CN105158843A - 一种细径抗弯曲光纤及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种细径抗弯曲光纤及其制备方法，首先通过改良的化学气相沉积法制备预制棒，然后在一定温度下通过拉丝制备光纤，光纤的外包层直径为80±1μm，涂覆层的直径为155～170μm，制备完成后通过搭建的计算模型计算出光纤的使用寿命。本发明的优点在于：细径抗弯曲光纤主要由芯层、平台层、凹陷层、外包层及涂覆层组成，各层相对折射率及半径控制合理，在拉丝过程中，采用温度、张力自动监控程序，有效控制了截止波长，使截止波长与模场直径维持在相对稳定的范围内，在模场直径稳定的前提下，将截止波长往上调整，有利于光纤的弯曲损耗减小。
Description
技术领域
本发明涉及一种细径抗弯曲光纤及其制备方法，属于光纤传输技术领域。
背景技术
随着中国大规模推进三网融合和宽带中国战略，4G网络、数据中心的建设带来新一轮的增长。随着宽带服务的扩大，通信网络的建设经历从核心网络到接入网络和光纤到户的发展，FTTH建设的光纤位于拥挤和狭窄的通道，以及反复弯曲后，放置在被连接的线路终端，对光纤的弯曲损耗提出了更高的要求。
光纤器件在光纤通信系统及光纤传感系统中是必不可少的器件，传统的单模光纤包层直径在125μm，涂覆后外径在245μm。在一些器件使用要求下不能满足空间要求，且弯曲损耗大，因此急需研制一种减小空间资源，同时具有超低的弯曲损耗性能的细径抗弯曲光纤及其制备方法，同时在光纤的制备过程中，需有效控制截止波长，当截止波长越大时，光纤的损耗越小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减小空间资源，同时具有超低的弯曲损耗性能的细径抗弯曲光纤及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种细径抗弯曲光纤，其创新点在于：包括从内向外依次设置的芯层、平台层、凹陷层、外包层及涂覆层；所述芯层、平台层及凹陷层的折射率依次减小，芯层的相对折射率为0.06～0.28%，半径为2.5～3.5μm；平台层的相对折射率为-0.38～-0.15%，半径为16～27μm；凹陷层的相对折射率为-0.7～-0.15%，半径为30～45μm；所述外包层为纯二氧化硅玻璃层，直径为80±1μm。
进一步的，所述细径抗弯曲光纤在直径100mm，100圈以上的情况下，其1550nm的弯曲损耗低于0.05dB。
进一步的，所述涂覆层的直径为155～170μm。
本发明基于一种细径抗弯曲光纤，公开了一种细径抗弯曲光纤的制备方法，其创新点在于：所述制备方法具体如下：
（1）采用改良的化学气相沉积法依次沉积外包层、凹陷层、平台层及芯层；
（2）将沉积后的管体放置在熔缩机床上熔缩为一实心预制棒；
（3）将预制棒固定在拉丝塔上，并在2150℃的温度下拉制成光纤；
（4）安装涂覆器模具进行拉丝，拉丝结束后剪断光纤；
（5）设定拉丝塔的固化距离为2m～4m，并在固化炉中进行固化烘干；
（6）在固化后，光纤在自动收线装置上进行卷绕，对光纤拉丝塔轮系进行设计，其V型轮角度控制在20～50°，便于细直径光纤定位。
（7）搭建计算模型，根据光纤的弹性模量、施力时间及弯曲系数计算出光纤的寿命。
进一步的，所述步骤（4）中拉丝时的涂覆压力为0.02～0.025MPa，拉丝速度为800～1500m/min。
进一步的，所述步骤（5）中的固化炉的总功率为18000～24000W。
本发明的优点在于：
（1）细径抗弯曲光纤主要由芯层、平台层、凹陷层、外包层及涂覆层组成，各层相对折射率及半径控制合理，在拉丝过程中，采用温度、张力自动监控程序，有效控制了截止波长，使截止波长与模场直径维持在相对稳定的范围内，在模场直径稳定的前提下，将截止波长往上调整，有利于光纤的弯曲损耗减小。
（2）细径抗弯曲光纤在直径10mm，100圈以上的情况下，其1550nm的弯曲损耗低于0.05dB，有利于国家的FTTH光纤到户建设以及小型光纤器件的发展。
（3）细径抗弯曲光纤直径仅为80μm，涂层为170um以下，相较于常规的125/245um的光纤，有效的节约了资源，与传统的光纤相比，该新型光纤可满足2%以上的筛选应变，具有较高的强度。
（4）细径抗弯曲光纤的制备完成后，搭建计算模型，可根据光纤的弹性模量、施力时间及弯曲系数有效计算出光纤的寿命，且一般满足30年以上的使用寿命。
（5）在光纤制备过程中，涂覆压力为0.02～0.025MPa，拉丝速度为800～1500m/min，使光纤有稳定的缓冲涂层和保护涂层，并保证了光纤质量良好。
（6）固化炉的总功率为18000～24000W，固化烘干迅速且产品质量好。
附图说明
图1为本发明一种细径抗弯曲光纤的折射率剖面结构分布图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种细径抗弯曲光纤，包括从内向外依次设置的芯层、平台层、凹陷层、外包层及涂覆层；芯层、平台层及凹陷层的折射率依次减小，芯层的相对折射率为0.06～0.28%，半径为2.5～3.5μm；平台层的相对折射率为-0.38～-0.15%，半径为16～27μm；凹陷层的相对折射率为-0.7～-0.15%，半径为30～45μm；所述外包层为纯二氧化硅玻璃层，直径为80±1μm。
实施例1
本发明还公开了一种细径抗弯曲光纤的制备方法，该制备方法具体如下：
（1）采用改良的化学气相沉积法依次沉积外包层、凹陷层、平台层及芯层；
（2）将沉积后的管体放置在熔缩机床上熔缩为一实心预制棒；
（3）将预制棒固定在拉丝塔上，并在2150℃的温度下拉制成光纤；
（4）安装涂覆器模具进行拉丝，控制涂覆压力为0.01～0.02MPa，拉丝速度为500～800m/min,拉丝结束后剪断光纤；
（5）设定拉丝塔的固化距离为2m～4m，并在固化炉中进行固化烘干,固化炉的总功率为18000～24000W；
（6）在固化后，光纤在自动收线装置上进行卷绕，对光纤拉丝塔轮系进行设计，其V型轮角度控制在20～50°，便于细直径光纤定位。
（7）搭建计算模型，根据光纤的弹性模量、施力时间及弯曲系数计算出光纤的寿命。
下表为涂覆压力及拉丝速度对光纤断裂次数影响的关系表：
实施例2
一种细径抗弯曲光纤的制备方法具体如下：
（1）采用改良的化学气相沉积法依次沉积外包层、凹陷层、平台层及芯层；
（2）将沉积后的管体放置在熔缩机床上熔缩为一实心预制棒；
（3）将预制棒固定在拉丝塔上，并在2150℃的温度下拉制成光纤；
（4）安装涂覆器模具进行拉丝，控制涂覆压力为0.02～0.025MPa，拉丝速度为800～1500m/min,拉丝结束后剪断光纤；
（5）设定拉丝塔的固化距离为2m～4m，并在固化炉中进行固化烘干,固化炉的总功率为18000～24000W；
（6）在固化后，光纤在自动收线装置上进行卷绕，对光纤拉丝塔轮系进行设计，其V型轮角度控制在20～50°，便于细直径光纤定位。
（7）搭建计算模型，根据光纤的弹性模量、施力时间及弯曲系数计算出光纤的寿命。
下表为涂覆压力及拉丝速度对光纤断裂次数影响的关系表：
实施例3
一种细径抗弯曲光纤的制备方法具体如下：
（1）采用改良的化学气相沉积法依次沉积外包层、凹陷层、平台层及芯层；
（2）将沉积后的管体放置在熔缩机床上熔缩为一实心预制棒；
（3）将预制棒固定在拉丝塔上，并在2150℃的温度下拉制成光纤；
（4）安装涂覆器模具进行拉丝，控制涂覆压力为0.025～0.035MPa，拉丝速度为1500～2000m/min,拉丝结束后剪断光纤；
（5）设定拉丝塔的固化距离为2m～4m，并在固化炉中进行固化烘干,固化炉的总功率为18000～24000W；
（6）在固化后，光纤在自动收线装置上进行卷绕，对光纤拉丝塔轮系进行设计，其V型轮角度控制在20～50°，便于细直径光纤定位。
（7）搭建计算模型，根据光纤的弹性模量、施力时间及弯曲系数计算出光纤的寿命。
下表为涂覆压力及拉丝速度对光纤断裂次数影响的关系表：
根据上述实施例，实施例2中的光纤在拉丝过程中断裂次数最少，此时结构最稳固，质量最好，因此选用涂覆压力为0.02～0.025MPa，拉丝速度为800～1500m/min。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。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 (7)
1.一种细径抗弯曲光纤，其特征在于：包括从内向外依次设置的芯层、平台层、凹陷层、外包层及涂覆层；所述芯层、平台层及凹陷层的折射率依次减小，芯层的相对折射率为0.06～0.28%，半径为2.5～3.5μm；平台层的相对折射率为-0.38～-0.15%，半径为16～27μm；凹陷层的相对折射率为-0.7～-0.15%，半径为30～45μm；所述外包层为纯二氧化硅玻璃层，直径为80±1μm。
2.根据权利要求1所述的一种细径抗弯曲光纤，其特征在于：所述细径抗弯曲光纤在直径10mm，100圈以上的情况下，其1550nm的弯曲损耗低于0.05dB。
3.根据权利要求1所述的一种细径抗弯曲光纤，其特征在于：所述涂覆层的直径为155～170μm。
4.一种基于权利要求1所述的一种细径抗弯曲光纤的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体如下：
采用改良的化学气相沉积法依次沉积外包层、凹陷层、平台层及芯层；
将沉积后的管体放置在熔缩机床上熔缩为一实心预制棒；
将预制棒固定在拉丝塔上，并在2150℃的温度下拉制成光纤；
安装涂覆器模具进行拉丝，拉丝结束后剪断光纤；
设定拉丝塔的固化距离为2m～4m，并在固化炉中进行固化烘干；
在固化后，光纤在自动收线装置上进行卷绕，对光纤拉丝塔轮系进行设计，其V型轮角度控制在20～50°，便于细直径光纤定位。
5.搭建计算模型，根据光纤的弹性模量、施力时间及弯曲系数计算出光纤的寿命。
6.根据权利要求4所述的一种细径抗弯曲光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中拉丝时的涂覆压力为0.02～0.025MPa，拉丝速度为800～1500m/min。
7.根据权利要求4所述的一种细径抗弯曲光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的固化炉的总功率为18000～24000W。
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