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光纤强度的决定性因素

Pheenet菲尼特
2017-01-14
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现在光纤的覆盖面积越来越大,它在网络传输方面的与应用尤为显著,在传输领域光纤已经成为主要的方式。随着应用的增加,要求也就随之而来了,怎样保证光纤强度已经成为了重要的问题。菲尼特专注通讯传输行业已有12年的时间,菲尼特产品分类包含有光纤衰减器、光纤光缆、光纤面板、光纤分路器、超五类跳线、六类跳线等系列。西面我们就从工艺的角度探讨对光纤强度的影响。

预制棒对光纤强度的影响

光纤在生产过程中出现低强度断裂主要是由光纤存在的缺陷引起的。这些缺陷大致可分为内部缺陷和表面缺陷,内部缺陷主要预制棒中夹杂的气泡和杂质。表面缺陷主要形式是微裂纹和微尘沾污,它与预制棒表面损伤,拉丝炉和环境的洁净度,涂覆质量等因素有密切关系。为进一步说明这些因素对光纤强度的影响,以下分别进行讨论和分析:

1.1内部缺陷的影响

预制棒的生产过程中,不可避免的存在气泡和杂质。对于预制棒内部一定直径的气泡,在拉丝过程中可能发生破裂,或者缩小成极细小的气线而对光纤强度产生严重的影响。而对于内部杂质造成的缺陷,拉丝过程中不仅无法使其愈合和缩小,相反这类杂质大都是天然石英原料中夹杂的高熔点金属氧化物,由于其膨胀系数与玻璃体存在较大的差异,因此在高温融化时,杂质和玻璃体界面产生裂纹。裂纹在拉丝过程中会不断地增长,裂纹尺寸远远大于杂质本身的尺寸,因此这些杂质对光纤强度的危害要比气泡之类的影响大得多。预制棒中存在的气泡和杂质对于光纤拉丝来说,是不可避免,如果预制棒质量不好,就无法通过拉丝工艺提高强度。因此,预制棒质量时影响光纤强度的主要因素。

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1.2表面缺陷的影响

表面缺陷主要为微裂纹和表面沾污。预制棒表面的微裂纹,在拉制过程中不可避免的会转变成光纤表面较小的微裂纹。当光纤受到外部应力作大于这些小的微裂纹扩展临界应力时,小的微裂纹逐渐增大,最终导致光纤断裂[2]。而表面沾污会降低裸光纤表面与内涂涂料的结合紧密度。由于内涂涂料和裸光纤之间有空隙,当受到一定外力时,涂层处首先发生断裂,进而引起裸光纤断裂。

目前对于表面缺陷主要有两种处理方法:一为火焰抛光,二为HF酸处理。火焰抛光可以有效地治愈预制棒表面的微裂纹,HF酸可以洗去附着在预制棒表面的杂质。因此在实际生产中,对预制棒进行HF酸洗和火焰抛光进行二次处理,从而提高光纤强度。

炉子温度对光纤强度的影响

高温拉丝过程中发生点缺陷将导致光纤机械强度劣化,已发现的最重要的点缺陷之一E′缺陷是Si-O链断裂产生的,Si-O链断裂和重新链合时动态变化的,E缺陷的浓度取决于Si-O链断裂和重新链合的平衡结果。E缺陷的浓度随拉丝炉加热区长度增加而增加,随拉丝速度增加而降低,加热区长导致预制棒在高温区时间加长,从而导致Si-O链断裂产生的频率更高。有研究表明,当加热炉温度从2200K增加到3000K时,刚从加热炉出来的裸光纤的缺陷浓度就会增加二个数量级。

涂覆和固化对强度影响

3.1涂覆的影响

光纤涂层的作用是保护光纤表面不会受到机械损伤和潮气的影响并保持其原有的强度,若涂层太薄或偏心就会失去机械保护的作用。涂层的同心度在拉丝过程中容易变化,因此在拉丝中需时刻注意。下表为根据实际拉丝统计出的涂层同心度不同对光纤强度的影响。

根据上图所示,当涂层的同心度小于8时,每1000KM光纤的断点数在10左右,在筛选中不会对光纤强度造成太大影响影响。而当光纤同心度达为10时,断点数为15.5。因此,光纤的同心度小于8,可以有效地减少因涂层偏心而引起光纤强度的降低。

3.2固化系统的影响

根据实际光纤生产方法,目前广泛使用光聚作用的技术方法。利用UV辐射使得光引发剂激发成活性体(自由基或阳离子)。该活性体与预聚物和单体中的C=C双键反应,形成增长链。该增长链进一步反应,形成更长聚合物链。若有多管能度聚合物或单体存在,就会产生交联结构,最后活性体的耦合与歧化使反应终止。

随着技术的提高,目前生产中拉丝速度已经提高的20m/s~30m/s,光纤在固化炉的停留时间仅为0.1s~0.2s。为保证涂覆后光纤的固化效果,要求固化炉能够提供足够的紫外光能,满足光引发剂激活成活性体所需要的能量。同时,在固化炉内通入一定比例的惰性气体,防止氧气对聚合物链增长的抑制,提高固化效果。

环境等其它因素对强度影响

在预制棒的运输过程和拉丝时预制棒不够准直的情况下,都有可能引起预制棒表面擦伤。当涂覆不良时,裸光纤表面也容易被涂覆口所擦伤。但一般来说,这些机械损伤在操作细心的情况下,是可以有效地避免。

除了上述的机械损伤外,另一个影响光纤强度的重要因素是环境中的灰尘以及石墨拉丝炉中的挥发物。这些灰尘不仅能粘附在预制棒和裸光纤表面,甚至会在炉子中形成小的颗粒,撞击预制棒的融化区,产生较大的缺陷。因此在拉丝炉中除了采用高温时挥发小的高纯石墨材料外,还必须用高纯氩气强制排气,保证炉子局部保持一定得清洁度。对于拉丝环境,除了保证整个拉丝车间的洁净度外,在拉丝塔上安装空气过滤装置保证局部100级左右的净化区域。

通过上述的了解,可以发现影响光纤强度的主要因素是预制棒的质量。因此选择光纤产品还是需要以达标为主,菲尼特承诺所有光纤产品如光纤跳线、光纤终端盒、光纤接续盒、光纤适配器等均达标。如果您有光纤产品的需求可以联系:173-1622-1300。

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