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光纤强度的决定性因素

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。

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。

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