CN107272111A

CN107272111A - 一种耐低温弯曲不敏感单模光纤

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Publication number: CN107272111A
Application number: CN201710625328.6A
Authority: CN
Inventors: 方足成; 王瑞春; 姜胜斌; 张磊
Original assignee: Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
Current assignee: Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: CN107272111B

Abstract

一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，包括玻璃部分以及包裹在玻璃外的两层高分子聚合物保护涂层，玻璃部分包括有芯层，内包层，下陷外包层以及外包层，芯层和内包层均为锗和氟共掺杂的石英玻璃，其中芯层F掺杂相对折射率贡献量Δ_F‑core为‑0.04～‑0.10％，芯层Ge掺杂的相对折射率贡献量Δ_Ge‑core为0.35～0.48％；内包层F掺杂相对折射率贡献量Δ_{F‑innerclad}为‑0.10～‑0.24％，内包层Ge掺杂的相对折射率贡献量Δ_{Ge‑inner clad}为0.05～0.20％，且|Δ_{F‑inner clad}|≥Δ_{Ge‑inner clad}；下陷外包层F掺杂相对折射率贡献量Δ_F‑trench为‑0.20～‑0.35％；且，芯层、内包层和下陷外包层中F掺杂的相对折射率贡献量存在以下关系：|Δ_F‑Trench|≥|Δ_F‑core|+|Δ_{F‑inner clad}|，且1.5*|Δ_F‑core|≤|Δ_{F‑inner clad}|。本发明通过优化光纤玻璃部分材料的组成和固化后涂层材料的组成，提高光纤抗微观弯曲性能，改善光纤在较低温度条件下的衰减性能以及稳定性。

Description

一种耐低温弯曲不敏感单模光纤

技术领域

本发明涉及一种用于接入网的弯曲不敏感单模光纤，该光纤在低温条件下具有较好的衰减稳定性，属于光纤通信领域。

背景技术

随着光纤传输技术的不断发展，光纤到户(FTTH)和光纤到桌面(FTTd)已成为通信接入网网络建设的重要发展方向。作为传输煤质的光纤在其中扮演者至关重要的角色。考虑到我国东北和西北地区冬季温度相对较低，极端气温条件下可达到-40℃甚至更低，为了保证在我国低温地区光纤入户(FTTx)项目中，光纤链路衰减正常，光通信网络可以正常工作，所以急需开发一种可以在低温条件下，各项光纤参数相对稳定的单模光纤。

在低温条件下，实际光纤光缆在使用中最常出现的问题就是光纤衰减增加，导致链路损耗增加，光网络无法开通。主要原因有三种：第一种为光缆材料或结构在低温条件下引起的宏弯，即光缆材料受到热胀冷缩的影响或光缆结构设计不好，在低温条件下导致光缆结构变形，光纤受到来自轴线方向的拉伸或挤压，导致光纤产生宏观弯曲引起的衰减增加；第二种是光缆低温条件下的微弯，即光缆材料在低温状态下发生收缩，导致光缆结构畸变或部位光缆护套材料影响光纤，导致光纤沿着轴线或径向方向发生微小形变，造成光纤微观弯曲附加衰减；第三种情况是光纤材料在低温条件下的微弯，即光纤涂覆后的涂层材料在低温状态下发生玻璃化转变，光纤涂料影响玻璃部分光纤传输，导致光纤微弯性能恶化，衰减增加。

从以上角度我们可以发现，在不考虑光缆结构设计和材料的前提下，优化光纤低温性能，需要从三方面角度进行优化，即改进光纤的宏观弯曲，微观弯曲以及改进光纤涂料的低温性能。从理论上分析，在低温条件下各种因素对光纤造成的形变中，0.2-1mm形变量范围内，造成的光纤附加损耗可以归为微观弯曲；大于1mm形变量范围可以归为宏观弯曲影响；小于0.2mm的形变量基本对光纤损耗无影响。优化宏观弯曲是为了优化低温状态下，光缆径向方向对光纤挤压造成的衰减；微观弯曲是为了优化低温下光纤轴线方向微小形变造成的附加衰减；改进光纤涂料主要是改进光纤低温下的微观弯曲性能，在保证各项参数稳定的情况下降低光纤涂料的玻璃化转化温度。

影响光纤微观弯曲附加损耗的理论计算公式如1所示：

其中：γ为由微弯引起的衰减增加；

N为单位长度内光纤微小形变的数量；

h为单位长度内光纤微小形变的平均高度差异；

a为光纤芯层直径；

b为光纤涂覆后的直径

Δ光纤玻璃部分中芯层和外包层有效折射率的差异；

E和E_f分别光纤玻璃材料和涂层材料的弹性模量。

如上所述，常规光纤设计中主要集中在通过优化光纤玻璃部分的波导设计，通过减小光纤芯层直径，增加光纤芯包有效折射率差值的方法改进光纤的微弯性能，而对于如何光纤玻璃材料和固化涂覆材料的弹性模量E和E_f对微观弯曲的影响研究相对较少。

光纤玻璃材料的弹性模量E只同光纤玻璃材料的组分设计有关，二氧化硅石英玻璃中，二氧化硅通过桥氧键相互连接，相互作用力较强，所以纯石英材料的弹性模量均相对较大。在传统的单模通信光纤设计中，通过合理光纤芯层锗氟掺杂，不仅可以改变光纤的相对折射率，也可以降低光纤玻璃材料中桥氧键的比例，从而降低光纤玻璃材料的弹性模量。但受到光纤波导设计的限制，芯层内部的锗氟掺杂量必须控制在合理范围内，而且相对于光纤玻璃材料125微米直径的整体，芯层部分不到玻璃材料总体积的1％，所以对光纤玻璃材料的整体弹性模量影响不大；但相对而言，在光纤波导设计中，激光主要集中在芯层部分传播，所以芯层部分的折射率和粘度设计又是波导设计中最终要的部分，受到波导设计的限制，通过大幅度的优化芯层部分玻璃材料的组分来改进光纤的弹性模量的空间不大。

在目前常规设计的单模弯曲不敏感光纤剖面设计中，通常在光纤内包层和外包层中间位置通过增加一个下陷包层来优化光纤弯曲性能。一般来说，这个下陷包层通常由氟掺杂的二氧化硅玻璃材料组成，而内包层和外包层材料通常由纯的二氧化硅材料组成。下陷层部分的玻璃由于氟化物掺杂，所以粘度相对较低，具有较低的弹性模量，但是其临近部分的内包层和外包层材料没有掺杂，所以相对粘度较高，又影响了光纤玻璃材料整体弹性模量的降低。而通过对光纤芯层、内包层、下陷包层以及外包层进行合理的掺杂设计和粘度设计，形成合理的功能梯度材料搭配，可以有效的降低光纤的弹性模量。相关技术方案的主要困难是如何在保证光纤波导设计和材料粘度匹配，保证光纤基本光学波导和材料粘度匹配不引起氢损的基础上，降低光纤玻璃材料的弹性模量。

涂料对光纤低温下微弯性能的影响主要集中在两方面，一方面是内外层涂料的玻璃化转变温度，另一方面是内外层涂料的模量。玻璃化转变温度方面，要求内层涂料的玻璃化转变温度尽可能低，外层涂料的玻璃化转变温度尽可能高。如果内层玻璃化转变温度较高，当温度下降时，内层很容易进入玻璃态，模量急剧上升，对玻璃光纤产生应力，从而导致衰减超标。另外模量的增大也削弱了内层对外层因为温度降低，模量上升而产生应力的吸收作用。外层玻璃化转变温度越高，在高温下对光纤的保护作用越好。涂料模量方面，要求内层具有尽量小的杨氏模量或原位模量，外层具有足够大的杨氏模量或原位模量。内层原位模量小，在受力时能够吸收应力，起到足够的缓冲，外层原位模量大，能够在受力时对光纤起到更好的保护。影响内层涂料原位模量的因素很多，比如内层涂覆厚度，固化度和配方设计等。内层厚度越厚，固化度越低，原位模量越小。但是增加内层涂覆厚度或降低固化度通常会带来很多其他的副作用，所以最好的办法是设计本身模量足够小的内层涂料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，它通过优化光纤玻璃部分材料的组成和固化后涂层材料的组成，提高光纤抗微观弯曲性能，改善光纤在较低温度条件下的衰减性能以及稳定性。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤包括玻璃部分以及包裹在玻璃外的两层高分子聚合物保护涂层。其中，玻璃部分包括有芯层，内包层，下陷外包层以及外包层，其特征在于芯层和内包层均为锗(Ge)和氟(F)共掺杂的石英玻璃，其中芯层F掺杂相对折射率贡献量Δ_F-core为-0.04～-0.10％，芯层Ge掺杂的相对折射率贡献量Δ_Ge-core为0.35～0.48％；内包层F掺杂相对折射率贡献量Δ_F-innerclad为-0.10～-0.24％，内包层Ge掺杂的相对折射率贡献量Δ_Ge-innerclad为0.05～0.20％，且|Δ_F-innerclad|≥Δ_{Ge-inner clad}；下陷外包层为氟(F)掺杂的石英玻璃，F掺杂相对折射率贡献量Δ_F-trench为-0.20～-0.35％；外包层为不含有Ge或F掺杂的纯二氧化硅玻璃材料；且，芯层，内包层和下陷外包层中F掺杂的相对折射率贡献量存在以下关系：|Δ_F-Trench|≥|Δ_F-core|+|Δ_F-innerclad|，且1.5*|Δ_F-core|≤|Δ_F-innerclad|。

按上述方案，在下陷外包层外包覆外包层，外包层直径为124-126微米。

按上述方案，包裹在玻璃外的两层高分子聚合物保护涂层依次为内层涂层和外层涂层；光纤完成内层涂层涂覆后的直径为185-200微米，完成外层涂层涂覆后光纤直径为235-255微米。

按上述方案，两层高分子聚合物保护涂层中，内层涂料的固化度不小于90％，原位模量小于或等于0.5MPa，玻璃化转变温度小于或等于-30℃；外层涂料固化度不小于95％，原位模量大于或等于1.6GPa，玻璃化转变温度大于或等于60℃。

按上述方案，内层涂料由低聚物、活性单体稀释剂、光引发剂和助剂组成，按质量百分比计，低聚物的含量为30％-80wt％，活性单体稀释剂的含量为20％-70wt％，光引发剂含量为1％-10wt％，助剂含量为1％-10wt％。其中，所述的助剂包括消泡剂、抗氧剂、粘结促进剂和分子量调节剂等。

按上述方案，该内层涂料的低聚物选用聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，该低聚物的结构可调，能够设计出具有很低模量的内层涂料，具体由多元醇、二异氰酸酯和(甲基)丙烯酸羟基酯制备而成。其中，多元醇为聚醚多元醇；二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)；4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等中的一种或两种以上组合；所述(甲基)丙烯酸羟基酯选自(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等中的一种或两种以上组合。

除了以上低聚物外，该内层涂料还含有一种或多种单官能度活性单体稀释剂。该内层不含双官能度或多官能度稀释剂，以免引起过度交联导致模量上升。适合的活性单体稀释剂包括：烷氧化苯酚丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、丙烯酸异葵酯、丙烯酸己内酯、乙基化壬基苯酚丙烯酸酯等。

按上述方案，该内层涂料的组成还应包括1％-10wt％的光引发剂，优选3％-5wt％的含量。所述的光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷(TPO)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(DAROCURE 1173)、1-羟基环已基苯甲酮(IRGACURE 184)、安息香双甲醚(IRGACURE 651)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(IRGACURE 819)、：2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮(IRGACURE 907)等中的一种或两种以上组合。

按上述方案，外层涂料同样由低聚物、活性单体稀释剂、光引发剂和助剂。按质量百分比计，低聚物的含量为20％-70wt％，活性单体稀释剂的含量为20％-80wt％，光引发剂含量为1％-10wt％，助剂含量为1％-10wt％。所述的助剂包括消泡剂、流平剂、抗氧剂和分子量调节剂等。

按上述方案，该外层涂料的低聚物选用环氧聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，它是由(甲基)丙烯酸酯化的聚氨酯与(甲基)丙烯酸酯化的环氧树脂经过化学反应制得的。该方法制得的外层涂料比普通的简单混合方法具有更好的调节性和稳定性，具体由多元醇、二异氰酸酯或多异氰酸酯、(甲基)丙烯酸羟基酯、环氧(甲基)丙烯酸酯制备而成。其中，多元醇选自聚醚多元醇、聚酯多元醇等中的一种或两种以上组合；二异或多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)；4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等中的一种或两种以上组合；(甲基)丙烯酸羟基酯选自(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等中的一种或两种以上组合；(甲基)环氧丙烯酸酯选自SARTOMER公司的CN104系列环氧丙烯酸酯、CN151环氧甲基丙烯酸酯、长兴公司的621A-80环氧丙烯酸酯、6219-100环氧甲基丙烯酸酯、江苏三木公司的6105-80环氧丙烯酸酯等。

除了以上低聚物外，该外层涂料还含有一种或多种多官能度活性单体稀释剂，适合的活性单体稀释剂包括丙烯酸异冰片酯、三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等。

该外层涂料的组成还应包括1％-10wt％的光引发剂，优选3％-5wt％的含量。光引发剂用量对固化速度起着至关重要的作用，对最终涂料的机械性能也能起一定的调节作用。所述的光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷(TPO)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(DAROCURE 1173)、1-羟基环已基苯甲酮(IRGACURE 184)、安息香双甲醚(IRGACURE 651)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(IRGACURE 819)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮(IRGACURE 907)等中的一种或两种以上组合。

本发明所述耐低温抗弯曲不敏感单模光纤的平均剥离力大于等于1.3N；动态疲劳参数大于等于24，各项参数均满足ITU-T G.657.A1以及G.652.D相关标准要求，按照IEC62221-2012中规定的Method D测试中，1550nm衰减的最大增加值不超过0.04dB/km；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过合理的光纤玻璃材料组分设计和固化涂层材料组分设计，降低光纤的微观弯曲敏感性，提高光纤在低温条件下的衰减稳定性。

本发明在降低光纤玻璃材料的弹性模量设计中，首先，保证光纤内包层折射率与芯层和下陷包层匹配，保证基本波导设计，在保证单模光纤正常的波导传输设计的基础上，提出芯层和内包层同时进行锗氟共掺杂设计，保证内包层材料掺杂设计和粘度设计，控制内包层同芯层以及下陷包层界面位置缺陷数量，光纤玻璃部分可以满足波导传输，且光纤的氢损性能和衰减性能符合相关G652以及G657标准要求；其次，相关光纤具有较优异的宏观弯曲性能，改善光纤在低温条件下的性能；再者，提出了降低光纤玻璃材料弹性模量的功能梯度材料设计，具体规定了合理的芯包锗氟掺杂浓度条件和范围，以及光纤各个部分玻璃材料占总重量的比例，合理优化芯层，内包层和下陷包层玻璃材料在光纤材料中的比例，降低光纤玻璃材料总体弹性模量。

另外，通过对光纤涂料的配方进行合理设计，调整各组分的比例，获得的内层涂料玻璃化转变温度在-30℃以下，外层涂料玻璃化转变温度在60℃以上。涂覆在光纤上后内层涂料的固化度在90％以上，原位模量低于0.5MPa，外层涂料的固化度在95％以上，原位模量在1.6GPa以上。这样的涂料性能组合能显著降低光纤微观弯曲附加损耗，尤其是能降低低温下的微观弯曲附加损耗。

附图说明

图1是本发明光纤玻璃部分折射率剖面示意图。

具体实施方式

为方便介绍发明内容，本发明定义部分术语如下：

相对折射率差折射率Δn_i：从光纤纤芯轴线开始算起，根据折射率的变化，定义为最靠近轴线的那层为纤芯层，光纤的最外层即纯二氧化硅层定义为光纤外包层。

光纤各层相对折射率Δn_i由以下方程式定义：其中n_i为纤芯的折射率，而n_c为包层折射率，即合成纯石英玻璃纯二氧化硅的折射率。

光纤芯层和内包层中Ge掺杂的相对折射率贡献量Δ_Ge-core和Δ_Ge-innerclad由以下方程式定义：其中n_Ge为假设芯层或内包层的Ge掺杂物，在掺杂到没有其他掺杂物的纯二氧化硅后二氧化硅玻璃的绝对折射率，而n_c为最外侧外包层折射率，即纯二氧化硅的折射率。

光纤芯层，内包层以及下陷包层中F掺杂的相对折射率贡献量Δ_F-core，Δ_F-innerclad和_-Δ_F-trench由以下方程式定义：其中n_F为假设芯层或内包层的F掺杂物，在掺杂到没有其他掺杂物的纯二氧化硅中后玻璃的绝对折射率，而n_c为光纤玻璃部分最外侧外包层的绝对折射率，即纯二氧化硅的绝对折射率。

宏弯附加损耗测试：测试方法参照IEC 60793-1-47中规定的方法，由于波长越长对弯曲越敏感，所以主要测试光纤在1550nm的弯曲附加损耗，以准确评估光纤的宏弯敏感性。

低温微弯附加损耗测试方法参照IEC 62221-2012中规定的Method B和D方法,考察1550nm窗口损耗变化情况。

动态疲劳参数Nd值测试方法参考IEC 60793-1-33-2001中两点弯曲法进行测试。

光纤剥离力测试方法参考IEC 60793-1-32-2010规定的方法。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例

一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤包括玻璃部分以及包裹在玻璃外的两层高分子聚合物保护涂层，光纤玻璃部分从内到外依次为芯层，内包层，下陷外包层和外包层。芯层和内包层为掺锗和氟的石英玻璃层，材料组分为SiO₂-GeO₂-F；下陷外包层为氟(F)掺杂的石英玻璃，材料组份为SiO₂-F；外包层为纯二氧化硅玻璃材料。在该种玻璃部分外表面依次采用内层涂料、外层涂料进行涂覆，分别形成内层涂层和外层涂层。

其中，内层涂料的组合一如表1所示，由以下物质组成。

表1

聚氨酯丙烯酸酯	48wt％
		2-苯氧乙基丙烯酸酯	23.4wt％
乙基化壬基苯酚丙烯酸酯	22.5wt％
		IRGACURE 819	2.2wt％
DAROCURE 1173	1.7wt％
		γ-巯基丙基三甲氧基硅烷	0.9wt％
BYK 052	0.5wt％
		IRGANOX 1035	0.5wt％
其他	0.3％

表1中，低聚物聚氨酯丙烯酸酯由聚四亚甲基醚二醇1000(PTMEG1000)(A)、异佛尔酮二异氰酸酯(B)和丙烯酸羟乙酯(C)合成制得，其中三者之间的摩尔比存在如下关系：2B＝2A+C，A/B＝0.8。具体制备方法如下：首先将PTMEG1000与异佛尔酮二异氰酸酯按照设计的比例进行混合，在催化剂(如二月桂酸二丁基锡等)存在的条件下先自然反应0.5小时，然后升温至60℃-70℃，保温反应2小时；接着，将设计好用量的丙烯酸羟乙酯和阻聚剂(如对苯二酚等)加入到反应器中，60℃-70℃条件下继续反应3-5小时，测定异氰酸酯含量约为零百分比，降至室温即得聚氨酯丙烯酸酯低聚物。

外层涂料的组合一如表2所示，由以下物质组成。

表2

聚氨酯环氧丙烯酸酯	50.3wt％
		二缩三丙二醇二丙烯酸酯	23.2wt％
丙烯酸异冰片酯	20.4wt％
		IRGACURE 907	2.1wt％
IRGACURE 184	2.2wt％
		BYK 333	0.5wt％
BYK 052	0.4wt％
		IRGANOX 1035	0.5wt％
其他	0.4％

表2中，低聚物聚氨酯环氧丙烯酸酯由聚酯多元醇EGBG 1000(D)、异佛尔酮二异氰酸酯(E)、丙烯酸羟乙酯(F)和环氧丙烯酸酯(G)合成制得，各物质间存在如下摩尔关系：2E＝2D+F+G，D/E＝0.7，其中G的摩尔数为根据其羟值计算出的羟基摩尔数。另外，他们之间存在如下质量关系：(D+E+F)/G＝1。具体制备方法如下：首先将EGBG 1000与异佛尔酮二异氰酸酯按照设计的比例进行混合，在催化剂存在的条件下先自然反应0.5小时，然后升温至60℃-70℃，保温反应2小时；接着将设计好用量的丙烯酸羟乙酯和阻聚剂加入到反应器中，60℃-70℃条件下继续反应2-3小时；最后将环氧丙烯酸酯加入到反应器中，60℃-70℃下继续反应，3-4小时后，测定异氰酸酯含量约为零百分比，降至室温即得聚氨酯环氧丙烯酸酯低聚物。

其中，内层涂料的组合二如表3所示，由以下物质组成。

表3

聚氨酯丙烯酸酯	56.2wt％
		丙烯酸异葵酯	14.7wt％
乙基化壬基苯酚丙烯酸酯	23wt％
		IRGACURE 819	2.2wt％
DAROCURE 1173	1.7wt％
		γ-巯基丙基三甲氧基硅烷	0.9wt％
BYK 052	0.5wt％
		IRGANOX 1035	0.5wt％
其他	0.3％

表3中，低聚物聚氨酯丙烯酸酯由聚四亚甲基醚二醇1000(PTMEG1000)(A)、异佛尔酮二异氰酸酯(B)和丙烯酸羟乙酯(C)合成制得，其中三者之间的摩尔比存在如下关系：2B＝2A+C，A/B＝0.7。具具体制备方法如下：首先将PTMEG1000与异佛尔酮二异氰酸酯按照设计的比例进行混合，在催化剂存在的条件下先自然反应0.5小时，然后升温至60℃-70℃，保温反应2小时；接着将设计好用量的丙烯酸羟乙酯和阻聚剂加入到反应器中，60℃-70℃条件下继续反应3-5小时，测定异氰酸酯含量约为零百分比，降至室温即得聚氨酯丙烯酸酯低聚物。

外层涂料的组合二如表4所示，由以下物质组成。

表4

聚氨酯环氧丙烯酸酯	50.0wt％
		二缩三丙二醇二丙烯酸酯	24.3wt％
丙烯酸异冰片酯	19.4wt％
		IRGACURE 907	2.2wt％
IRGACURE 184	2.2wt％
		BYK 333	0.5wt％
BYK 052	0.5wt％
		IRGANOX 1035	0.5wt％
其他	0.4％

表4中，低聚物聚氨酯环氧丙烯酸酯由聚酯多元醇EGBG 1000(D)、异佛尔酮二异氰酸酯(E)、丙烯酸羟乙酯(F)和环氧丙烯酸酯(G)合成制得，各物质间存在如下摩尔关系：2E＝2D+F+G，D/E＝0.7，其中G的摩尔数为根据其羟值计算出的羟基摩尔数。另外，他们之间存在如下质量关系：(D+E+F)/G＝1。具体制备方法如下：首先将EGBG 1000与异佛尔酮二异氰酸酯按照设计的比例进行混合，在催化剂存在的条件下先自然反应0.5小时，然后升温至60℃-70℃，保温反应2小时；接着将设计好用量的丙烯酸羟乙酯和阻聚剂加入到反应器中，60℃-70℃条件下继续反应2-3小时，最后将环氧丙烯酸酯加入到反应器中，60℃-70℃下继续反应，3-4小时后，测定异氰酸酯含量约为零百分比，降至室温即得聚氨酯环氧丙烯酸酯低聚物。

本实施例中，各耐低温抗弯曲不敏感单模光纤的结构和材料组成如表5所示，分别为NO.1-10。

表5光纤的结构和材料的组成

在本实施例NO.1-10中，通过合理优化光纤剖面结构和涂层材料，光纤性能参数在满足G.657.A2标准的基础上，兼容G.652.D标准，从而拥有更好的兼容性，主要性能参数如表6所示。

表6光纤的性能参数

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，包括玻璃部分以及包裹在玻璃外的两层高分子聚合物保护涂层，玻璃部分包括有芯层，内包层，下陷外包层以及外包层，其特征在于芯层和内包层均为锗Ge和氟F共掺杂的石英玻璃，其中芯层F掺杂相对折射率贡献量Δ_F-core为-0.04～-0.10％，芯层Ge掺杂的相对折射率贡献量Δ_Ge-core为0.35～0.48％；内包层F掺杂相对折射率贡献量Δ_F-inner _clad为-0.10～-0.24％，内包层Ge掺杂的相对折射率贡献量Δ_Ge-inner _clad为0.05～0.20％，且|ΔF_-innerclad|≥Δ_{Ge-inner clad}；下陷外包层为氟F掺杂的石英玻璃，F掺杂相对折射率贡献量Δ_F-trench为-0.20～-0.35％；外包层为不含有Ge或F掺杂的纯二氧化硅玻璃材料；且，芯层，内包层和下陷外包层中F掺杂的相对折射率贡献量存在以下关系：|Δ_F-Trench|≥|ΔF_-core|+|ΔF_-innerclad|，且1.5*|ΔF_-core|≤|ΔF_-innerclad|。

2.根据权利要求1所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于在下陷外包层外包覆外包层，外包层直径为124-126微米；包裹在玻璃外的两层高分子聚合物保护涂层，分别为内层涂层和外层涂层，光纤完成内层涂层涂覆后的直径为185-200微米，完成外层涂层涂覆后光纤直径为235-255微米。

3.根据权利要求1所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于两层高分子聚合物保护涂层中，内层涂料固化度不小于90％，原位模量小于或等于0.5MPa，玻璃化转变温度小于或等于-30℃；外层涂料固化度不小于95％，原位模量大于或等于1.6GPa，玻璃化转变温度大于或等于60℃。

4.根据权利要求1所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于内层涂料由低聚物、活性单体稀释剂、光引发剂和助剂组成，按质量百分比计，低聚物的含量为30％-80wt％，活性单体稀释剂的含量为20％-70wt％，光引发剂含量为1％-10wt％，助剂含量为1％-10wt％；低聚物选用聚氨酯(甲基)丙烯酸酯；所述的助剂主要包括消泡剂、粘结促进剂流平剂、抗氧剂和分子量调节剂。

5.根据权利要求4所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于所述低聚物由多元醇、二异氰酸酯和(甲基)丙烯酸羟基酯制备而成；其中，多元醇为聚醚多元醇。

6.根据权利要求1所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于外层涂料同样由低聚物、活性单体稀释剂、光引发剂和助剂，按质量百分比计，低聚物的含量为20％-70wt％，活性单体稀释剂的含量为20％-80wt％，光引发剂含量为1％-10wt％，助剂含量为1％-10wt％；低聚物选用环氧聚氨酯(甲基)丙烯酸酯；所述的助剂主要包括消泡剂、流平剂、抗氧剂和分子量调节剂。

7.根据权利要求6所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于外层涂料的低聚物是由多元醇、二异氰酸酯或多异氰酸酯、(甲基)丙烯酸羟基酯、环氧(甲基)丙烯酸酯制备而成；其中，多元醇选自聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或两种以上组合。

8.根据权利要求4或6所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于内层涂料含有一种或多种单官能度活性单体稀释剂，单官能度活性单体稀释剂主要包括：烷氧化苯酚丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、丙烯酸异葵酯、丙烯酸己内酯、乙基化壬基苯酚丙烯酸酯；外层涂料含有一种或多种多官能度活性单体稀释剂，单官能度活性单体稀释剂主要包括丙烯酸异冰片酯、三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯。

9.根据权利要求4或6所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于所述的光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环已基苯甲酮、安息香双甲醚、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮中的一种或两种以上组合。

10.根据权利要求1所述的一种耐低温抗弯曲不敏感单模光纤，其特征在于它的平均剥离力大于等于1.3N；动态疲劳参数大于等于24，各项参数均满足ITU-T G.657.A1以及G.652.D相关标准要求，按照IEC 62221-2012中规定的Method D测试中，1550nm衰减的最大增加值不超过0.04dB/km。