[发明专利]在光学纤维的制造期间对光学纤维进行评价的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及光学纤维并且涉及其制造。具体地，本发明涉及一种在光学纤维的生产期间、尤其是在从预成型件拉伸纤维期间的光学纤维的评价方法。

背景技术

光学纤维，尤其是旨在用于电信应用的那些光学纤维，需要具有良好的光学性质。这些性质包括例如低的衰减和低的脉冲扩散。

光学纤维应当具有的另一重要性质是充分高的抗张强度。抗张强度是光学纤维需要拥有(至少在给定程度上)以便保证在光学纤维的安装期间不发生光学纤维的损坏和破裂的机械性质。

为了保护光学纤维表面免受机械和化学损坏，在从纤维预成型件的拉伸过程期间，光学纤维通常通过施加合成涂层到其上而被涂覆。

然而，即使涂覆的纤维通常具有低的抗张强度，例如因为用于加热预成型件的烤炉中的颗粒或其它外来颗粒在纤维仍然处于烤炉室中时损坏纤维表面(例如，存在于烤炉室中的杂质可在纤维表面上引起缺陷，该缺陷减小纤维强度)，或者由于拉伸过程工作情况的重要变化(例如，冷却情况的修改或纤维涂层施加步骤中发生的问题)。而且，从其拉伸纤维的预成型件中已经存在的其它杂质可能是使纤维抗张强度特性变得更差的纤维缺陷的原因。纤维的抗张强度实际上取决于这些缺陷的频率和尺寸，这些缺陷的频率和尺寸通常在整个纤维长度上统计地分布。

因此，需要评估光学纤维的抗张强度以保证在包括光学纤维的光缆的安装期间保证充分高的抗张强度值。

在过去，纤维抗张强度的测试直接在线完成，典型地在光学纤维拉伸步骤的下游(特别地恰好在拉伸光学纤维卷绕到收集线轴上之前)。通过施加(使用合适的设备)到正被拉伸的纤维适于引起应变的张力，整个拉伸纤维长度被在线测试，该应变模仿当纤维放置在光缆中时(尤其是在纤维的安装期间)纤维将经受的应力情况。应变值通常在光学纤维的数据表中被指定，并且例如等于1％，虽然光学纤维在现场受到的具体纤维应变可取决于具体应用；例如，对于海底光缆安装，该应变可以高达2％。这种在线筛选在整个拉伸纤维长度上被执行，因为它也执行总是在成品上被执行的质量检查(即，对离开制造过程的最终产品不设想另外的检查)。在线筛选例如在美国专利No.4148218、美国专利No.6892589和美国专利No.4601208中被公开。

缺陷的存在引起正被拉伸的纤维的破裂，该破裂容易被检测到。然后，许多破裂消极地影响纤维拉伸速率，并且使得拉伸过程相当不连续。另一问题在于，已经发现恰好在拉伸之后的纤维比已经过去一定时间后有点更有抵抗性。因此，恰好在拉伸之后的纤维的在线筛选(通过引起1％应变)实际上不去除所有缺陷。

最近，在光学纤维制造设备厂，纤维受到所谓的“离线筛选测试”或“离线筛选”。拉伸纤维从拉伸后收集线轴展开，在辊上被引导并且在其整个长度上加载有预定张力(适于引起纤维数据表中指定的纤维应变，例如用于1％应变的700MPa)；施加的力引起纤维与缺陷对应地破裂，并且因此可消除绝大多数缺陷。施加的力的典型值是诸如在纤维上引起1％应变。由于现代纤维制造厂保证的高纯度，纤维中两个连续的缺陷之间的典型平均距离大于数十千米。离线筛选测试例如在美国专利No.5076104中被公开。

然而，离线纤维筛选步骤的主要缺点是，已经从其拉伸光学纤维的可能差质量的开始预成型件(例如，由于外来颗粒存在于预成型件中或预成型件外表面上，或者由于在预成型件的形成期间因为光学纤维的复杂且精密的拉伸步骤(例如，由于很小的直径、很高的速率、很高的竖直塔)引起的工作情况发生的变化)仅当在已经从那个预成型件获得的已制造的光学纤维上执行抗张强度测试步骤时才能被检测。差质量的开始预成型件导致在光学纤维的抗张强度测试步骤期间发生在拉伸光学纤维上的大量连续破裂。由于两个连续破裂之间的平均长度的显著降低(有时甚至小于光学纤维的通常大约为5km的最小商业跨距)是不可接受的，因此制造的光学纤维必须被丢弃。对于已经浪费昂贵的原材料(特别对于光学纤维涂层)以及时间而没有获得任何结果的制造商来说，这清楚地表示很高的成本。

此外，在预成型件的差质量是由于制造过程的问题的情况下，由于离线执行测试步骤(即，当已经制造完光学纤维时)并且因此在已经获得光学纤维之后的一段时间，抗张测试的消极结果当已经生产且拉伸多于一个预成型件时才能够被确认，使得大量光学纤维必须被丢弃。