RU2448920C2 - Method of producing optical fibre and optical finer thus made - Google Patents
Method of producing optical fibre and optical finer thus made Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448920C2 RU2448920C2 RU2010123017/03A RU2010123017A RU2448920C2 RU 2448920 C2 RU2448920 C2 RU 2448920C2 RU 2010123017/03 A RU2010123017/03 A RU 2010123017/03A RU 2010123017 A RU2010123017 A RU 2010123017A RU 2448920 C2 RU2448920 C2 RU 2448920C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- layer
- painted
- curing
- optical fiber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02395—Glass optical fibre with a protective coating, e.g. two layer polymer coating deposited directly on a silica cladding surface during fibre manufacture
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение в целом относится к области оптических волокон и к их получению.The present invention generally relates to the field of optical fibers and to their preparation.
Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art
Оптические волокна, особенно стеклянные волокна, производятся из заранее подготовленного стеклянного тела, называемого "заготовкой", путем процесса, который в данной области известен как "вытягивание". Стеклянная заготовка помещается на вершину башни для вытягивания волокон, где она разогревается в печи до температуры достаточно высокой, чтобы вызвать размягчение нижней части заготовки. Размягченный материал заготовки вытягивается тянущим устройством, что образует стеклянную сердцевину оптического волокна.Optical fibers, especially glass fibers, are made from a pre-prepared glass body, called a "preform", by a process that is known as "stretching" in the art. A glass preform is placed on top of a fiber towing tower, where it is heated in a furnace to a temperature high enough to soften the bottom of the preform. The softened material of the workpiece is pulled by a pulling device, which forms the glass core of the optical fiber.
Оптическое волокно окружено слоем, в общем случае из стекла, имеющим показатель преломления ниже показателя преломления сердцевины, где упомянутый слой называется "оболочкой". Далее стеклянная сердцевина, окруженная оболочкой, может называться "оптическим волноводом".The optical fiber is surrounded by a layer, generally made of glass, having a refractive index lower than the refractive index of the core, where said layer is called a “sheath”. Further, a glass core surrounded by a sheath may be referred to as an “optical waveguide”.
Поверх оболочки наносится по меньшей мере один, более часто два наложенных один на другой покрывающих слоя с отверждением УФ излучением, которые образуют так называемую покрывающую систему.At least one, more often two, UV-curable coating layers are applied on top of the casing to form the so-called coating system.
Обычно покрывающая система наносится на сердцевину оптического волокна во время процесса его вытягивания.Typically, a coating system is applied to the core of an optical fiber during the drawing process.
Покрывающий слой, который не находится в прямом контакте со стеклянной сердцевиной, называется "первым покрытием" или "первичным покрытием"; наложенный поверх покрывающий слой, который находится на открытой поверхности покрытого волокна, называется "вторым покрытием" или "вторичным покрытием".A coating layer that is not in direct contact with the glass core is called a “first coating” or “primary coating”; an overlay coating layer that is on the exposed surface of the coated fiber is called a “second coating” or “secondary coating”.
Покрывающая система способствует поглощению сил, приложенных к покрытому волокну, и последующих связанных с этим потерь, обеспечивает защиту против микроизгибов, что может привести к уменьшению способности передачи сигнала покрытого оптического стеклянного волокна, наделяет волокно необходимой сопротивляемостью к воздействующим на него силам, таким как силы, возникающие при изготовлении из покрытого волокна кабеля.The coating system contributes to the absorption of the forces applied to the coated fiber and subsequent associated losses, provides protection against microbending, which can lead to a decrease in the signal transmission ability of the coated optical glass fiber, and provides the fiber with the necessary resistance to forces acting on it, such as arising from the manufacture of coated fiber cable.
Первое покрытие обычно является мягким покрытием, имеющим относительно низкий модуль упругости. Второе покрытие типично является покрытием, имеющим более высокий модуль упругости.The first coating is usually a soft coating having a relatively low modulus of elasticity. The second coating is typically a coating having a higher modulus of elasticity.
Для распознавания и идентификации отдельных волокон в составном кабеле обычно используется цветное кодирование.Color coding is commonly used to recognize and identify individual fibers in a composite cable.
Например, в телекоммуникационных приложениях волокна с многослойным покрытием для максимального повышения эффективности могут быть упакованы в большие конструкции, такие как ленты или кабели. Однако после «формирования ленты» (то есть укладки какого-то количества волокон одно к другому в форме ленты и покрытия их общим покрытием) и формирования кабелей из волокон отдельные волокна должны быть легко отличимы друг от друга, так чтобы их можно было точно идентифицировать, например, во время установки и технического обслуживания.For example, in telecommunication applications, multilayer fibers can be packaged in large structures such as tapes or cables to maximize efficiency. However, after “forming the tape” (that is, laying a certain amount of fibers one into another in the form of a tape and covering them with a common coating) and forming cables from the fibers, the individual fibers should be easily distinguishable from each other so that they can be accurately identified, for example, during installation and maintenance.
Хотя для цветного кодирования оптических волокон могут быть использованы несколько способов, цветное кодирование может быть выполнено, предпочтительно, либо с использованием окрашенного слоя (обычно толщиной почти до 10 микрон или менее), который наносится поверх покрытого волокна до его формирования в кабель и/или в ленту или нанесением на первое покрытие окрашенного второго покрытия.Although several methods can be used for color coding optical fibers, color coding can be performed, preferably, either using a colored layer (typically up to 10 microns or less thick) that is applied over the coated fiber before it forms into a cable and / or tape or applying to the first coating a painted second coating.
Нанесение окрашенного слоя может производиться во время процесса вытягивания оптического волокна.The application of the colored layer can be carried out during the process of drawing the optical fiber.
Оптико-волоконные ленты изготавливаются заделкой по меньшей мере двух отдельных волокон с цветовым кодированием в общий матричный материал, который так же как и первое и второе покрытия отверждается облучением. Оптико-волоконные ленты могут содержать, например, от 4 до 12 цветных волокон. Матричный материал может либо полностью заключать в себя оптические стеклянные волокна с цветовым кодированием либо матричный материал может скреплять стеклянные волокна одно с другим по краям. Отверждение матричного материала производится на этапе формирования ленты после того как на волокна была нанесена цветовая кодировка в виде окрашенного слоя.Fiber optic tapes are made by embedding at least two separate fibers with color coding into a common matrix material, which, like the first and second coatings, is cured by irradiation. Fiber optic tapes can contain, for example, from 4 to 12 colored fibers. The matrix material can either completely enclose color-coded optical glass fibers or the matrix material can bond the glass fibers to one another at the edges. The curing of the matrix material is carried out at the stage of forming the tape after the fibers have been color-coded in the form of a colored layer.
При проектировании ленты окрашенный слой находится между матричным материалом ленты и вторым покрытием волокна. Это означает, что следует тщательно выбирать граничные характеристики окрашенного слоя (например, поверхностная энергия, поглощение), так чтобы они соответствовали и характеристикам матричного материала и характеристикам второго покрывающего материала в конструкции ленты. В частности, важного технического рассмотрения требует способность отвержденного матричного материала должным образом отслаиваться (отрываться) от окрашенного слоя. Разрыв ленты производится приложением механической силы, хотя известно также и химическое размягчение матрицы с использованием растворителей.When designing a tape, a colored layer is located between the matrix material of the tape and the second fiber coating. This means that the boundary characteristics of the colored layer (for example, surface energy, absorption) should be carefully chosen so that they correspond to both the characteristics of the matrix material and the characteristics of the second coating material in the construction of the tape. In particular, an important technical consideration is required by the ability of the cured matrix material to properly peel (peel off) from the painted layer. Tape rupture is carried out by the application of mechanical force, although chemical softening of the matrix using solvents is also known.
Использование второго окрашенного покрытия раскрыто, например, в US 6797740.The use of a second colored coating is disclosed, for example, in US 6797740.
Публикация US 20040170367 касается оптических волокон, включающих в себя слой материала первичного покрытия, имеющего первый модуль упругости, слой материала окрашенного покрытия, имеющего второй модуль упругости, слой материала вторичного покрытия, имеющего третий модуль упругости, где первый, второй и третий модули упругости разные.Publication US 20040170367 relates to optical fibers including a primary coating material layer having a first elastic modulus, a colored coating material layer having a second elastic modulus, a secondary coating material layer having a third elastic modulus, where the first, second and third elastic moduli are different.
Каждый из слоев - слой материала первичного покрытия, слой материала окрашенного покрытия и слой материала вторичного покрытия наносится до отверждения других слоев. Все три слоя отверждаются вместе.Each of the layers is a layer of the material of the primary coating, a layer of material of the painted coating and a layer of material of the secondary coating is applied before the curing of other layers. All three layers cure together.
В одном варианте исполнения покрытое оптическое волокно включает в себя слой, размещенный между слоем первичного покрытия и слоем вторичного покрытия. Слой первичного покрытия окружает оптическое волокно (то есть оптический волновод), слой окрашенного покрытия окружает слой первичного покрытия, а слой вторичного покрытия образует самый внешний защитный слой. Обычно материал окрашенного покрытия имеет модуль упругости между значением модуля упругости материалов первичного и вторичного покрытия.In one embodiment, the coated optical fiber includes a layer interposed between the primary coating layer and the secondary coating layer. The primary coating layer surrounds the optical fiber (i.e., the optical waveguide), the colored coating layer surrounds the primary coating layer, and the secondary coating layer forms the outermost protective layer. Typically, a colored coating material has an elastic modulus between the elastic modulus of the primary and secondary coating materials.
В альтернативном варианте исполнения слой цветового покрытия окружает оптическое волокно, а слой первичного покрытия расположен между слоем цветного покрытия и самым внешним вторичным защитным слоем. В этом примере модуль упругости материала цветного покрытия, предпочтительно, меньше, чем модуль упругости первичного защитного покрытия или равен ему. В альтернативном варианте исполнения слой первичного покрытия смежен с оптическим волокном, слой вторичного покрытия смежен со слоем первичного покрытия, и слой цветного покрытия является самым внешним слоем. Эта публикация не дает никаких указаний относительно значений модулей упругости.In an alternative embodiment, the color coating layer surrounds the optical fiber, and the primary coating layer is located between the color coating layer and the outermost secondary protective layer. In this example, the elastic modulus of the color coating material is preferably less than or equal to the elastic modulus of the primary protective coating. In an alternative embodiment, the primary coating layer is adjacent to the optical fiber, the secondary coating layer is adjacent to the primary coating layer, and the color coating layer is the outermost layer. This publication does not provide any guidance on the values of the elastic moduli.
В публикации US 20040179799 представляется волоконно-оптический кабель, который включает в себя сердцевину, содержащую одно или большее количество оптических волокон, окруженную покрывающей системой (далее называемой "защитной оболочкой"), которая имеет радиально изменяющийся модуль упругости, а также способ изготовления такого кабеля. Защитная оболочка включает в себя участки первого и второго покрывающего слоя, построенные на одном и том же материале покрытия. К материалу покрытия участка слоя первого покрытия добавлен модификатор. Таким же образом модификатор добавлен к материалу покрытия участка слоя второго покрытия. Добавка модификатора к участку слоя первого покрытия и добавка модификатора к участку слоя второго покрытия приводит к тому, что покрывающая система имеет модуль упругости, который изменяется в радиальном направлении вдоль радиусов, идущих от центра сердцевины кабеля наружу. Различные типы модификаторов, которые могут использоваться в этих целях, включают в себя, но ими не ограничиваются, наполнители, например наноглину, агенты, образующие поперечные полимерные связи, например акрилаты, агенты переноса цепочек полимеризации, фотосенсибилизаторы, например альфа-гидроксильные кетоны. Покрытие наделяется разными модулями упругости добавлением в материал покрытия либо различного количества модификаторов либо различных модификаторов.US 20040179799 discloses a fiber optic cable that includes a core containing one or more optical fibers surrounded by a coating system (hereinafter referred to as a "protective sheath") that has a radially varying modulus of elasticity, as well as a method for manufacturing such a cable. The protective shell includes sections of the first and second coating layer, built on the same coating material. A modifier has been added to the coating material of the portion of the first coating layer. In the same way, a modifier is added to the coating material of the portion of the second coating layer. Adding a modifier to the portion of the layer of the first coating and adding a modifier to the portion of the layer of the second coating leads to the fact that the coating system has an elastic modulus that varies radially along radii extending from the center of the cable core to the outside. Various types of modifiers that can be used for this purpose include, but are not limited to, fillers, e.g., nanoclay, crosslinking agents, e.g., acrylates, polymerization chain transfer agents, photosensitizers, e.g. alpha-hydroxyl ketones. The coating is endowed with different moduli of elasticity by adding to the coating material either a different number of modifiers or various modifiers.
В примере радиально изменяющийся модуль упругости изменяется постепенно. Это радиальное изменение могло бы быть, например, в виде ступенчатой функции, такой, при которой это радиальное изменение в каком-то месте внутри покрытия изменялось бы резко.In the example, the radially varying elastic modulus changes gradually. This radial change could be, for example, in the form of a step function, such that this radial change at some point inside the coating would change dramatically.
Оптическое волокно может содержать дополнительное покрытие, которое окружает внешнюю часть покрытия (три слоя). Оптическое волокно может дополнительно содержать цветной слой, такой как краситель, который, например, окружает покрывающий слой.The optical fiber may contain an additional coating that surrounds the outer part of the coating (three layers). The optical fiber may further comprise a color layer, such as a dye, which, for example, surrounds the coating layer.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Заявитель обратил внимание на то, что необходимо получить оптическое волокно со следующими характеристиками:The applicant drew attention to the fact that it is necessary to obtain an optical fiber with the following characteristics:
- слои покрытия с модулем упругости, увеличивающимся в радиальном направлении при удалении от продольной оси оптического волокна, с тем чтобы улучшить характеристики сопротивления на микроизгиб;- coating layers with a modulus of elasticity increasing in the radial direction with distance from the longitudinal axis of the optical fiber, in order to improve the microbending resistance characteristics;
- слой окрашенного покрытия для возможности быстрой идентификации волокна;- a layer of colored coating for quick identification of the fiber;
- высокие характеристики межповерхностного взаимодействия, особенно адгезии, материала окрашенного покрытия с материалом второго покрытия с тем, чтобы избежать разъединения слоя окрашенного покрытия и слоя второго покрытия при манипуляциях с оптическим волокном и/или под воздействием критических тепловых или химических условий или в связи с расслоением наложенных на него слоев (например, буферного слоя, матричного слоя ленты), поскольку эти два слоя представляет собой по существу интегральное целое.- high characteristics of inter-surface interaction, especially adhesion, of the colored coating material with the second coating material in order to avoid separation of the colored coating layer and the second coating layer when handling optical fiber and / or under the influence of critical thermal or chemical conditions or due to delamination layers on it (for example, a buffer layer, a matrix layer of a tape), since these two layers are essentially an integral whole.
Заявитель обратил внимание на то, что получение окрашенного оптического волокна с покрывающими слоями с модулем упругости, увеличивающимся в радиальном направлении при удалении от продольной оси оптического волокна, может быть неудобным.The applicant drew attention to the fact that obtaining a colored optical fiber with coating layers with an elastic modulus that increases in the radial direction with distance from the longitudinal axis of the optical fiber can be inconvenient.
В частности, в связи с обсуждавшейся выше публикацией US 20040170367 заявитель обратил внимание на то, что раскрытый процесс содержит одновременное отверждение нанесенных на волокно покрывающих слоев. Такой процесс, как будет пояснено далее, является полностью процессом типа "мокрый по мокрому", и он затрудняет управление величиной диаметров слоев, особенно когда этих слоя три.In particular, in connection with the publication US 20040170367 discussed above, the applicant drew attention to the fact that the disclosed process comprises simultaneously curing the coating layers deposited on the fiber. Such a process, as will be explained below, is completely a wet-to-wet process, and it makes it difficult to control the diameter of the layers, especially when there are three of these layers.
Заявитель обратил внимание на то, что отверждающее излучение, подаваемое на слой покрывающего материала, могло воздействовать на материал нижележащего слоя с увеличением степени его отверждения.The applicant drew attention to the fact that the curing radiation supplied to the layer of the coating material, could affect the material of the underlying layer with an increase in the degree of curing.
Заявитель понял, что краситель, содержащийся в материале окрашенного покрытия, мог способствовать фильтрации отверждающего излучения, достигающего нижележащий по существу неотвержденный покрывающий слой. Эффект экранирования излучения слоем окрашенного покрытия можно было бы использовать для модуляции модуля упругости посредством различных степеней отверждения. Это особенно выгодно, когда материал окрашенного, самого верхнего слоя является таким же, что и материал второго, нижележащего слоя и отличается от него лишь наличием красителя.Applicant has realized that the dye contained in the colored coating material could facilitate the filtering of curing radiation reaching the underlying substantially uncured coating layer. The effect of radiation shielding by a layer of a painted coating could be used to modulate the elastic modulus through various degrees of cure. This is especially advantageous when the material of the painted, topmost layer is the same as the material of the second, underlying layer and differs from it only by the presence of dye.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения оптического волокна, при этом упомянутый способ включает этапы:In one aspect, the present invention relates to a method for producing an optical fiber, said method comprising the steps of:
- вытягивания оптического волновода из стеклянной заготовки;- pulling the optical waveguide from the glass blank;
- нанесения на оптический волновод слоя материала первого покрытия;- applying to the optical waveguide a layer of material of the first coating;
- отверждения материала слоя первого покрытия для получения слоя первого покрытия;- curing the material of the first coating layer to obtain a first coating layer;
- нанесения на слой первого покрытия слоя материала второго покрытия;- applying a layer of a second coating material to the first coating layer;
- нанесения на слой материала второго покрытия слоя материала окрашенного покрытия;- applying to the layer of material of the second coating a layer of material of the painted coating;
- отверждения материала второго покрытия и материала окрашенного покрытия в одном этапе для получения слоя второго покрытия, наложенного на слой первого покрытия, и слоя окрашенного покрытия, наложенного на слой второго покрытия, при этом полученный слой второго покрытия имеет модуль упругости более высокий, чем модуль упругости слоя первого покрытия, и более низкий, чем модуль упругости слоя окрашенного покрытия.- curing the second coating material and the colored coating material in one step to obtain a second coating layer applied to the first coating layer and a colored coating layer applied to the second coating layer, wherein the obtained second coating layer has an elastic modulus higher than the elastic modulus layer of the first coating, and lower than the modulus of elasticity of the painted coating layer.
В целях настоящего описания и следующих далее пунктов формулы изобретения, если не оговорено иное, все цифры, выражающие величины, количества, процентные соотношения и т.д., должны пониматься как приведенные во всех примерах с термином "около". Таким же образом все диапазоны включают в себя любые комбинации максимальных и минимальных указанных точек и включают в себя любые промежуточные диапазоны внутри их, которые могут быть и могут не быть здесь специально указаны.For the purposes of the present description and the following claims, unless otherwise stated, all figures expressing quantities, quantities, percentages, etc., should be understood as given in all examples with the term "about". In the same way, all ranges include any combination of the maximum and minimum specified points and include any intermediate ranges within them that may or may not be specifically indicated here.
В рамках настоящего изобретения принимаются следующие определения:The following definitions are accepted within the scope of the present invention:
- "оптический волновод" - стеклянная часть оптического волокна, содержащая сердечник, окруженный оболочкой;- "optical waveguide" - a glass part of an optical fiber containing a core surrounded by a sheath;
- "отверждение" - затвердевание полимерного материала, например, в результате образования полимерных цепочек поперечных связей, вызванное источником излучения, таким как ультрафиолетовое излучение, пучком электронов или теплом;- "curing" - the hardening of a polymer material, for example, as a result of the formation of polymer cross-linking chains caused by a radiation source such as ultraviolet radiation, an electron beam or heat;
- "модуль упругости" (известный так же как "модуль Юнга" или в обозначениях - "Е") описывает упругость при растяжении или тенденцию объекта к деформации вдоль оси, когда вдоль этой оси приложены противоположно направленные силы; он определяется как отношение напряжения растяжения к деформации растяжения (Е=σ/ε);- "elastic modulus" (also known as "Young's modulus" or in the notation - "E") describes the tensile elasticity or the tendency of an object to deform along the axis when oppositely directed forces are applied along this axis; it is defined as the ratio of tensile stress to tensile strain (E = σ / ε);
- "процесс «мокрый по сухому»" - нанесение многослойного покрытия, при котором на оптический волновод наносится материал первого покрытия в жидкой форме; покрытый оптический волновод затем подвергается этапу отверждения, во время которого материал первого покрытия подвергается воздействию энергии излучения для отверждения (и затвердевает). После этого поверх отвержденного слоя первого покрытия оптического волокна наносится материал второго покрытия в жидкой форме. Покрытое оптическое волокно снова проходит этап отверждения, во время которого материал второго покрытия подвергается воздействию энергии излучения для отверждения (и затвердевает).- "wet-dry" process "- applying a multilayer coating, in which the material of the first coating in liquid form is applied to the optical waveguide; the coated optical waveguide is then subjected to a curing step, during which the material of the first coating is exposed to radiation energy for curing (and hardens). After that, the second coating material in liquid form is applied over the cured layer of the first coating of the optical fiber. The coated optical fiber undergoes a curing step again, during which the second coating material is exposed to radiation energy to cure (and solidifies).
- "процесс «мокрый по мокрому»" - нанесение многослойного покрытия, при котором на оптический волновод наносится материал первого покрытия в жидкой форме, за которым следует материал второго покрытия также в жидкой форме без какого-либо существенного проведения этапа отверждения между нанесением материала первого покрытия и нанесением материала второго покрытия. Первое покрытие и второе покрытие получаются в результате одновременного отверждения материала первого покрытия и материала второго покрытия.- "wet on wet" process - applying a multilayer coating in which the first coating material is applied in liquid form to the optical waveguide, followed by the second coating material also in liquid form without any significant curing step between applying the first coating material and applying a second coating material. The first coating and the second coating are obtained by simultaneously curing the first coating material and the second coating material.
Опционально способ согласно данному изобретению содержит этап нагрева слоя второго покрывающего материала перед нанесением слоя материала окрашенного покрытия. Это позволяет достичь лучшего управления диаметром волокна. Упомянутый нагрев может выполняться воздействием энергии излучения, например, излученной инфракрасным (ИК) источником, или УФ источником; в последнем случае уровень возможного отверждения второго слоя перед нанесением третьего окрашенного слоя в любом случае должен быть таким, чтобы дополнительное его отверждение излучением, профильтрованным через окрашенный материал во время его отверждения, доводило степень отверждения второго слоя до величины от 90% до 96%.Optionally, the method according to this invention comprises the step of heating the layer of the second coating material before applying the layer of material of the painted coating. This allows for better control of fiber diameter. Mentioned heating can be performed by exposure to radiation energy, for example, radiated by an infrared (IR) source, or a UV source; in the latter case, the level of possible curing of the second layer before applying the third colored layer in any case should be such that its additional curing by radiation filtered through the colored material during its curing, brought the degree of curing of the second layer to between 90% and 96%.
Должна быть получена такая степень отверждения, чтобы достигнуть значения модуля упругости материала второго слоя, предпочтительно, равного значению модуля упругости, которое упомянутый материал имеет при 100% отверждении или на 1% менее. Значения модуля упругости материала после 100% отверждения легко могут быть получены специалистами в данной области техники, например, в результате испытаний или из листа технических характеристик продаваемого материала покрытия.Such a degree of curing must be obtained in order to achieve a value of the elastic modulus of the material of the second layer, preferably equal to the value of the elastic modulus, which said material has at 100% cure or 1% less. The values of the modulus of elasticity of the material after 100% curing can easily be obtained by specialists in this field of technology, for example, as a result of tests or from the sheet of technical characteristics of the sold coating material.
Заявитель обратил внимание на то, что в покрывающем слое со степенью отверждения менее чем 90% в течение срока службы волокна происходят линейные изменения, то есть изменения в диаметре. Такое явление может быть обусловлено перемещением непрореагировавших веществ в направлении смежных слоев.The applicant drew attention to the fact that in the coating layer with a degree of cure of less than 90%, linear changes occur during the fiber service life, i.e. changes in diameter. This phenomenon may be due to the movement of unreacted substances in the direction of adjacent layers.
Способ по настоящему изобретению, предпочтительно, включает отверждение слоя второго покрытия во время отверждения материала окрашенного покрытия до степени менее чем 96%.The method of the present invention preferably includes curing the second coating layer during curing of the painted coating material to a degree of less than 96%.
Способ по настоящему изобретению, предпочтительно, включает отверждение слоя второго покрытия во время отверждения материала окрашенного покрытия до степени большей, чем примерно 90%.The method of the present invention preferably includes curing the second coating layer during the curing of the painted coating material to a degree greater than about 90%.
Способ по настоящему изобретению, предпочтительно, включает отверждение слоя второго покрытия до степени, соответствующей модулю упругости на от 10% до 50% меньше, чем модуль упругости материала окрашенного покрытия изготовленного оптического волокна.The method of the present invention preferably includes curing the second coating layer to a degree corresponding to an elastic modulus of 10% to 50% less than the elastic modulus of the colored coating material of the fabricated optical fiber.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к оптическому волокну, содержащемуIn another aspect, the present invention relates to an optical fiber comprising
- оптический волновод;- optical waveguide;
- слой материала первого покрытия, окружающий оптический волновод;- a layer of material of the first coating surrounding the optical waveguide;
- слой материала второго покрытия, окружающий слой материала первого покрытия, иa layer of material of the second coating surrounding the layer of material of the first coating, and
- слой материала окрашенного покрытия, окружающий слой материала второго покрытия,- a layer of material of the painted coating, the surrounding layer of material of the second coating,
при этомwherein
упомянутые материалы первого, второго и окрашенного покрытия имеют значения модуля упругости, увеличивающиеся при удалении от оптического волновода;said materials of the first, second, and colored coatings have elastic modulus values that increase with distance from the optical waveguide;
упомянутый материал окрашенного покрытия имеет модуль упругости в 500-1000 МПа;said painted coating material has an elastic modulus of 500-1000 MPa;
упомянутый материал второго покрытия имеет модуль упругости на 10-50% меньше, чем модуль упругости материала окрашенного покрытия; иsaid second coating material has an elastic modulus of 10-50% less than the elastic modulus of the material of the painted coating; and
слой материала второго покрытия отверждается до процентного отношения, меньшего чем 96%.the second coating material layer cures to a percentage of less than 96%.
Слой материала второго покрытия, предпочтительно, отверждается до процентного отношения, равного или большего, чем 90%.The layer of material of the second coating is preferably cured to a percentage equal to or greater than 90%.
Слой материала первого покрытия, предпочтительно, имеет модуль упругости от 1 до 2 МПа.The material layer of the first coating preferably has an elastic modulus of 1 to 2 MPa.
Упомянутый оптический волновод, предпочтительно, имеет диаметр приблизительно в 125 мкм.Said optical waveguide preferably has a diameter of about 125 microns.
Слой материала первого покрытия, предпочтительно, имеет толщину от 30 до 35 мкм.The material layer of the first coating preferably has a thickness of 30 to 35 μm.
Слой материала второго покрытия, предпочтительно, имеет толщину от 20 до 35 мкм.The layer of material of the second coating preferably has a thickness of from 20 to 35 μm.
Слой материала окрашенного покрытия, предпочтительно, имеет толщину, пригодную для обеспечения механического сопротивления.The material layer of the painted coating preferably has a thickness suitable for providing mechanical resistance.
Дополнительно материал окрашенного покрытия имеет экранирующий эффект, который зависит от толщины этого слоя. Толщина слоя материала окрашенного покрытия может быть выбрана как функция содержащегося в нем красителя. С учетом спектрального поглощения некоторые красители, например черный или белый, дают окрашенный слой с экранирующей способностью, более высокой, чем другие красители, например желтый. Например, слой покрывающего материала черного цвета может иметь толщину меньшую, чем слой покрывающего материала желтого цвета, оказывая по существу то же самое экранирующее воздействие на отверждение материала второго покрытия.Additionally, the material of the painted coating has a shielding effect, which depends on the thickness of this layer. The thickness of the layer of material of the painted coating can be selected as a function of the dye contained in it. Considering spectral absorption, some dyes, for example black or white, give a colored layer with a shielding ability higher than other dyes, for example yellow. For example, a black coating material layer may have a thickness less than a yellow coating material layer, providing substantially the same screening effect on the curing of the second coating material.
Слой материала окрашенного покрытия, предпочтительно, имеет толщину от 10 до 15 мкм.The material layer of the painted coating preferably has a thickness of 10 to 15 μm.
Предпочтительно, материал второго покрытия является по существу таким же, что и материал окрашенного покрытия, при этом последний отличается лишь тем, что содержит краситель.Preferably, the material of the second coating is essentially the same as the material of the painted coating, the latter being different only in that it contains a dye.
Материалы второго и окрашенного покрытия, предпочтительно, содержат по существу один и тот же тип по меньшей мере какого-нибудь одного из модификаторов, таких как наполнители, агенты, образующие поперечные полимерные связи, агенты переноса цепочек полимеризации, фотосенсибилизаторы и их комбинации. Упомянутый по меньшей мере один модификатор содержится в материалах второго и окрашенного покрытия в по существу равных количествах.The materials of the second and colored coatings preferably contain essentially the same type of at least one of the modifiers, such as fillers, cross-linking agents, polymerization chain transfer agents, photosensitizers, and combinations thereof. Mentioned at least one modifier is contained in the materials of the second and painted coatings in substantially equal amounts.
Использование одного и того же материала покрытия для второго и окрашенного покрытий обеспечивает высокие характеристики межповерхностного взаимодействия между двумя этими слоями, преимущества чего уже описаны ранее. Использование одного и того же материала покрытия для второго и окрашенного покрытий облегчает процесс с оперативной точки зрения.The use of the same coating material for the second and painted coatings provides high characteristics of inter-surface interaction between these two layers, the advantages of which have already been described previously. The use of the same coating material for the second and painted coatings facilitates the process from an operational point of view.
Оптические волокна в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, используются для производства оптико-волоконных лент.The optical fibers in accordance with the present invention are preferably used for the production of optical fiber tapes.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к установке для получения оптического волокна, начиная от стеклянной заготовки, при этом упомянутая установка содержит:In yet another aspect, the present invention relates to an apparatus for producing optical fiber starting from a glass preform, said apparatus comprising:
- первое устройство-аппликатор для нанесения слоя материала первого покрытия на оптический волновод, полученный из стеклянной заготовки;- the first device applicator for applying a layer of material of the first coating on an optical waveguide obtained from a glass billet;
- первое устройство отверждения для отверждения слоя материала первого покрытия;- a first curing device for curing the layer of material of the first coating;
- второе устройство-аппликатор для нанесения на слой материала первого покрытия, отвержденного первым устройством отверждения, слоя материала второго покрытия и слоя материала окрашенного покрытия на слой материала второго покрытия; и- a second applicator device for applying to a layer of a first coating material cured by a first curing device, a second coating material layer and a painted coating material layer on a second coating material layer; and
- второе устройство отверждения, работающее с возможностью подачи энергии излучения для отверждения по меньшей мере слоя материала окрашенного покрытия.- a second curing device, operating with the possibility of supplying radiation energy to cure at least a layer of the material of the painted coating.
Количество энергии излучения, подаваемое устройствами отверждения в соответствии с настоящим изобретением, выбирается исходя из параметров, таких как скорость вытяжки, химический состав второго и окрашенного покрытий, поглощение красителя в материале окрашенного покрытия, толщина слоя окрашенного покрытия, желательная степень отверждения слоя (слоев).The amount of radiation energy supplied by the curing devices in accordance with the present invention is selected based on parameters such as drawing speed, chemical composition of the second and colored coatings, dye absorption in the colored coating material, thickness of the colored coating layer, desired degree of curing of the layer (s).
Установка, предпочтительно, дополнительно содержит нагревательное устройство для нагрева слоя материала второго покрытия до нанесения слоя материала окрашенного покрытия.The installation preferably further comprises a heating device for heating the layer of material of the second coating before applying the layer of material of the painted coating.
Нагревательное устройство может содержать третье устройство.The heating device may comprise a third device.
Установка может содержать первое устройство измерения диаметра перед упомянутым первым устройством-аппликатором и/или второе устройство измерения диаметра после упомянутого первого устройства-аппликатора и перед вторым устройством-аппликатором и/или третье устройство измерения диаметра после нагревательного устройства и перед упомянутым вторым устройством отверждения и/или четвертое устройство измерения диаметра после упомянутого второго устройства отверждения.The installation may comprise a first diameter measuring device in front of said first applicator device and / or a second diameter measuring device after said first applicator device and before a second applicator device and / or a third diameter measuring device after the heating device and before said second curing device and / or a fourth diameter measuring device after said second curing device.
Оптическое волокно, полученное в соответствии с настоящим изобретением, является оптическим волокном с трехслойным покрытием. Это оптическое волокно демонстрирует высокие характеристики волокна в отношении прочности на разрыв, поведения и старения в воде, а также характеристики на микроизгиб, по меньшей мере эквивалентные таким же характеристикам волокон уровня техники. Без связи с конкретной теорией представляется, что упомянутые характеристики могли быть обусловлены тем, что слой материала окрашенного покрытия действует как фильтр против отверждающего излучения. Поэтому слой материала второго покрытия испытывает воздействие меньшей энергии излучения, чем в случае с двухслойным покрытием. Слой материала второго покрытия, даже если он образован из того же самого материала что и материал окрашенного покрытия, после отверждения имеет меньший модуль упругости.The optical fiber obtained in accordance with the present invention is an optical fiber with a three-layer coating. This optical fiber exhibits high fiber characteristics with respect to tensile strength, behavior and aging in water, as well as microbending characteristics that are at least equivalent to those of the prior art fibers. Without regard to a specific theory, it seems that the characteristics mentioned could be due to the fact that the layer of material of the painted coating acts as a filter against curing radiation. Therefore, the layer of material of the second coating is exposed to lower radiation energy than in the case of a two-layer coating. The layer of the material of the second coating, even if it is formed from the same material as the material of the painted coating, after curing has a lower modulus of elasticity.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего подробного описания варианта осуществления настоящего изобретения, приведенного только в качестве неограничивающего примера, со ссылками на приложенные чертежи, на которых:Features and advantages of the present invention will be better understood from the following detailed description of an embodiment of the present invention, given by way of non-limiting example only, with reference to the attached drawings, in which:
Фиг.1 схематично показывает установку в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения для получения оптического волокна по способу в соответствии с настоящим изобретением.Figure 1 schematically shows an apparatus in accordance with an embodiment of the present invention for producing optical fiber by the method in accordance with the present invention.
Фиг.2 схематично показывает поперечное сечение оптического волокна в плоскости, поперечной оси оптического волокна, полученного по способу в соответствии с настоящим изобретением, иFigure 2 schematically shows a cross section of an optical fiber in a plane transverse to the axis of an optical fiber obtained by the method in accordance with the present invention, and
Фиг.3 представляет собой график, показывающий зависимость потерь оптического волокна (ослабление по ординате) от модуля упругости (по абсциссе) слоя материала второго покрытия оптического волокна в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.FIG. 3 is a graph showing the dependence of optical fiber loss (ordinate attenuation) on the elastic modulus (abscissa) of a material layer of a second optical fiber coating in accordance with an embodiment of the present invention.
Подробное описание варианта осуществления настоящего изобретенияDetailed Description of an Embodiment of the Present Invention
Согласно чертежам на фиг.1 условно показана установка 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения для получения оптического волокна 200 с трехслойным покрытием по способу в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.According to the drawings, Fig. 1 shows conditionally an
Более конкретно, установка 100 представляет собой установку для вертикальной вытяжки, которая предназначена для установки на башню вытяжки оптического волокна, пригодную для нанесения всех трех слоев трехслойного оптического волокна методом "мокрый по сухому". Следует обратить внимание на то, что, например, возможно использование установок различных конфигураций для нанесения трех слоев покрытия - способом "мокрый по мокрому" или смешанным способом "мокрый по мокрому"/"мокрый по сухому". Башня для вытяжки оптического волокна и установки нанесения смолы типа "мокрый по мокрому" или "мокрый по сухому" сами по себе известны и подробно описываться здесь не будут.More specifically, the
Стеклянная заготовка 105 вытягивается в печи 110 с получением оптического волновода из волокна 200. Волокно 200 принимается вытягивающим устройством 120. Во время вытягивания диаметр волокна 200 измеряется на выходе печи 110 первым измерительным устройством 125. В случае отклонения от величины заданного диаметра (например, 125 мкм) первое измерительное устройство 125 может послать сигнал вытягивающему устройству 120, который может соответствующим образом изменить свою скорость вращения.The
После этого волокно 200 направляется для прохождения сквозь трубку 130 охлаждения, где оно охлаждается до достижения температуры, например, менее 50°С, а затем направляется для прохождения через первое устройство-аппликатор 135, имеющее аппликаторные фильеры, выполненные с возможностью нанесения на стеклянное волокно 200 слоя первого материала покрытия, в частности слой первого материала покрытия может быть нанесен в виде вязкой смолы.After that, the
После этого волокно 200, покрытое слоем первого материала покрытия, направляется для прохождения через первое устройство 140 отверждения, например мимо УФ лампы или системы УФ ламп, которое устроено таким образом, что вызывает отверждение первого материала покрытия; степень отверждения зависит от мощности УФ излучения, испускаемого устройством 140 отверждения, и/или от скорости вытяжки волокна. Замечено, что поскольку на последующих этапах производства (описанных далее) материал покрытия может получать дополнительные количества УФ излучения, то отверждение первого материала покрытия воздействием на него мощности УФ излучения, обусловленной первым устройством 140 отверждения, не обязательно должно быть полным.After that, the
Первое устройство 140 отверждения может содержать от 1 до 4 УФ ламп, обеспечивающих величину энергии излучения в диапазоне от 45 до 150 Вт/см2 на лампу.The
За устройством 140 УФ отверждения диаметр волокна, покрытого слоем первого материала покрытия, может измеряться вторым измерительным устройством 145. Измеренный диаметр может использоваться, чтобы убедиться в том, что диаметр оптического волокна 200 правильный; в том случае когда величина измеренного диаметра слишком сильно отличается от величины заданного диаметра, оптическое волокно может быть забраковано; альтернативно измеренный диаметр может использоваться в качестве обратной связи на трубку 130 охлаждения, чтобы изменить температуру, до которой волокно 200 доходит в фильерах первого устройства-аппликатора 135. Количество вязкой смолы, которое может вытягивать волокно 200, то есть толщина первого слоя покрытия зависит от геометрии фильер и от температуры поступающего волокна 200 относительно температуры вязкой смолы. Было замечено, что измерение диаметров различных слоев оптического волокна 200 в конце производственного процесса может быть затруднено, так что преимущественным может быть измерение диаметров одного или большего количества слоев покрытия оптического волокна 200 во время производства.Behind the
После этого волокно 200 проходит через второе устройство-аппликатор 150, имеющее аппликаторные фильеры, выполненные с возможностью нанесения на волокно (покрытое слоем первого материала) слоя второго материала покрытия; в частности, слой второго материала покрытия может наноситься в виде вязкой смолы.After this, the
Затем третьим измерительным устройством 160 может измеряться диаметр волокна, покрытого слоями первого и второго материалов покрытия. Подобно второму измерительному устройству, величина диаметра, измеренного третьим измерительным устройством 160, может использоваться, чтобы убедиться в том, что диаметр оптического волокна 200 правильный; в том случае когда величина измеренного диаметра слишком сильно отличается от величины заданного диаметра, оптическое волокно может быть забраковано; альтернативно измеренный диаметр может использоваться в качестве обратной связи на трубку 130 охлаждения, для того чтобы изменить температуру, до которой волокно 200 доходит в фильерах первого устройства-аппликатора 135.Then, the diameter of the fiber coated with layers of the first and second coating materials can be measured by the
Наконец, волокно 200 направляется для прохождения третьего устройства-аппликатора 165, которое имеет фильеры аппликатора, выполненные с возможностью нанесения на волокно, покрытое материалами первого и второго слоя, материала окрашенного покрытия третьего слоя. Материал окрашенного покрытия может быть в виде вязкой смолы и включает в себя краситель типа и количества, необходимого для получения волокна, имеющего нужный внешний цвет.Finally, the
Материал окрашенного покрытия может быть таким же материалом, что и материал второго покрытия, отличаясь от него присутствием красителя; в более общих словах, материал окрашенного покрытия может быть материалом, химически совместимым с материалом второго покрытия.The material of the painted coating may be the same material as the material of the second coating, differing from it by the presence of a dye; in more general terms, the material of the painted coating may be a material chemically compatible with the material of the second coating.
Краситель может представлять собой неорганический пигмент или, в более общих словах, пигмент, который является химически инертным по отношению к другим химическим компонентам слоя окрашенного покрытия.The colorant may be an inorganic pigment or, more generally, a pigment that is chemically inert with respect to other chemical components of a colored coating layer.
После этого волокно 200 направляется для прохождения через второе устройство 170 отверждения, например мимо УФ лампы или системы ламп, которое устроено таким образом, что вызывает отверждение вязкой смолы, образующей материал окрашенного покрытия; при этом степень отверждения зависит от мощности УФ излучения, испускаемой вторым устройством 170 отверждения, и/или от скорости вытяжки волокна.After this, the
Второе устройство 140 отверждения может содержать от 1 до 6 УФ ламп, обеспечивающих величину энергии излучения в диапазоне от 45 до 150 Вт/см2 на лампу.The
Вследствие присутствия красителя в материале окрашенного покрытия этот материал окрашенного покрытия действует по отношению к УФ излучению как экран. Поэтому вклад второго устройства 170 отверждения в отверждение смолы, образующей материал второго покрытия, зависит от характеристик материала окрашенного покрытия или от его способности по экранированию УФ излучения; в любом случае степень отверждения смолы, образующей материал второго покрытия, под воздействием УФ излучения, генерируемого вторым устройством 170 отверждения, снижена по сравнению с тем, что было бы если бы материал покрытия отсутствовал.Due to the presence of dye in the coating material, this coating material acts like a screen with respect to UV radiation. Therefore, the contribution of the
После этого четвертым измерительным устройством 175 измеряется диаметр волокна, покрытого тремя слоями. Подобно второму и третьему измерительным устройствам (145, 160), величина диаметра волокна, измеренного четвертым измерительным устройством 175, может использоваться, чтобы убедиться в том, что диаметр оптического волокна 200 правильный; в том случае когда величина измеренного диаметра слишком сильно отличается от величины заданного диаметра, оптическое волокно может быть забраковано; альтернативно измеренный диаметр может использоваться в качестве обратной связи на трубку 130 охлаждения, для того чтобы изменить температуру, до которой волокно 200 доходит в фильерах первого устройства-аппликатора 135.After this, the
В варианте осуществления настоящего изобретения по выходе из второго устройства-аппликатора 150 волокно должно пройти через устройство 180, например третье устройство отверждения, то есть мимо УФ лампы или системы ламп, которое устроено таким образом, что вызывает отверждение вязкой смолы, образующей материал второго покрытия, до определенной степени зависящей от мощности УФ излучения, испускаемого устройством 180 отверждения, и/или от скорости вытяжки волокна; в этом случае вклад второй УФ лампы или системы ламп 170 в отверждение смолы, образующей материал второго покрытия, может быть уменьшен или вообще сведен к пренебрежимо малой величине. Облучение вязкой смолы, образующей материал второго покрытия, УФ излучением до нанесения слоя материала окрашенного покрытия вызывает преимущественно нагрев материала второго покрытия, что дает возможность достичь лучшего управления конечным диаметром оптического волокна. УФ излучение, испускаемое устройством 180, может также вызывать увеличение степени отверждения смолы, образующей материал первого покрытия. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 180 может включать в себя дополнительно или альтернативно третьему устройству отверждения нагревательное устройство, подобное ИК источнику, выполненное с возможностью нагрева материала второго покрытия.In an embodiment of the present invention, upon exiting the
Устройство 180 может содержать от 1 до 2 УФ ламп, обеспечивающих величину энергии излучения в диапазоне от 5 до 40 Вт/см2 на лампу.The
Фиг.2 условно показывает поперечное сечение оптического волокна 200, полученного следуя способу в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; поперечное сечение выполнено в плоскости, поперечной оси оптического волокна. На чертеже стеклянный оптический волновод (содержащий сердечник и оболочку) волокна 200 обозначен позицией 205, слой материала первого покрытия обозначен позицией 210, слой материала второго покрытия обозначен позицией 215, а слой материала окрашенного покрытия обозначен позицией 220.Figure 2 conditionally shows a cross section of an
Оптический волновод 205 может, например, иметь стандартный диаметр около 125 мкм (стандартная величина для оптического волокна для устройств телекоммуникации).
Слой 210 материала первого покрытия в температурном диапазоне использования оптического волокна, то есть в диапазоне от -30°С до 60°С имеет относительно низкий модуль упругости, например порядка 1-2 МПа. Толщина слоя 210 материала первого покрытия может быть порядка от 30 до 35 мкм.The
Слой 215 материала второго покрытия может иметь промежуточный модуль упругости выше, чем модуль упругости слоя 210 материала первого покрытия, но ниже модуля упругости слоя 220 материала окрашенного покрытия. Слой 215, предпочтительно, имеет толщину от 20 до 30 мкм. Материал слоя 215, предпочтительно, имеет степень отверждения менее чем 96%. Степень отверждения материала второго слоя 215, преимущественно, выше чем 90% во избежание возможного перемещения непрореагировавших веществ, которые могут привести к изменению толщины покрывающих слоев.The second
Слой 220 материала окрашенного покрытия может иметь относительно высокий модуль упругости, выше, чем модуль упругости слоя 215 материала второго покрытия, например от 500 до 1000 МПа. Толщина слоя 220 материала, предпочтительно, около 10-15 мкм. Модуль упругости слоя 215 материала второго покрытия, предпочтительно, примерно на 10-50% ниже, чем модуль упругости материала окрашенного покрытия. Материал (то есть смола), используемый в слое окрашенного покрытия, может иметь в основном такой же химический состав, что и состав материала второго покрытия, но содержать краситель.The
Внешний диаметр волокна 200 может лежать в диапазоне 245 от 255 мкм.The outer diameter of the
Смолы, используемые для любого или каждого из материалов первого, второго или окрашенного покрытия, могут быть смолами, описанными в US 6797740. Количество используемого красителя может быть выбрано на основании толщины слоев покрытия, что известно специалистам в данной области техники.The resins used for any or each of the materials of the first, second or colored coating can be the resins described in US 6797740. The amount of dye used can be selected based on the thickness of the coating layers, which is known to specialists in this field of technology.
Благодаря радиально увеличивающемуся модулю упругости, волокно, полученное в соответствии с настоящим изобретением, демонстрирует такое же или даже более высокое сопротивление микросгибам, чем известные волокна. Слой материала второго покрытия не является основным элементом, обеспечивающим механическое сопротивление волокна, таким образом он может иметь более низкий модуль упругости, чем слой окрашенного покрытия.Due to the radially increasing modulus of elasticity, the fiber obtained in accordance with the present invention exhibits the same or even higher microbend resistance than known fibers. The layer of material of the second coating is not the main element providing mechanical resistance of the fiber, so it can have a lower modulus of elasticity than the layer of the painted coating.
Более того, внешний окрашенный слой позволяет производить идентификацию волокна в мультиволоконных кабелях без необходимости дополнительного этапа окрашивания волокон на кабельном заводе.Moreover, the external dyed layer allows fiber identification in multi-fiber cables without the need for an additional fiber dyeing step in a cable plant.
Экспериментальные результатыExperimental results
В вытягивающей установке, подобной описанной выше установке 100, стеклянная заготовка, имеющая ступенчатый профиль для показателя преломления, вытягивалась со скоростью 20 м/с. Для того чтобы выделить чувствительность к микроизгибам, выбранная заготовка имела большое отношение между "диаметром модового поля" (MFD) и критической длиной волны (это отношение далее обозначается как МАС). Оказалось, что полученное оптическое волокно имеет средний диаметр MFD=9,31 мкм (на длине волны 1310 нм), критическую длину волны кабеля = 1138 нм и среднее отношение МАС=8,18.In a stretching apparatus similar to the above described
Два оптических волновода, имеющие диаметр в 125 мкм, были покрыты материалом первого покрытия (DeSolite® 6D1-78, продаваемый компанией DSM Desotech), материалом второго покрытия (DeSolite® 3471-2-136, продаваемый компанией DSM Desotech) и материалом третьего покрытия (DeSolite® 952-014, то есть DeSolite® 3471-2-136 плюс зеленый краситель, продаваемый компанией DSM Desotech), причем эти материалы были нанесены таким образом, чтобы получились толщины, указанные в таблице 1.Two optical waveguide having a diameter of 125 microns were coated with a first coating material (DeSolite ® 6D1-78, marketed by DSM Desotech), the second coating material (DeSolite ® 3471-2-136, marketed by DSM Desotech) and third coating material ( DeSolite ® 952-014, that is, DeSolite ® 3471-2-136 plus green dye sold by DSM Desotech), and these materials were applied so that the thicknesses shown in Table 1 were obtained.
В таблице 1 мощность УФ излучения выражена в количестве ламп, умноженных на процент энергии излучения каждой лампы (100%=93 Вт/см2). Первый и второй покрывающие слои сравнительного образца 1 получают количество излучения, необходимое для отверждения материалов этих слоев до нанесения третьих окрашенных слоев (процесс "мокрый по сухому"). Второй слой образца 2 в соответствии с изобретением получает количество излучения около 23 Вт/см2, такое, которое обеспечивает степень отверждения менее чем 90%, таким образом оставляющее этот материал неотвержденным.In table 1, the power of UV radiation is expressed in the number of lamps multiplied by the percentage of radiation energy of each lamp (100% = 93 W / cm 2 ). The first and second coating layers of comparative sample 1 receive the amount of radiation needed to cure the materials of these layers before applying the third colored layers (wet on dry process). The second layer of sample 2 in accordance with the invention receives an amount of radiation of about 23 W / cm 2 such that it provides a degree of cure of less than 90%, thus leaving this material uncured.
Чувствительность к микроизгибам сравнительного образца 1 и образца 2 в соответствии с изобретением была испытана в соответствии со стандартом IEC 62-221 IR3 Ed.1 с увеличивающейся катушкой при комнатной температуре. Результаты представлены в нижеприведенной таблице 2.The microbend sensitivity of Comparative Sample 1 and Sample 2 in accordance with the invention was tested in accordance with IEC 62-221 IR3 Ed. 1 with an increasing coil at room temperature. The results are presented in table 2 below.
Образец 2 в соответствии с изобретением имеет значительно меньшую чувствительность к микроизгибам относительно стандартного двухслойного волокна (сравнительный образец 1). Зависимость чувствительности к микроизгибам от модуля упругости покрытия (зависящего, в свою очередь, от степени отверждения материала покрытия) обсуждается, например, в статье F. Cocchini et al., Journal of Lightwave Techn. 13 (1995), p. 1706. Увеличение затухания в слегка сжатом по внешней необработанной поверхности оптическом волокне пропорционально отношению D/H2, как показано следующим уравнением:Sample 2 in accordance with the invention has a significantly lower sensitivity to microbending relative to a standard bilayer fiber (comparative sample 1). The dependence of the sensitivity to microbending on the modulus of elasticity of the coating (which, in turn, depends on the degree of curing of the coating material) is discussed, for example, in F. Cocchini et al., Journal of Lightwave Techn. 13 (1995), p. 1706. The increase in attenuation in the optical fiber slightly compressed along the outer rough surface is proportional to the D / H 2 ratio, as shown by the following equation:
где D - боковая жесткость системы покрытия (МПа), а Н - жесткость на изгиб (МПа·мм4) в случае двойного покрывающего слоя, при этом жесткость на изгиб Н определяется как:where D is the lateral stiffness of the coating system (MPa), and N is the bending stiffness (MPa · mm 4 ) in the case of a double coating layer, while the bending stiffness N is defined as:
где условия Ei - модули упругости, а условия Ri - радиусы каждой компоненты, при этом для стеклянного сердечника i=0; для внутреннего покрывающего слоя i=1, и для внешнего покрывающего слоя i=2 соответственно.where the conditions E i are the elastic moduli, and the conditions R i are the radii of each component, and for the glass core i = 0; for the inner covering layer i = 1, and for the outer covering layer i = 2, respectively.
Зависимость боковой жесткости в системе двойного покрывающего слоя может быть выражена как:The dependence of lateral stiffness in a double coating system can be expressed as:
Обусловленные микроизгибами дополнительные потери несущественно изменяются в зависимости от модуля упругости материала второго покрывающего слоя.The additional losses due to microbending change insignificantly depending on the elastic modulus of the material of the second coating layer.
В случае покрывающей системы в соответствии с настоящим изобретением в уравнение 2 должен быть добавлен третий член 
При таком предположении обусловленные микроизгибами дополнительные потери в зависимости от модуля упругости материала второго покрывающего слоя в районе ниже 700 МПа существенно увеличиваются. Это показано на фиг.3 (для различных условий уравнений приняты следующие значения: 2R0=125 мкм, 2R1=190 мкм, 2R2=245 мкм, 2R3=250 мкм, E0=72000 МПа, E1=1 МПа, E3=1000 МПа). Затухание по ординате выражено в 1/МПа·мм8, поскольку в соответствии с уравнением 1 оно пропорционально отношению D/H2, а коэффициент пропорциональности зависит от оптических характеристик волновода и от интенсивности боковой нагрузки. Модуль упругости второго покрытия выражен в логарифме МПа.With this assumption, the additional losses due to microbending, depending on the elastic modulus of the material of the second coating layer, increase significantly in the region below 700 MPa. This is shown in Fig. 3 (for different conditions of the equations, the following values are accepted: 2R 0 = 125 μm, 2R 1 = 190 μm, 2R 2 = 245 μm, 2R 3 = 250 μm, E 0 = 72000 MPa, E 1 = 1 MPa , E 3 = 1000 MPa). The ordinate attenuation is expressed in 1 / MPa · mm 8 , because in accordance with equation 1 it is proportional to the D / H 2 ratio, and the proportionality coefficient depends on the optical characteristics of the waveguide and on the intensity of the lateral load. The elastic modulus of the second coating is expressed in the logarithm of MPa.
Настоящее изобретение было изложено со ссылками на некоторые иллюстративные неограничивающие варианты его осуществления. Специалисты в данной области техники легко поймут, что в описанные варианты осуществления возможно внесение некоторых изменений, кроме того, возможны альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения без отклонения от объема изобретения, в том виде как он определен в приложенных пунктах формулы изобретения.The present invention has been set forth with reference to some illustrative non-limiting options for its implementation. Those skilled in the art will readily understand that some changes may be made to the described embodiments, and alternative embodiments of the present invention are possible without departing from the scope of the invention as defined in the attached claims.
Claims (17)
- вытягивание оптического волновода (205) из стеклянной заготовки (105);
- нанесение на оптический волновод (205) слоя материала первого покрытия;
- отверждение материала слоя первого покрытия для получения слоя (210) первого покрытия;
- нанесение на слой (210) первого покрытия слоя материала второго покрытия;
- нанесение на слой (215) материала второго покрытия слоя материала окрашенного покрытия; и
- отверждение материала второго покрытия и материала окрашенного покрытия в одном этапе для получения слоя (215) второго покрытия, наложенного на слой первого покрытия, и слоя (220) окрашенного покрытия, наложенного на слой (215) второго покрытия, при этом полученный слой (215) второго покрытия имеет модуль упругости, более высокий, чем модуль упругости слоя (210) первого покрытия, и более низкий, чем модуль упругости слоя (220) окрашенного покрытия.1. A method of producing an optical fiber (200), including:
- pulling the optical waveguide (205) from the glass preform (105);
- applying to the optical waveguide (205) a layer of material of the first coating;
curing the material of the first coating layer to obtain a first coating layer (210);
- applying to the layer (210) of the first coating a layer of material of the second coating;
- applying to the layer (215) the material of the second coating layer of the material of the painted coating; and
curing the second coating material and the colored coating material in one step to obtain a second coating layer (215) applied to the first coating layer and a colored coating layer (220) applied to the second coating layer (215), the resulting layer (215 ) the second coating has an elastic modulus higher than the elastic modulus of the layer (210) of the first coating, and lower than the elastic modulus of the layer (220) of the painted coating.
- нагрев материала слоя (215) второго покрытия до нанесения слоя (220) материала окрашенного покрытия.2. The method according to claim 1, including:
- heating the material of the layer (215) of the second coating before applying the layer (220) of the material of the painted coating.
- нагрев упомянутого материала (215) УФ излучением.3. The method according to claim 2, including:
- heating said material (215) with UV radiation.
- оптический волновод (205);
- слой (210) материала первого покрытия, окружающий оптический волновод (205);
- слой (215) материала второго покрытия, окружающий слой (210) материала первого покрытия, и
- слой (220) материала окрашенного покрытия, окружающий слой (215) материала второго покрытия,
при этом
упомянутые материалы первого, второго и окрашенного покрытия имеют значения модуля упругости, увеличивающиеся при удалении от оптического волновода;
упомянутый материал окрашенного покрытия имеет модуль упругости в 500-1000 МПа;
упомянутый материал второго покрытия имеет модуль упругости на 10-50% меньше, чем модуль упругости материала окрашенного покрытия; и
слой (215) материала второго покрытия отверждается до процентного отношения меньше, чем 96%.4. Optical fiber containing
- optical waveguide (205);
- a layer (210) of material of the first coating surrounding the optical waveguide (205);
- a layer (215) of second coating material, a surrounding layer (210) of first coating material, and
- layer (220) of the material of the painted coating, the surrounding layer (215) of the material of the second coating,
wherein
said materials of the first, second, and colored coatings have elastic modulus values that increase with distance from the optical waveguide;
said painted coating material has an elastic modulus of 500-1000 MPa;
said second coating material has an elastic modulus of 10-50% less than the elastic modulus of the material of the painted coating; and
the second coating material layer (215) is cured to a percentage of less than 96%.
- первое устройство-аппликатор (135) для нанесения материала (210) первого покрытия на оптический волновод (205), полученный из стеклянной заготовки (105);
- первое устройство (140) отверждения для отверждения слоя (210) материала первого покрытия;
- второе устройство-аппликатор (150, 165) для нанесения на слой (210) материала первого покрытия, отвержденного первым устройством (140) отверждения, слоя (215) материала второго покрытия и слоя (220) материала окрашенного покрытия на слой (215) материала второго покрытия; и
- второе устройство (170) отверждения, работающее с возможностью подачи энергии излучения, достаточной для отверждения по меньшей мере слоя (220) материала окрашенного покрытия.11. Installation for producing optical fiber (200), starting from a glass preform (105), containing:
- a first applicator device (135) for applying a first coating material (210) to an optical waveguide (205) obtained from a glass preform (105);
- a first curing device (140) for curing the layer (210) of the material of the first coating;
- a second applicator device (150, 165) for applying the first coating material to the layer (210), cured by the first curing device (140), the second coating material layer (215) and the painted coating material layer (220) onto the material layer (215) second coating; and
- a second curing device (170), operating with the possibility of supplying radiation energy sufficient to cure at least a layer (220) of the material of the painted coating.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010123017/03A RU2448920C2 (en) | 2007-11-06 | 2007-11-06 | Method of producing optical fibre and optical finer thus made |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010123017/03A RU2448920C2 (en) | 2007-11-06 | 2007-11-06 | Method of producing optical fibre and optical finer thus made |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010123017A RU2010123017A (en) | 2011-12-20 |
| RU2448920C2 true RU2448920C2 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=45403667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010123017/03A RU2448920C2 (en) | 2007-11-06 | 2007-11-06 | Method of producing optical fibre and optical finer thus made |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2448920C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4469724A (en) * | 1983-06-29 | 1984-09-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of protecting optical fibre against stress corrosion |
| WO1996031444A1 (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-10 | Zeneca Limited | Method of coating optical fibres |
| US6018605A (en) * | 1997-12-31 | 2000-01-25 | Siecor Operations | Photoinitiator--tuned optical fiber and optical fiber ribbon and method of making the same |
| RU98116619A (en) * | 1997-09-04 | 2000-07-20 | АЛЬКАТЕЛЬ АЛЬСТОМ КОМПАНИ ЖЕНЕРАЛЬ Д Электрисите | METHOD FOR COATING ON OPTICAL FIBER |
| EP1452502A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-01 | Fitel Usa Corporation | Systems and methods involving optical fibers having seperate color layers |
-
2007
- 2007-11-06 RU RU2010123017/03A patent/RU2448920C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4469724A (en) * | 1983-06-29 | 1984-09-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of protecting optical fibre against stress corrosion |
| WO1996031444A1 (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-10 | Zeneca Limited | Method of coating optical fibres |
| RU98116619A (en) * | 1997-09-04 | 2000-07-20 | АЛЬКАТЕЛЬ АЛЬСТОМ КОМПАНИ ЖЕНЕРАЛЬ Д Электрисите | METHOD FOR COATING ON OPTICAL FIBER |
| US6018605A (en) * | 1997-12-31 | 2000-01-25 | Siecor Operations | Photoinitiator--tuned optical fiber and optical fiber ribbon and method of making the same |
| EP1452502A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-01 | Fitel Usa Corporation | Systems and methods involving optical fibers having seperate color layers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010123017A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8452146B2 (en) | Process for manufacturing an optical fiber and an optical fiber so obtained | |
| TWI666471B (en) | Optical fiber ribbon core and optical fiber cable | |
| CN109642980B (en) | Reduced diameter optical fiber and method of manufacture | |
| US8165439B2 (en) | ADSS cables with high-performance optical fiber | |
| US6253013B1 (en) | Optical fiber arrays | |
| WO2018025896A1 (en) | Optical fiber and method for producing optical fiber | |
| JPH11326718A (en) | Optical fiber multiribbon and its formation | |
| EP0879804B1 (en) | Improved black appearing color coating for optical fiber | |
| US6004675A (en) | Optical glass fiber | |
| JP2004083406A (en) | Coating material for coated optical fiber, coated optical fiber using it and producing method and method for measuring outside diameter of coated optical fiber | |
| RU2448920C2 (en) | Method of producing optical fibre and optical finer thus made | |
| WO2022191097A1 (en) | Colored optical fiber core wire, optical fiber ribbon, single-core fiber assembly cable, optical fiber ribbon cable, and method for producing same | |
| CN104536086A (en) | Fiber and manufacture method thereof | |
| CN111448170B (en) | Improved method of applying ink layers to optical fibers | |
| Sohma et al. | Heat-resistant thin optical fiber for sensing in high-temperature environments | |
| KR100506200B1 (en) | Double-coated optical fiber | |
| JP3518089B2 (en) | Broadband optical fiber, its core, cord, and optical fiber with connector, cord | |
| WO2022264873A1 (en) | Colored optical fiber core wire, optical fiber ribbon, optical fiber ribbon cable, and methods for producing same | |
| WO2023210505A1 (en) | Optical fiber wire, and method for producing optical fiber ribbon | |
| JP7508437B2 (en) | Colored optical fiber and method for producing the same | |
| WO2022092089A1 (en) | Colored optical fiber core wire, optical fiber ribbon, single-core fiber assembly cable, ribbon cable, and method for producing same | |
| US11740403B2 (en) | Optical fibers with high-temperature write-through coatings | |
| JPH0723239B2 (en) | High-speed coating method for optical fiber coated with UV curable resin | |
| JP2023109095A (en) | Optical fiber ribbon and method for manufacturing optical fiber ribbon | |
| JP2023081056A (en) | Optical fiber ribbon and method for manufacturing the same |