光纤缓冲层是什么

六六QA2021-04-19 12:58:31阅读(...)

光纤的缓冲层应由一层或几层相同的或不同的材料组成,光纤若不经进一步增强保护是不能直接施工使用的,其原因在于大部分光纤的断裂伸长率极低,拉伸、弯曲和扭转应变会影响光纤使用寿命,也会引起损耗增加,因此光纤在实际使用前必须增加被覆层来保护。

在室内光缆中的光纤多采用紧套结构,光纤的紧套结构通常有两种:一种使用紫外线固化一次涂覆光纤,直接紧套;另一种是将光纤外面涂覆一层缓冲层(缓冲层外径为 350-500 μm)后再紧套,这层缓冲层就是光纤缓冲层

光纤缓冲层是什么

光纤的缓冲层应由一层或几层相同的或不同的材料组成,光纤若不经进一步增强保护是不能直接施工使用的,其原因在于大部分光纤的断裂伸长率极低,拉伸、弯曲和扭转应变会影响光纤使用寿命,也会引起损耗增加.因此光纤在实际使用前必须增加被覆层来保护.

概述

添加缓冲层原因

为使光纤具有高的强度, 须在刚拉出的光纤上涂上一次增强涂层为减少微弯损耗, 改善温度特性, 增加机械保护等还须在一次被复光纤上涂复上缓冲层和二次被复层, 构成光纤单元以供成缆。

光纤上的涂复层有多种多样。一种是薄的(几个μm)一次增强涂层。这可借助于带锥度的软性涂复器对从中

缓冲层直径为 250μm

用于室内及野战通信、舰船、飞行器等特殊应用场合的光纤, 要求在其使用期内可承受多次人工处理(如移动等) , 使之易于安装、维护。其中, 比较好的解决方案就是在光纤成缆之前, 先涂覆缓冲层, 用带有缓冲层的光纤挤包 PVC (聚氯乙烯) 或其它材料制成紧套光纤, 然后再成缆。这就要求缓冲层必须具有好的弯曲性能、阻隔水汽性能和极小的附加损耗。

缓冲层通常所采用的材料有丙烯酸酯类、有机硅树脂类等。缓冲层涂料涂覆到光纤上以后, 可以采用多种固化方式, 其中以紫外(UV ) 固化最为适合。UV 固化具有效率高、速度快、清洁、环保等特点。目前国外已有合格的 UV 固化光纤缓冲层涂料, 但是价格昂贵, 交货周期长, 并且有时对国内禁运。为了改变这种局面, 一些国内厂家和研究机构进行了 UV 固化光纤缓冲层涂料的研制工作。但到目前为止, 尚无公认的合格产品可以替代进口涂料使用。

性能要求

近年来典型光纤结构的包层外径为 125Lm, 一次涂覆内外涂层均采用 UV 固化丙烯酸酯树脂, 标称直径分别为 180~ 200Lm、245Lm (或 250Lm)。UV 固化光纤缓冲层涂料涂覆在一次涂覆后的光纤上,标称直径是 500Lm (或 400Lm )。一般来说, 光纤缓冲层涂料首先必须满足粘度、润湿性能的要求。粘度太大或太小, 都不能得到适当厚度的涂层。润湿性能不好, 涂料就难以涂覆上去。另外, 光纤缓冲层涂料固化后, 外面要再挤包 PVC 或尼龙等材料, 标称外径为 900Lm, 称为紧套光纤。固化应满足如下要求:

1) 低的水渗透;

2) 具有一定的抗拉强度;

3) 光固化速度快;

4) 具有较低的玻璃化温度 (T g ) , 以保证其具有优良

的低温性能 ;

5) 既具有优异的附着力 , 又具有合适

的可剥离性 ;

6) 涂覆后光纤附加损耗较小。

光纤缓冲层同心度的在线监测

涂层同心度定义为涂复光纤横剖面上的涂层最厚部分 b 与其最薄部分 a(在同一直径上)的比, 即涂层同心度

涂层同心度示例

让一束 He 一 Ne 激光通过分光片分成二束光, 然后通过二片反射镜让二束光互成 90 度地一起垂直于光纤轴照射到光纤上, 得到二幅位相差度的前向散射图形。这样就可判定二维方向上的光纤缓冲层同心度的“ 大小” , 据此就可调整涂复器位置使同心度接近于“1 ” 。

目前研究了光纤缓冲层同心度的在线监测技术—前向散射技术。从静态的前向散射图形可以判断出同心度优于盯的情况。建立了一套在线监测缓冲层同心度的装置。使用这套装置后缓冲层同心度已从 2 左右提高到优于 1.3。

UV 固化光纤缓冲层涂料的组成

涂料基本组分的选择

涂料基本组分对涂料性能有决定性的影响。以有机硅树脂为基本组分的涂料具有耐热性、耐寒性、耐候性、

带有不同有机基团的有机硅树脂的特性

涂料 UV 光引发体系的选择

UV 光引发体系是 UV 固化光纤缓冲层涂料的基本组分之一 , 直接影响缓冲层涂料固化交联速度和缓冲层各种性能。

光敏引发剂的种类繁多, 如阳离子型、安息香型、苯乙酮类、芳香酮类和酰基氧化膦类等, 它们具有不同的结构、特性和引发机理。

涂覆后缓冲层的性能

光纤衰减是光纤的传输特性指标之一, 它主要由吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗、微弯损耗等引起。

对石英光纤来说, 吸收损耗来源于光纤材料的本征吸收、杂质吸收和结构中的原子缺陷吸收。材料的本征吸收是由于紫外区电子跃迁和从近红外到远红外区的晶格振动或多声子过程引起的吸收。杂质吸收主要是石英玻璃中过渡金属离子产生的吸收。原子缺陷吸收是由于在光纤制造过程中, 玻璃受到某种热激励或强辐照而感生的。散射损耗包括固有的瑞利散射损耗和结构不完善引起的损耗。材料密度不均匀以及掺杂浓度不均匀产生折射率分布的微观不均匀, 从而引起瑞利散射。结构缺陷包括纤芯与包层交界面存在的微小凹凸缺陷, 纤芯与包层直径的微小变化及沿纵轴方向形状的改变。

在成缆过程中, 光纤的轴线因发生随机的微小变化, 即微弯而引起的损耗, 称为微弯损耗。在生产紧套光纤时, 在一次被覆后的光纤上再涂覆一定厚度的光纤缓冲层, 就可以进一步防止横向力对光纤的作用, 减少微弯损耗。当然光纤缓冲层要有适当的模量和适当的厚度。如果太厚, 缓冲层则会在冷却过程中由于内外冷却速度不一致而出现分层现象, 反而导致光纤衰减增加。

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