CN103278881A - 一种耐高温光纤的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温光纤的制造工艺，依次包括以下几个步骤，（1）采用石墨炉对光棒进行熔融并拉丝；（2）熔融拉丝后进行退火冷却，然后通过单层涂覆模具一次涂覆丙烯酸树脂涂层，得到光纤；（3）将涂覆丙烯酸树脂涂层的光纤采用紫外光进行固化；（4）将固化后的光纤绕到收线装置上。本发明采用丙烯酸树脂进行一次性单层涂覆，简化了光纤涂覆制造工艺，另外，单涂层材料的均一性，保证了150℃环境温度下，光纤耐温性能的稳定性，能在恶劣环境中长期使用；采用本发明的工艺制造的耐高温光纤具有100kpsi或者200kpsi的筛选强度，Nd典型值大于20，并可提供超过60km以上的商用段长，适合远距离，长跨度应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤，具体涉及一种耐高温光纤的制造工艺。
背景技术
随着光纤应用领域的拓展，更多在高温等特殊环境下的应用得到推广。比如油气田井下应用，高温探测，航天军工等等。目前常规光纤仅能保证环境温度-60～85度下的长期使用寿命，无法满足更高温度下的可靠性。
在高温光纤的设计上，普遍使用耐高温丙烯酸树脂、硅橡胶、聚酰亚胺、聚醚醚酮等作为涂覆材料；并采用不同的涂覆工艺制造，来满足不同温度下的使用性能。
中国专利CN101726792A;CN102360096A等都公布了使用聚酰亚胺作为涂层的耐高温光纤及其加工方法。而采用耐高温丙烯酸树脂涂覆的耐高温光纤一般均采用双层涂覆工艺，适合于150℃温度下的长期使用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种工艺简单的耐高温光纤的制造工艺，采用该工艺制造的光纤在150℃环境温度下仍具有高稳定性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明依次包括以下几个步骤，
（1）采用石墨炉对光棒进行熔融并拉丝，其中，加热温度为1700～2200℃；
（2）熔融拉丝后进行退火冷却，然后通过单层涂覆模具一次涂覆丙烯酸树脂涂层，得到光纤；
（3）将涂覆丙烯酸树脂涂层的光纤采用紫外光进行固化；
（4）将固化后的光纤绕到收线装置上，即完成耐高温光纤的制造。
上述光棒的外径为45～200mm。
上述拉丝的速度为200～1500m/min。
上述丙烯酸树脂涂层杨氏模量为0.6～1GPa，折射率为1.4～1.6。
本发明采用丙烯酸树脂进行一次性单层涂覆，简化了光纤涂覆制造工艺，另外，单涂层材料的均一性，保证了150℃环境温度下，光纤耐温性能的稳定性，能在恶劣环境中长期使用，200℃环境下短期使用；采用本发明的工艺制造的耐高温光纤具有100kpsi或者200kpsi的筛选强度，Nd典型值大于20，并可提供超过60km以上的商用段长，适合远距离，长跨度应用。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
本发明依次包括以下几个步骤，
（1）采用石墨炉对光棒进行熔融并拉丝，其中，加热温度为1700～2200℃；其中，用于拉丝的光棒可以为不同类型光棒，其外径尺寸范围为45～200mm，拉丝的速度为200～1500m/min。
（2）熔融拉丝后进行退火冷却，然后进入单层涂覆模具进行一次涂覆丙烯酸树脂涂层，得到光纤。涂料通过气压控制从储罐注入模具。不同涂覆厚度的光纤，对应不同的涂覆出口模尺寸，以保证涂覆尺寸的精确。
（3）将涂覆丙烯酸树脂涂层的光纤采用紫外光进行固化；
（4）采用自动收线装置将光纤绕于光纤盘，即完成耐高温光纤的制造。
本发明的耐高温光纤包括玻璃纤芯、包裹在玻璃纤芯外围的包层和涂覆在包层上的丙烯酸树脂涂层。
丙烯酸树脂涂层为单层。丙烯酸树脂涂层采用紫外光固化，固化后的丙烯酸树脂涂层杨氏模量为0.6～1GPa，折射率为1.4～1.6。
本实施例中，光纤类型为一种80um耐高温保偏光纤。直径为45mm的保偏光纤光棒在2100℃的高温石墨炉中熔融、拉丝；在200～300m/min的拉丝速度下，进入单层涂覆模具，涂覆耐高温丙烯酸树脂材料，通过6组UV灯进行固化。该光纤在1310波长下模场直径为6um，衰减小于0.6dB/km；玻璃包层直径为80um；丙烯酸树脂涂覆直径为160um，单边涂覆厚度为40um。
实施例2：
实施例1中，光纤类型为耐高温G.652D单模光纤。直径为180mm或200mm的单模光纤光棒在2200℃的高温感应石墨炉中熔融，在1000～1500m/min的拉丝速度下，进入单层涂覆模具，涂覆耐高温丙烯酸树脂直径至200um。该光纤在1310波长下模场直径为9.2um，衰减小于0.4dB/km；玻璃包层直径为125um；丙烯酸树脂涂覆直径为200um，单边涂覆厚度为37.5um。该光纤Nd典型值为22，可提供60km以上的商用段长。该光纤在150℃条件下失重率小于5%；衰减附加值小于0.2dB/km；可保证150℃长期使用，200℃短期使用7天以上。
实施案例3：
实施例1中，光纤类型为耐高温大芯径传能光纤。直径为60mm的光棒在2100℃的高温石墨炉中熔融、拉丝,其玻璃芯层直径为200um；玻璃包层直径为220um。在10～50m/min的拉丝速度下，进入涂覆模具，单边涂覆耐高温丙烯酸树脂厚度为40um，最终涂覆直径为300um。该光纤为具有较大的光接收面积和光接收入射角，其典型数值孔径NA为0.37；在850nm波长衰耗小于12dB/km。
实施案例4：
实施例1中，光纤类型为耐高温大芯径传能光纤。直径为60mm的光棒在2100℃的高温石墨炉中熔融、拉丝,其玻璃芯层直径为600um；玻璃包层直径为660um。在10～50m/min的拉丝速度下，进入涂覆模具，单边涂覆耐高温丙烯酸树脂厚度为170um，最终涂覆直径为1000um。该光纤数值孔径NA为0.37～0.46；在850nm波长衰耗小于12dB/km。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种耐高温光纤的制造工艺，其特征在于，依次包括以下几个步骤，
（1）采用石墨炉对光棒进行熔融并拉丝，其中，加热温度为1700～2200℃；
（2）熔融拉丝后进行退火冷却，然后通过单层涂覆模具一次涂覆丙烯酸树脂涂层，得到光纤；
（3）将涂覆丙烯酸树脂涂层的光纤采用紫外光进行固化；
（4）将固化后的光纤绕到收线装置上，即完成耐高温光纤的制造。
2.根据权利要求1所述的耐高温光纤的制造工艺，其特征在于，所述光棒的外径为45～200mm。
3.根据权利要求1所述的耐高温光纤的制造工艺，其特征在于，所述拉丝的速度为200～1500m/min。
4.根据权利要求1所述的耐高温光纤的制造工艺，其特征在于，所述丙烯酸树脂涂层杨氏模量为0.6～1GPa，折射率为1.4～1.6。
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