[发明专利]一种适用于高应力环境的长寿命光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光纤制造领域，具体来讲是一种适用于高应力环境的长寿命光纤。

背景技术

目前常规光纤的涂层结构普遍为双涂层结构，即分为内涂层和外涂层，一般内涂层为较软材质的材料，外涂层为较硬材质的材料。这样做的目的是当光纤受到外力作用时，较硬的外层首先起到抵抗外力的作用，然后较软的内层缓冲外力的作用。但是，当使用环境为较为特殊的或较为恶劣的环境时，这种双涂层结构设计则存在可靠性下降、光纤性能变差、甚至无法使用的现象。

在当前的建筑物如桥梁、重要高楼等的使用状况检测中，分布式光纤传感技术由于其体积小、受外界信号干扰小、测试精度高、通信反应快等受到广泛关注。但是，如果光纤采用预埋设方式与建筑物同期铺设时，常规材料与涂层结构设计的光纤的使用寿命为20年左右，而建筑物普遍要求寿命达到70年甚至更高，此时常规涂覆和常规涂覆材料光纤其动态疲劳参数小于30，其使用寿命将较常规应力环境的20年大幅缩短。

在有些应用场合，光纤需要以极小的弯曲半径的状态进行光信号的传输，而弯曲半径越小给光纤施加的应力就会越大，则光纤的使用寿命就会有相应的降低；例如当光纤在弯曲半径小于30mm时，受本身弯曲的影响，会对光纤产生较高的应力，会相对减少光纤的使用寿命，弯曲半径越小，光纤承受的相应的应力越大，则光纤的使用寿命下降的更快。

另外，在光纤入户的连接技术中，目前最方便的冷接技术由于不涉及熔融机的使用，只需要两个冷接设备对接，既可以高质量低损耗的光纤对接，而受到广泛关注。但是冷接环境下，光纤存在受较高应力和外界水汽、空气等的干扰，常规材料和涂覆结构的光纤，其使用寿命会大幅降低，影响客户使用感知，成为困扰光纤冷接技术发展的重要限制。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于高应力环境的长寿命光纤，采用三涂层的方式，动态疲劳系数高，抗应力能力强，在高应力环境下具有较长的使用寿命。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种适用于高应力环境的长寿命光纤，石英光纤表面依次向外设有三层涂层，第一涂层为二氧化钛、碳或高密度聚乙烯化合物的一种，第二涂层为杨氏模量0.3～0.7Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量700～1200Mpa的聚丙烯树脂。

在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为二氧化钛或碳时，厚度为3nm；第二涂层厚度为30μm；第三涂层为30μm。

在上述技术方案的基础上，所述第一涂层采用等离子体化学气相沉积装置沉积；第二涂层和第三涂层采用干+湿法，分别利用密封压力涂覆，再使用紫外光将其由液态固化为固态。

在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为二氧化钛时，第二涂层为杨氏模量0.5Mpa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量1200MPa的聚丙烯树脂。

在上述技术方案的基础上，所述长寿命光纤的动态疲劳参数为150，光纤1550nm衰减达到0.201dB/km。

在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为碳时，第二涂层为杨氏模量0.3MPa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量700MPa的聚丙烯树脂。

在上述技术方案的基础上，所述长寿命光纤的动态疲劳参数为151，光纤1550nm衰减达到0.210dB/km。

在上述技术方案的基础上，所述第一涂层为高密度聚乙烯化合物时，厚度为0.5μm，第二涂层厚度为30μm；第三涂层为30μm。

在上述技术方案的基础上，所述第二涂层为杨氏模量0.7MPa的聚丙烯树脂，第三涂层为杨氏模量800MPa的聚丙烯树脂。

在上述技术方案的基础上，所述第一涂层通过模具涂覆，并使用紫外光固化；第二涂层和第三涂层采用湿+湿法，第二涂层和第三涂层通过密封压力涂覆法一起涂覆，再用紫外光将两道涂层一起由液态固化为固态。

本发明的有益效果在于：提高了光纤抵抗外界杂质的能力，从而大幅提高了光纤的动态疲劳参数，适用于高应力环境的长寿命光纤的疲劳系数高，抗应力能力强，抵抗外界干扰能力高；因此在高应力环境下具有较长的使用寿命；具有较好的使用特性与使用寿命的特点，特别适合光纤到户、随建筑物铺设构建应力传感长时间监控建筑的使用状况等应用环境。另外，第一涂层为高密度聚乙烯化合物时，其紧密地与石英光纤贴敷在一起，同时又可轻易为目前常规刀具切开端面，使石英光纤在有其包裹的条件下，仍可由常规的切割刀获得良好的端面，从而保证良好的光纤对接；如果需要剥离第一涂层，可采用加热熔融法剥离。

附图说明