UV固化树脂的树脂温度从硬UV固化树脂开始硬化时的温度大幅度降至硬化结束时的温度时，平均张应力(σr+σθ+σz)/3施加于第一套层5。

选择玻璃纤维结构3的机械因素、第一套层5的机械因素以及第二套层7的机械因素，使它们满足这样的要求：施加于第一套层5的三维张应力的平均张应力(σr+σθ+σz)/3总是不大于第一套层5的杨氏模量E1。

在这种情况下，σr代表第一套层5在径向上的张应力；σθ代表第一套层5在外围方向上的张应力；σz代表第一套层5在轴向上的张应力。更具体地，玻璃纤维结构3的机械因素是玻璃纤维结构3的半径R0；第一套层5的机械因素是第一套层5的外半径R1、所述软UV固化树脂的杨氏模量E1、热胀系数α1和泊松比v1；第二套层7的机械因素是第二套层7的外半径R2、所述硬UV固化树脂的杨氏模量E2、热胀系数α2和泊松比v2。不仅在硬化结束时，而且在硬化结束之后在环境温度可能变化时，都必须满足上述需求。

因为玻璃纤维结构3的机械因素、第一套层5的机械因素和第二套层7的机械因素被选择为满足如下要求：施加于第一套层5的三维张应力的平均张应力(σr+σθ+σz)/3总是不大于第一套层5的杨氏模量E1，所以当硬化结束时第一套层5内不再发生由于三维张应力(σr，σθ，σz)引起的空隙V或裂缝

如上面所解释的，根据本发明的实施例，由于当硬化结束时，第一套层5内不再发生由于三维张应力(σr，σθ，σz)引起的空隙V或裂缝，所以通过稳定第一套层5对玻璃纤维结构3的支持条件，以将由于玻璃纤维结构的微小弯曲而引起的光纤1的传输损耗最小化，有可能提高光纤1的质量。不必说，在由上述光纤1组成的光缆(未显示)中具有同样的优点。在这种情况下，这种光缆包括光纤带和光纤软线，以及对狭义定义的光缆。同时，在上述实施例中，套层5和7由硬UV固化树脂形成。然而套层5和7可以由其它类型的固化树脂形成。

可以确定，如果施加于第一套层5的三维张应力的平均张应力(σr+σθ+σz)/3大于第一套层5的杨氏模量E1，则在第一套层5内发生空隙V或裂缝；并且如果施加于第一套层5的三维张应力的平均张应力(σr+σθ+σz)/3不大于第一套层5的杨氏模量E1，则在第一套层5内不再发生空隙V或裂缝。

如上所述，本发明能够提供双套层光学纤维，第一套层对玻璃纤维结构的支持条件稳定，从而减小发生玻璃纤维结构的微小弯曲，避免引起传输损耗以及光纤质量下降。

本发明不限于上述实施例，在本发明的构思范围内，根据上述说明书的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光学纤维，包括：玻璃纤维结构；第一套层(5)，由软固化树脂制成，并直接覆盖所述玻璃纤维结构(3)的外表面；和第二套层(7)，由硬固化树脂制成，并通过所述第一套层(5)覆盖所述玻璃纤维结构(3)的外表面，其中选择所述玻璃纤维结构(3)的机械因素、所述第一套层(5)的机械因素以及所述第二套层(7)的机械因素，使得所述第一套层(5)的杨氏模量大于在UV固化树脂的树脂温度从硬UV固化树脂开始硬化时的温度大幅度降至硬化结束时的温度时施加于所述第一套层(5)的平均张应力为(σr+σθ+σz)/3。

2.如权利要求1所述的光学纤维，其特征在于所述玻璃纤维结构(3)的机械因素包括所述玻璃纤维结构的半径；所述第一套层(5)的机械因素包括所述第一套层(5)的外半径、所述软UV固化树脂的杨氏模量、热胀系数和泊松比；以及所述第二套层(7)的机械因素包括所述第二套层(7)的外半径、所述硬UV固化树脂的杨氏模量、热胀系数和泊松比。

3.如权利要求1所述的光学纤维，其特征在于所述软固化树脂是软UV固化树脂，而所述硬固化树脂是硬UV固化树脂。