[发明专利]一种低衰减耐高温光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种低衰减耐高温光纤，属于高温恶劣特殊环境下的光纤通信及传感技术领域。

背景技术

目前，随着特种光纤技术的迅速发展，其应用范围已延伸到了各种高温恶劣的环境体系，对光纤的光学和机械性能要求也在日益提高，需要光纤在更高的环境温度如300℃的使用条件下仍保持良好的光学特性，在航空航天、军工、装备等领域更好的发挥作用。

石英光纤表面的涂层材料对光纤性能的影响非常大，石英光纤的使用温度主要由其涂层材料的性能所决定。耐高温光纤通常的制造方式是在石英光纤外涂覆聚酰亚胺涂料，经高温热固化而制成的，中国专利CN 200986600Y、CN 101726792 B、CN 202421534 U及CN 202421535 UD等均有提到。这类光纤现有的设计原理是：引入耐高温涂料聚酰亚胺作涂覆层，改善光纤的高温特性，但聚酰亚胺涂料的弹性模量一般大于2GPa，甚至高达几百GPa，直接涂覆在石英光纤表面上使得光纤受到很大的应力，大大的削减了其传输性能，在实际应用中表现出的缺陷是光纤的衰减普遍很高，导致其使用长度通常在1～2km左右，有的甚至仅几百米才能正常传输信号，而且光纤机械性能也较差，产出的段长较短。通常聚酰亚胺涂覆的单模和多模光纤衰减均比较大，而且只能在零张力状态下测试其衰减：单模光纤HT 9/125-14/155在1310nm窗口衰减系数为0.698dB/km，在1550nm窗口衰减系数为0.370dB/km；多模光纤HTG 50/125-20/155在850nm窗口衰减系数为3.49dB/km，在1300nm窗口衰减系数为1.70dB/km；多模光纤HTG 62.5/125-27/155在850nm窗口衰减系数为2.89dB/km，在1300nm窗口衰减系数为0.67dB/km。中国专利CN 202133795 U公开了一种可自补偿的耐高温光纤，并未对其中的负热膨胀涂层的耐高温特性进行说明，也未对光纤的衰减性能进行详细研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提出了一种低衰减耐高温光纤，它能有效的保护石英光纤，提高其机械性能，并保持较优的传输特性。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种低衰减耐高温光纤，包括石英光纤，石英光纤外表面从内至外依次包覆内涂层和外涂层，其特征在于所述的内涂层为改性硅橡胶涂料涂覆层，所述的外涂层为聚酰亚胺涂料涂覆层，内、外涂层均经热固化而成，每个涂层的径向单边厚度均为16～25μm。

按上述方案，所述的石英光纤为单模光纤或多模光纤。

按上述方案，所述的石英光纤包括芯层和包层，在包层外包覆内涂层和外涂层。

按上述方案，所述的石英光纤包层直径为125μm。

按上述方案，所述的改性硅橡胶涂料为含有硅氧键链接的高分子化合物，涂覆层固化后的弹性模量为0.7～3MPa。

按上述方案，所述的改性硅橡胶涂料为有机硅改性硅橡胶，固化后其弹性模量为2.0MPa，工作环境温度范围为-70～300℃。

按上述方案，所述的聚酰亚胺涂料为含有酰亚胺基链接的芳杂环高分子化合物，涂覆层固化后的弹性模量为2～8GPa，工作环境温度范围为-65～300℃。

按上述方案，所述的聚酰亚胺涂料为型号为ZKPI-306H的聚酰亚胺涂料，是一种高纯度聚酰亚胺前置体-聚酰胺酸溶液，热固化后直接转化成聚酰亚胺层膜，固化后的拉伸强度大于或等于150MPa，弹性模量大于或等于3.0 GPa，玻璃化温度大于或等于400℃，起始分解温度大于或等于500℃，5%失重温度大于或等于550℃，10%失重温度大于或等于580℃，具有优异的耐热性能和力学性能。

按上述方案，所述的内涂层和外涂层的每个涂层的径向单边厚度均为16～25μm。

本发明的有益效果在于：1、石英光纤的内涂层为改性硅橡胶涂覆层，由于该涂覆层模量小，拉伸强度较高，断裂延伸率较大，对基层伸缩或开裂变形的适应性较强，能起到较好的缓冲作用，可以有效的保护石英光纤，提高其机械性能，优化光纤的传输特性；2、通过内、外两耐高温涂覆层的复合，使得石英光纤能在300℃高温环境下正常工作并保持较低的衰减，从而大大提高了光纤的应用特性，可用于高温恶劣工作环境，长期使用温度达300℃的高温，拓展了石英光纤的应用领域；3、本发明光纤涂层结构简单，制作简便。

附图说明

图1为本发明一个实施例的光纤径向截面结构示意图。