一种大容量低损耗全干式光缆的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种大容量低损耗全干式光缆的制造方法，其特征是：围绕中心加强件排列各光纤单元并填充阻水绳构成缆芯，在缆芯的外围，由内向外依次设置内护套、金属铠装层和外护套层；其中光纤单元是将多根光纤由高强度阻水纱束紧并敷设在金属松套管中；光纤是采用掺稀土单模光纤。本发明专利技术结构紧凑，其采用掺稀土单模光纤有效降低了传输损耗，提高了传输速率，全干式设计提高了光缆的使用寿命并减轻光缆重量，其性能稳定、抗干扰能力强，具有广泛的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种大容量低损耗全干式光缆的制造方法
本专利技术涉及一种光缆的制造方法，特别涉及一种大容量低损耗全干式光缆的制造 方法，属于通信领域。
技术介绍
通信系统中需要使用光纤进行远距离的通信。由于网线的传输距离限制，如普通 的网线只能传输一百多米，超五类线也就是200米，这就大大制约了局域网的长距离扩展。 而光纤可以传输几百公里，传输频带宽，通信容量大，保密性好，损耗低，相对于电磁通信相 t匕，干扰小等诸多优点而被日益广泛地应用于通信传输领域，这主要是基于光纤的复用性、 适应恶劣环境下的工作能力、多功能、抗电磁干扰以及高精度等优点。随着经济的发展，网 络的发展对光纤提出新的要求。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量、更低的损耗， 这样的要求非光纤网莫属。 通信光纤的性能主要向三个方向发展，即降低光纤损耗、提高传输速率、扩大带 宽、减少光纤的非线性。从光纤角度来讲，高速传输对色散、偏振模有很高的要求，现在国际 上的光纤传输速率发展很快，l〇〇G、400G，甚至1T，要求配套光纤具有更高性能。 要解决目前超高速传输受限的的窘境，必须采用新型性能更优光纤，即采用插损 更小（提升0SNR)、有效面积更大（降低非线性损耗）、PMD值更小（降低PMD影响）的新 型光纤。 研究表明，在纤芯中掺杂稀土元素锗的方式来提高纤芯的折射率，从而和纯二氧 化娃的包层材料间形成折射率差，以保证入射光在单模光纤中的传播。但由于芯层中掺入 Ge02等金属氧化物，而使瑞利散射损耗增加。理论和实验表明，光纤中的损耗主要来自于 光纤材料的瑞利散射损耗和吸收损耗两个部分。同时氧化物的掺入破坏了光纤在氢元素和 Y-射线辐射环境中的稳定性，因此掺锗光纤的衰减无法进一步降低。 为了保持纤芯和包层直接的折射率差，需要降低包层的折射率，这可以通过在包 层中掺杂氟等元素来实现。目前最好的石英光纤的衰减可以进一步降低到理论的最低值 0.15dB/km。 自从上世纪八十年代中期开发出掺稀土离子单模光纤制造技术以后，掺稀土离子 光纤及器件方面的研究取得了巨大进展。稀土掺杂特种光纤在光纤激光器、放大器和传感 器很容易实现高密度泵浦，使激射阈值低，散热性能好、高效率、窄线宽、可调谐和高性能价 格比等优点，其芯径大小与通信光纤很匹配，耦合容量及效率高，可形成传输光纤与有源光 纤的一体化，是实现全光通信的基础，有利于大容量、长距离通信，是光纤发展方向之一，受 到普遍重视并逐步商用化。 但是稀土元素众多，添加到光纤中对光波的传输影响并不相同，并随着其在石英 中的含量不同，性能也有很大的变化。 掺镱光纤是目前稀土掺杂特种光纤领域中最受人关注的一个研究热点，作为一种 激光介质受到人们的重视。掺镱光纤具有很宽的吸收谱线和更高的吸收系数，因此可以采 用不同的泵浦方式；而且它还具有很宽的增益谱（980nm?1200nm);镱离子具有简单的二 能级结构，理论上没有其他掺杂光纤具有的激发态吸收、浓度猝灭等现象，但是高掺杂浓度 YDF存在激发态寿命猝灭，导致强烈的非可饱和吸收，从而影响激光器件的效率。 铒掺杂的光纤的接合损耗创造了最低记录。但是都要需要添加若干共掺杂剂，增 加了制造的难度和制造成本。 掺稀土光纤，在纤芯和内包层满足单模光纤的传输条件，而内外包层之间却形成 了一个多模光波导层，这样大大增加了泵浦光的接受面积，从而得到更大的功率的信号光， 使光纤激光器的输出功率大幅度提高。因此，研制新型高功率、长寿命、小体积、大功率光纤 具有非常广阔的潜在应用市场。掺铥光纤具有独特性能，国外研究较为成熟，由于国内在掺 铥光纤的研制起步较晚，技术仍然不够成熟，到目前为止，高质量的掺铥光纤几乎全部依靠 进口，其价格十分昂贵。 低损耗光纤的低损耗特性，非常适用于超长距离、大容量、高速率网络传输的应 用。所以要实现大容量低损耗类光缆，不仅在光纤材料、制造工艺上创新，同时在光缆结构 设计上创新也可以起到效果。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术上存在的不足，提供一种大容量低损耗全干式光缆 的制造方法，以降低传输损耗、提高传输速率、延长使用寿命，并能减轻光缆的重量，从而扩 大应用范围。 本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案： 本专利技术大容量低损耗全干式光缆的制造方法的特点是： 所述大容量低损耗全干式光缆的结构形式是：设置位于中心的中心加强件，围绕 所述中心加强件排列各光纤单元并填充阻水绳构成缆芯，在所述缆芯的外围，由内向外依 次设置内护套、金属铠装层和外护套层；所述中心加强件是芳纶纤维绳或炭纤维绳；所述 光纤单元是将多根光纤由高强度阻水纱束紧并敷设在金属松套管中；所述光纤是采用掺稀 土单模光纤，在所述掺稀土单模光纤的表面由内向外依次设置由有机硅树脂通过热固化形 成的一次涂覆层、UV固化聚丙烯酸树脂缓冲层，以及由聚酰亚胺加热固化形成的二次涂覆 层；所述掺稀土单模光纤具有光纤芯，并且光纤芯的表面具有内包层，内包层的表面具有外 包层；所述内护套是由聚乙烯塑料挤包而成；所述金属铠装层是由镀锌细钢丝疏绕形成； 所述外护套层是由耐磨性线性低密度聚乙烯LLPE挤包而成，厚度为0. 5-1. 8_ ; 所述大容量低损耗全干式光缆的制造方法是： 步骤一、按如下过程制作光纤 a、利用纯氧气将加热汽化的四氯化硅饱和蒸气和掺杂剂六氟化硫饱和蒸气导入 石英玻璃衬管内，转动石英玻璃衬管并以1300-1800°C的温度加热石英玻璃衬管的外壁，使 得通过石英玻璃衬管内的气体氧化反应生成的粉状物沉积在所述石英玻璃衬管内壁上； b、将四氯化硅、稀土化合物三氯化铥、共掺杂剂四氯化锗或三氯化铝加热汽化为 饱和蒸气，并与流量为600-1000sccm的纯氧气均匀混合得混合气体，将所述混合气体通入 到经步骤a制备的石英玻璃衬管中，在1200-1700°C的温度下氧化反应形成粉末状沉积物 附着于石英玻璃衬管内壁制得沉积管；将所述沉积管在缩棒设备上经熔缩制得实心的掺杂 稀土的光纤预制棒；将所述光纤预制棒加热到1900-2100°C，按150-450米/分的速度进行 拉丝，再经自然冷却即制得掺稀土单模光纤；所述掺稀土单模光纤是指在光纤芯的表面具 有内包层，在所述内包层的表面具有外包层； c、对于所述掺稀土单模光纤，首先由有机硅树脂通过热固化形成的一次涂覆层， 再以UV固化聚丙烯酸树脂形成缓冲层并引出，随后由聚酰亚胺加热固化形成的二次涂覆 层即制得光纤； 步骤二、制作光纤单元 将多根光纤和高强度阻水纱导入有缝金属管；随后通过拉拔模具进行多道拉拔， 再经过钳式牵引机的牵引制得光纤单元；所述光纤单元经过牵引机送至收线架，并卷绕在 线盘上；所述有缝金属管是由金属带纵包，再将纵向缝口在氮气保护下激光焊接形成的金 属松套管；所述多道拉拔的模口直径为Φ 1. 6-1. 0mm ;所述钳式牵引机的牵引力为90? 110N ； 步骤三、成缆 采用束丝机将多股芳纶丝或碳纤维按节径比为7-12进行绞合，制得中心加强件； 以中心加强元件为中心，由多根光纤单元围绕所述中心加强件进行成缆，成缆的节距比为 14-28倍外径，成缆方向为左向，成缆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大容量低损耗全干式光缆的制造方法，其特征是：所述大容量低损耗全干式光缆的结构形式为：设置位于中心的中心加强件(1)，围绕所述中心加强件(1)排列各光纤单元(2)并填充阻水绳(3)构成缆芯，在所述缆芯的外围，由内向外依次设置内护套(4)、金属铠装层(5)和外护套层(6)；所述中心加强件(1)是芳纶纤维绳或炭纤维绳；所述光纤单元(2)是将多根光纤(21)由高强度阻水纱(22)束紧并敷设在金属松套管(23)中；所述光纤(21)是采用掺稀土单模光纤(211)，在所述掺稀土单模光纤(211)的表面由内向外依次设置由有机硅树脂通过热固化形成的一次涂覆层(212)、UV固化聚丙烯酸树脂缓冲层(213)，以及由聚酰亚胺加热固化形成的二次涂覆层(214)；所述掺稀土单模光纤(211)具有光纤芯(211a)，并且光纤芯(211a)的表面具有内包层(211b)，内包层(211b)的表面具有外包层(211c)；所述内护套(4)是由聚乙烯塑料挤包而成；所述金属铠装层(5)是由镀锌细钢丝疏绕形成；所述外护套层(6)是由耐磨性线性低密度聚乙烯LLPE挤包而成，厚度为0.5‑1.8mm；所述大容量低损耗全干式光缆的制造方法是：步骤一、按如下过程制作光纤a、利用纯氧气将加热汽化的四氯化硅饱和蒸气和掺杂剂六氟化硫饱和蒸气导入石英玻璃衬管内，转动石英玻璃衬管并以1300‑1800℃的温度加热石英玻璃衬管的外壁，使得通过石英玻璃衬管内的气体氧化反应生成的粉状物沉积在所述石英玻璃衬管内壁上；b、将四氯化硅、稀土化合物三氯化铥、共掺杂剂四氯化锗或三氯化铝加热汽化为饱和蒸气，并与流量为600‑1000sccm的纯氧气均匀混合得混合气体，将所述混合气体通入到经步骤a制备的石英玻璃衬管中，在1200‑1700℃的温度下氧化反应形成粉末状沉积物附着于石英玻璃衬管内壁制得沉积管；将所述沉积管在缩棒设备上经熔缩制得实心的掺杂稀土的光纤预制棒；将所述光纤预制棒加热到1900‑2100℃，按150‑450米/分的速度进行拉丝，再经自然冷却即制得掺稀土单模光纤(211)；所述掺稀土单模光纤(211)是指在光纤芯(211a)的表面具有内包层(211b)，在所述内包层(211b)的表面具有外包层(211c)；c、对于所述掺稀土单模光纤(211)，首先由有机硅树脂通过热固化形成的一次涂覆层(212)，再以UV固化聚丙烯酸树脂形成缓冲层(213)并引出，随后由聚酰亚胺加热固化形成的二次涂覆层(214)即制得光纤(21)；步骤二、制作光纤单元(2)将多根光纤(21)和高强度阻水纱(22)导入有缝金属管；随后通过拉拔模具进行多道拉拔，再经过钳式牵引机的牵引制得光纤单元(2)；所述光纤单元(2)经过牵引机送至收线架，并卷绕在线盘上；所述有缝金属管是由金属带纵包，再将纵向缝口在氮气保护下激光焊接形成的金属松套管(23)；所述多道拉拔的模口直径为φ1.6‑1.0mm；所述钳式牵引机的牵引力为90～110N；步骤三、成缆采用束丝机将多股芳纶丝或碳纤维按节径比为7‑12进行绞合，制得中心加强件(1)；以中心加强元件(1)为中心，由多根光纤单元(2)围绕所述中心加强件(1)进行成缆，成缆的节距比为14‑28倍外径，成缆方向为左向，成缆间隙用阻水绳(3)填充圆整，再用阻水带绕包扎紧，阻水带的搭盖率为45％～50％，制得缆芯；步骤四、制作内护套、金属铠装层和外护套层在所述缆芯的外围采用内护套挤压式挤出机挤包聚乙烯塑料，并在60‑70℃的温度下烘干形成内护套(4)；在所述内护套(4)的外围用镀锌细钢丝疏绕形成金属铠装层(5)，铠装方向为左向，镀锌细钢丝的单丝放线张力控制为6～8kg；在金属铠装层(5)的外围采用外护套层挤压式挤出机挤包耐磨性线性低密度聚乙烯LLPE形成外护套层(6)即成。...

【技术特征摘要】
1. 一种大容量低损耗全干式光缆的制造方法，其特征是：所述大容量低损耗全干式光 缆的结构形式为：设置位于中心的中心加强件（1)，围绕所述中心加强件（1)排列各光纤单 元（2)并填充阻水绳（3)构成缆芯，在所述缆芯的外围，由内向外依次设置内护套（4)、金 属铠装层（5)和外护套层￠);所述中心加强件（1)是芳纶纤维绳或炭纤维绳；所述光纤 单元（2)是将多根光纤（21)由高强度阻水纱（22)束紧并敷设在金属松套管（23)中；所 述光纤（21)是采用掺稀土单模光纤（211)，在所述掺稀土单模光纤（211)的表面由内向外 依次设置由有机硅树脂通过热固化形成的一次涂覆层（212)、UV固化聚丙烯酸树脂缓冲层 (213)，以及由聚酰亚胺加热固化形成的二次涂覆层（214);所述掺稀土单模光纤（211)具 有光纤芯（211a)，并且光纤芯（211a)的表面具有内包层（211b)，内包层（211b)的表面具 有外包层（211c);所述内护套（4)是由聚乙烯塑料挤包而成；所述金属铠装层（5)是由镀 锌细钢丝疏绕形成；所述外护套层（6)是由耐磨性线性低密度聚乙烯LLPE挤包而成，厚度 为 0· 5-1. 8mm ; 所述大容量低损耗全干式光缆的制造方法是： 步骤一、按如下过程制作光纤 a、 利用纯氧气将加热汽化的四氯化硅饱和蒸气和掺杂剂六氟化硫饱和蒸气导入石英 玻璃衬管内，转动石英玻璃衬管并以1300-1800°C的温度加热石英玻璃衬管的外壁，使得通 过石英玻璃衬管内的气体氧化反应生成的粉状物沉积在所述石英玻璃衬管内壁上； b、 将四氯化硅、稀土化合物三氯化铥、共掺杂剂四氯化锗或三氯化铝加热汽化为饱和 蒸气，并与流量为600-lOOOsccm的纯氧气均匀混合得混合气体，将所述混合气体通入到经 步骤a制备的石英玻璃衬管中，在1200-1700°C的温度下氧化反应形成粉末状沉积物附着 于石英玻璃衬管内壁制得沉积管；将所述沉积管在缩棒设备上经熔缩制得实心的掺杂稀土 的光纤预制棒；将所述光纤预制棒加热到1900-2100°C，按150-450米/分的速度进行拉 丝，再经自然冷却即制得掺稀土单模光纤（211);所述掺稀土单模光纤（211)是指在光纤芯 (211a)的表面具有内包层（211b)，在所述内包层（211b)的表面具有外包层（211c); c、 对于所述掺稀土单模光纤（211)，首先由有机硅树脂通过热固化形成的一次涂覆层 (212)，再以UV固化聚丙烯酸树脂形成缓冲层（213)并引出，随后由聚酰亚胺加热固化形成 的二次涂覆层（214)即制得光纤（21); 步骤二、制作光纤单元（2) 将多根光纤（21)和高强度阻水纱（22)导入有缝金属管；随后通过拉拔模具进行多道 拉拔，再经过钳式牵引机的牵引制得光纤单元（2);所述光纤单元（2)经过牵引机送至收线 架，并卷绕在线盘上；所述有缝金属管...

【专利技术属性】
技术研发人员：马金龙，姜彬，
申请(专利权)人：安徽天龙电器线缆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34