高速拉丝中影响光纤强度的因素 .docx

【Word版本下载可任意编辑】 PAGE 1 - / NUMPAGES 1 高速拉丝中影响光纤强度的因素 前言  现在通信用的A类多模光纤和B类单模光纤都是由石英玻璃制造的。石英玻璃光纤在制作的过程中玻璃基体不可防止地存在微小的不均匀性、高温熔融骤冷拉丝使表面形成应力分布不均匀、及环境尘埃、机械损伤等致使光纤表面产生一些微裂纹。这些微裂纹在高速拉丝中，承受较大的拉丝张力，会产生进一步的扩张，导致光纤强度降低。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。测试编辑。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护构造包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护构造可防止周围环境对光纤的伤害，如水，火，电击等。光缆分为：光纤，缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15μm~50μm, 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm.芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 以使光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。  一 、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。以下分别开展讨论和分析：  1.1 内部缺陷的影响  预制棒的生产过程中，不可防止的存在气泡和杂质。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。  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，在拉制过程中不可防止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，终导致光纤断裂.而表面沾污会降低裸光纤表面与内涂涂料的结合严密度。  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，对预制棒开展HF酸洗和火焰抛光开展二次处理，从而提高光纤强度，结果如下表所示：  从表1可以看出，经过二次处理后的预制棒，拉制的光纤的强度明显提高。需要注意， HF酸洗时一定要控制好酸洗的时间，如果酸洗时间过长，微裂纹会产生明显的扩张。  二、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。  同时由于高温下，炉中的石墨件挥发产生如下反应： 反应生成的SiC是一种硬度较高的微粒，在加热炉内若裸光纤被SiC微粒碰的，光纤表面会产生缺陷和裂纹。  三、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。  图1 外涂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