CN212379627U - 一种抗辐照光缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抗辐照光缆，包括有光纤和包层，其特征在于所述的光纤为抗辐照光纤，抗辐照光纤外包覆紧套层，紧套层外包覆PI纤维加强层，PI纤维加强层外绕包PI膜绕包层，所述的PI膜绕包层外再包覆PI纤维外加强层或PI纤维外编织加强层，在PI纤维外加强层或PI纤维外编织加强层外绕包PI膜外绕包层。本实用新型结构设置合理简单，双层PI纤维和PI绕包层结构，不仅使光缆具有优异的抗辐射和耐高低温性能，而且提高了光缆的机械强度，具备良好的布线性能。产品可以满足航天器舱外高辐照剂量以及宽温度范围使用。

Description

一种抗辐照光缆

技术领域

本实用新型涉及一种适于航天器舱外使用的抗辐照光缆,属于特种光缆技术领域。

背景技术

随着光电技术的快速发展，光通信和传输已经进入了越来越多的领域，光缆也随之进入了更多的应用领域，航天航空领域应用也不例外。在航空航天领域，由于使用环境较为特殊，光缆的使用性能相比较常规通信光缆需要具备更宽的温度特性，更为优异的布线性能，同时需要具备空间抗辐照性能以及抗真空性能等要求。而现有结构的光缆很难适应上述航天环境的应用要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述应用环境要求提供一种抗辐照光缆，它不仅抗辐照性能优异，而且具备良好的布线性能和耐温性能。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用技术方案为：包括有光纤和包层，其特征在于所述的光纤为抗辐照(抗辐射)光纤，抗辐照光纤外包覆紧套层，紧套层外包覆PI纤维加强层，PI纤维加强层外绕包PI膜绕包层，所述的PI膜绕包层外再包覆PI纤维外加强层或PI 纤维外编织加强层，在PI纤维外加强层或PI纤维外编织加强层外绕包PI膜外绕包层。

按上述方案，所述的抗辐照光纤为1～3根，所述的抗辐照光纤为单模、多模GI50或者多模GI62.5光纤；所述的紧套层为丙烯酸树脂紧套层。

按上述方案，所述的PI膜为带状PI膜，倾斜叠合绕包构成PI膜绕包层和PI膜外绕包层。

按上述方案，所述的带状PI膜的宽度为0.80～5.0mm，厚度为0.01～0.10μm，绕包节距为0.4～4.0mm；所述的PI膜绕包层和PI膜外绕包层的绕包重叠率为30％～70％。

按上述方案，所述PI膜绕包层的外径为0.5～3.0mm所述PI膜外绕包层的外径为0.6～3.5mm。

按上述方案，所述的PI纤维线密度为100dtex～8000dtex，所述的PI纤维编织加强层纤维编织节距为20～60mm。

按上述方案，所述的光缆在-100℃～+150℃温度范围内，在1310nm和1550nm窗口的附加损耗均小于或等于0.6dB/km。

按上述方案，所述的光缆在20MRad的辐照条件下正常通信，且辐照附加损耗均小于或等于2.0dB/100m。

本实用新型制作方法的技术方案如下：

将抗辐照光纤外涂覆丙烯酸树脂，通过紫外固化，制作成包覆紧套层的抗辐照光纤后收线，

将包覆紧套层的抗辐照光纤放置在放线架上，与PI纤维同步放线，经导轮、集线模引出，然后通过绕包工艺，绕制PI膜绕包层；

将形成PI膜绕包层的缆芯向前牵引与放线的PI纤维再经集线模引出，或通过编制PI纤维外编织加强层，最后通过绕包工艺，绕包PI膜外绕包层即成。

按上述方案，在绕包过程中各个工艺参数对成缆衰减的影响通过数据拟合得到如下公式 (该公式中，各个参数用以下单位对应的数值代入，计算出相应的K值为无量纲参数，Lg表示以10为底的对数，D和p在实施例里另外说明)：

d:PI膜绕包层直径，待绕包的子缆芯径，范围：0.5-3.0mm

D：PI膜外绕包层直径，成品光缆直径，范围：0.55-3.40mm

t:绕包膜的厚度，范围：0.01-0.10mm

b:绕包膜的宽度，范围：0.80-5.0mm

p:绕包节距,范围：0.40-4.0mm

T_m:绕包膜的放线张力，范围：0.02-4.0N

T_f:光纤放线张力,范围：1.0-10.0N

C：重叠率：30％～70％

K:光缆附加衰减因子。该因子介于0.5-7.0之间，该因子的优选值为2-6之间，该定义范围限制了每个绕包工艺参数。

拟合的公式来看，成缆后的附加损耗与绕包膜的放线张力的平方成正比，与光纤的放线张力成反比，并且与线缆的缆芯和线缆的外径以及膜的厚度、宽度均有关系。例如膜的膜的厚度与宽度会直接影响绕包膜作用在光纤的作用力，从而影响产品的成缆衰减指标。通过上述公式可有效控制绕包膜的扭转力对光纤的作用。

而以上指标与光缆的成缆附加衰减并非线性关系，且该指标与光纤的类型等均有关系。通过以上数据拟合对于光缆的制备以及降低成缆衰减有非常有益的效果，也成功将绕包工艺直接应用于光缆绕包上。

本实用新型的有益效果是：1、使用抗辐照光纤作为光传输介质，并通过具有较强抗辐照性能以及耐温性能的PI纤维和PI绕包层，提高了光缆的抗辐照(抗辐射)性能，产品可以满足航天器舱外高辐照剂量以及宽温度范围使用。2、本实用新型结构设置合理简单，双层 PI纤维和PI绕包层结构，不仅使光缆具有优异的抗辐射和耐高低温性能，而且提高了光缆的机械强度，具备良好的布线性能。3、在光缆制作过程中有效控制绕包膜的扭转力对光纤的作用，降低了光缆的成缆衰耗。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的径向剖面结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的一个实施例如图1所示，采用抗辐照光纤1，光纤为1根，抗辐照光纤外包覆紧套层2，为耐高温丙烯酸树脂紧套层，紧套层外径为0.50mm，紧套层外包覆PI纤维加强层3，PI纤维加强层外绕包PI膜绕包层4，所述的PI膜绕包层由带状PI膜倾斜叠合沿螺旋线绕包而成，外径控制在1.0mm，在PI膜绕包层外再包覆有PI纤维编织加强层5，通过PI纤维编织的方式对光缆进行加强处理，纤维编织节距为20mm～60mm；在PI纤维编织加强层外绕包PI膜外绕包层6，所述的PI膜外绕包层由带状PI膜倾斜叠合沿螺旋线绕包而成，外径为1.80mm，光缆的成缆衰耗为0.42/0.22dB/km(1310/1550nm)。

将以上光缆在辐照条件下进行辐照测试，随着辐照剂量的增加，辐照附加损耗不断加大，当辐照总剂量到18MRad的时候，光缆在1310nm窗口辐照附加损耗为1.3dB/100m，1550nm窗口的辐照附加损耗为1.8dB/100m

将以上光缆在温度循环箱中多次进行温度循环及温度冲击试验(低温-100℃，高温 +150℃)，在该条件下，1310nm窗口光缆的附加损耗为0.25dB/km@1310nm，1550nm窗口光缆的附加损耗为0.28dB/km@1550nm。

本实施例的制作过程为：将抗辐照光纤外涂覆丙烯酸树脂，通过紫外固化，制作成包覆紧套层的抗辐照光纤后收线，将包覆紧套层的抗辐照光纤放置在放线架上，与PI纤维同步放线，经导轮、集线模引出，然后通过绕包工艺，形成PI膜绕包层；将形成PI膜绕包层的缆芯向前牵引通过编制PI纤维外编织加强层，最后通过绕包工艺，绕包PI膜外绕包层即成。

在绕包过程中各个工艺参数对成缆衰减的影响通过数据拟合得到如下公式(该公式中，各个参数用以下单位对应的数值代入，计算出相应的K值为无量纲参数，Lg表示以10为底的对数，D和p在实施例里另外说明)：

d:PI膜绕包层直径，待绕包的子缆芯径，取1mm，

D：PI膜外绕包层直径，成品光缆直径，范围：0.55-3.40mm，

t:绕包膜的厚度，取0.05mm，

b:绕包膜的宽度，取2.0mm，

p:绕包节距,范围：0.40-4.0mm，

T_m:绕包膜的放线张力，取1.5N，

T_f:光纤放线张力,取5N，

C：重叠率：50％，

由此计算出的K约为0.7

K:光缆附加衰减因子。该因子介于0.5-7.0之间。

Claims (8)

1.一种抗辐照光缆，包括有光纤和包层，其特征在于所述的光纤为抗辐照光纤，抗辐照光纤外包覆紧套层，紧套层外包覆PI纤维加强层，PI纤维加强层外绕包PI膜绕包层，所述的PI膜绕包层外再包覆PI纤维外加强层或PI纤维外编织加强层，在PI纤维外加强层或PI纤维外编织加强层外绕包PI膜外绕包层。

2.按权利要求1所述的抗辐照光缆，其特征在于所述的抗辐照光纤为1~3根，所述的抗辐照光纤为单模、多模GI50或者多模GI62.5光纤；所述的紧套层为丙烯酸树脂紧套层。

3.按权利要求1或2所述的抗辐照光缆，其特征在于所述的PI膜为带状PI膜，倾斜叠合绕包构成PI膜绕包层和PI膜外绕包层。

4.按权利要求3所述的抗辐照光缆，其特征在于所述的带状PI膜的宽度为0.80~5.0mm，厚度为0.01~0.10μm，绕包节距为0.4~4.0mm；所述的PI膜绕包层和PI膜外绕包层的绕包重叠率为30%~70%。

5.按权利要求1或2所述的抗辐照光缆，其特征在于所述PI膜绕包层的外径为0.5~3.0mm所述PI膜外绕包层的外径为0.6~3.5mm。

6.按权利要求1或2所述的抗辐照光缆，其特征在于所述的PI纤维线密度为100dtex~8000dtex，所述的PI纤维编织加强层纤维编织节距为20~60mm。

7.按权利要求1或2所述的抗辐照光缆，其特征在于所述的光缆在-100℃~+150℃温度范围内，在1310nm和1550nm窗口的附加损耗均小于或等于0.6dB/km。

8.按权利要求1或2所述的抗辐照光缆，其特征在于所述的光缆在20MRad的辐照条件下正常通信，且辐照附加损耗均小于或等于2.0dB/100m。

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