细径光纤及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种细径光纤及其制备方法。该细径光纤包括裸光纤和涂覆层，裸光纤包括芯层和外包层，外包层的外径为60~80μm，外包层的外径波动在

【技术实现步骤摘要】
细径光纤及其制备方法


[0001]本专利技术涉及细径光纤
，具体而言，涉及一种细径光纤及其制备方法。

技术介绍

[0002]光纤具有细径、材质轻、耐化学腐蚀、抗电磁干扰等优异的性能，既可以作为通信介质，也可以作为光纤传感器。其基本原理为：随着外界环境的温度、压力、电磁场变化导致光的光学性质如强度、波长、频率等发生相应的变化，从而起到传感监测的目的。
[0003]光纤作为传导的关键部件可以被集成到测试系统中，尤其在超导储能、磁体、电力线缆、发动机等领域具有较大的价值。但是，在光纤传感器件加工或使用的过程中，可能遇到超高温或超低温环境，从而需要具有耐高（低）温的涂层对光纤进行保护。
[0004]目前常规光纤的一般包层直径为125μm，采用普通丙烯酸涂层能使外径达到250μm，采用耐高温聚酰亚胺涂层使得外径能达到160μm，从而使得常规光纤在实际的超导传感带材中不能有效地降低其外径，进而导致光纤的制造和使用成本过大，市场化应用受限。如在专利申请号为201710534733.7的中国专利中公开了一种多模光纤、其应用及测温系统。该多模光纤采用聚酰亚胺涂层，其耐温能达到300℃，但其光纤外径为160+10μm，从而导致其制造成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种细径光纤及其制备方法，以解决现有技术中细径光纤的涂覆层厚度较大且成本较高的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种细径光纤，该细径光纤包括裸光纤和涂覆层，裸光纤包括芯层和外包层，外包层的外径为60~80μm，外包层的外径波动在
±
1μm以内，涂覆层的厚度为10~20μm，涂覆层为聚酰亚胺，涂覆层的外径波动在
±
5μm以内。
[0007]进一步地，上述裸光纤还包括下陷台阶层和聚光抗弯层，下陷台阶层和聚光抗弯层由内向外依次设置于芯层和外包层之间，下陷台阶层的相对折射率差范围为
‑
0.1~
‑
0.15%，下陷台阶层的宽度为2~4μm，聚光抗弯层的相对折射率差范围为
‑
0.35~
‑
0.4%，聚光抗弯层的宽度为6~10μm。
[0008]进一步地，上述细径光纤的筛选强度大于等于100KPsi，细径光纤的动态疲劳值Nd大于20，细径光纤为单模光纤，单模光纤在1550nm波长的衰减在0.3dB/km以下，单模光纤的截止波长在1530nm以下，单模光纤的芯层的相对折射率差范围为0.35~0.4%。
[0009]进一步地，上述外包层为二氧化硅。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述细径光纤的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将预制棒进行熔融、拉丝、退火处理，得到裸光纤；步骤S2，在裸光纤上涂覆第一层聚酰亚胺前驱体溶液后依次进行第一脱溶剂处理、第一环化加热处理的预固化过程，得到预固化涂覆光纤；步骤S3，在预固化涂覆光纤上连续涂覆第二层聚酰亚胺前驱体溶液后依
次进行第二脱溶剂处理、第二环化加热处理、亚胺化处理的固化过程，得到细径光纤，其中，拉丝的光纤张力波动小于5g，拉丝的牵引速度控制精度小于0.01m/min，裸光纤的外包层的外径为60~80μm。
[0011]进一步地，上述第一脱溶剂处理与第二脱溶剂处理的温度各自独立地为150~180℃，第一脱溶剂处理与第二脱溶剂处理的时间各自独立地为10~15s；第一环化加热处理与第二环化加热处理的温度各自独立地为250~280℃，第一环化加热处理与第二环化加热处理的时间各自独立地为5~10s，亚胺化处理的温度为300~350℃，亚胺化处理的时间为6~12s。
[0012]进一步地，上述聚酰亚胺前驱体溶液的粘度为8000~15000mp
•
s，在第一脱溶剂处理之前，对涂覆第一层聚酰亚胺前驱体溶液的裸光纤进行预热处理，预热处理的温度为80~120℃。
[0013]进一步地，上述制备方法还包括预制棒的制备过程：采用第一轴向气相沉积工艺将第一改性SiO2材料包覆于芯层，得到下陷台阶层；其中，第一改性SiO2材料通过在第一SiO2材料中掺杂含氟气体得到，且第一改性SiO2材料中的含氟气体与第一SiO2材料的质量比为0.1~0.3：100，第一轴向气相沉积工艺的温度为1400~1460℃；采用第二轴向气相沉积工艺将第二改性SiO2材料包覆于下陷台阶层，得到聚光抗弯层，其中，第二改性SiO2材料通过在第二SiO2材料中掺杂含氟气体得到，且第二改性SiO2材料中的含氟气体与第二SiO2材料的质量比为0.5~1：100，第二轴向气相沉积工艺的温度为1340~1400℃；将芯层、下陷台阶层和聚光抗弯层进行烧结后，得到烧结体；在烧结体外制备外包层得到预制棒；其中，含氟气体选自CF4、C2F6、SiF4、SF4中的任意一种或多种。
[0014]进一步地，上述拉丝的温度波动小于5℃，拉丝的收线张力为0.4~0.7N。
[0015]进一步地，从1200℃至900℃连续地进行上述退火处理，退火处理的速度为5~10℃/s。
[0016]应用本专利技术的技术方案，一方面由于本申请的外包层的外径波动在
±
1μm以内，细径光纤的外径波动在
±
5μm以内，从而使得细径光纤的结构较稳定，进而提高了细径光纤的光学传输性能的稳定性。另一方面本申请的细径光纤具有聚酰亚胺涂覆层，且其在薄层上具有较高的附着力和厚度，能够使细径光纤适应目前的高温环境，由于该聚酰亚胺涂覆层的厚度较丙烯酸酯类涂覆层的厚度大大减小，因此既保证了细径光纤具有足够小的直径，而且还减少了涂覆材料的使用降低了涂覆层的成本。
具体实施方式
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0018]多模光纤的涂覆层所涂覆的外包层的外径达到124~126μm，其足以为聚酰亚胺提供足够的附着面积和固化时间。但是，当将聚酰亚胺涂覆层应用至细径光纤时，由于光纤直径较小，导致聚酰亚胺的附着面积减小，固化时产生的气泡不容易及时排除，因此难以得到具有足够的抗高温能力厚度的聚酰亚胺涂层；而且细径光纤的弯曲应力更大，更容易导致聚酰亚胺涂层的脱落。基于上述问题，目前通常采用丙烯酸酯类涂层作为细径光纤的涂覆层，但是由于丙烯酸酯类涂覆层的抗高温性能不足，因此其涂层厚度通常较厚，导致细径光
纤的直径变大、成本增加。为解决现有技术中细径光纤的涂覆层厚度较大且成本较高的问题，本专利技术提供了一种细径光纤及其制备方法。
[0019]在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种细径光纤，该细径光纤包括裸光纤和涂覆层，裸光纤包括芯层和外包层，外包层的外径为60~80μm，外包层的外径波动在
±
1μm以内，涂覆层的厚度为10~20μm，涂覆层为聚酰亚胺，涂覆层的外径波动在
±
5μm以内。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细径光纤，所述细径光纤包括裸光纤和涂覆层，所述裸光纤包括芯层和外包层，其特征在于，所述外包层的外径为60~80μm，所述外包层的外径波动在
±
1μm以内，所述涂覆层的厚度为10~20μm，所述涂覆层为聚酰亚胺，所述涂覆层的外径波动在
±
5μm以内。2.根据权利要求1所述的细径光纤，其特征在于，所述裸光纤还包括下陷台阶层和聚光抗弯层，所述下陷台阶层和所述聚光抗弯层由内向外依次设置于所述芯层和所述外包层之间，所述下陷台阶层的相对折射率差范围为
‑
0.1~
‑
0.15%，所述下陷台阶层的宽度为2~4μm，所述聚光抗弯层的相对折射率差范围为
‑
0.35~
‑
0.4%，所述聚光抗弯层的宽度为6~10μm。3.根据权利要求1或2所述的细径光纤，其特征在于，所述细径光纤的筛选强度大于等于100KPsi，所述细径光纤的动态疲劳值Nd大于20，所述细径光纤为单模光纤，所述单模光纤在1550nm波长的衰减在0.3dB/km以下，所述单模光纤的截止波长在1530nm以下，所述单模光纤的所述芯层的相对折射率差范围为0.35~0.4%。4.根据权利要求1或2所述的细径光纤，其特征在于，所述外包层为二氧化硅。5.一种权利要求1至4中任一项所述细径光纤的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，将预制棒进行熔融、拉丝、退火处理，得到裸光纤；步骤S2，在所述裸光纤上涂覆第一层聚酰亚胺前驱体溶液后依次进行第一脱溶剂处理、第一环化加热处理的预固化过程，得到预固化涂覆光纤；步骤S3，在所述预固化涂覆光纤上连续涂覆第二层聚酰亚胺前驱体溶液后依次进行第二脱溶剂处理、第二环化加热处理、亚胺化处理的固化过程，得到所述细径光纤，其中，所述拉丝的光纤张力波动小于5g，所述拉丝的牵引速度控制精度小于0.01m/min，所述裸光纤的外包层的外径为60~80μm。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：油光磊，丁春来，曹珊珊，郭雨凡，薛驰，薛济萍，
申请(专利权)人：江东科技有限公司江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：