[发明专利]一种耐辐射光纤的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐辐射光纤的制备方法，涉及光纤制造领域，该方法包括如下步骤：对光纤预制棒依次进行退火、载氢以及预辐照预处理；对经预处理后的光纤预制棒进行拉丝，制得耐辐射单模光纤或耐辐射多模光纤。本发明方法可以从整体消除石英玻璃内部的材料缺陷、抑制光纤预制棒内部应力分布不均匀的情况、降低所拉制光纤的衰减；同时可以有效降低光纤的辐照敏感程度，有助于实现耐辐射光纤的快速制备；还可以整体提高拉制光纤的耐辐射水平，有利于实现耐辐射光纤的大规模制造。此外，本发明方法对光纤预制棒的种类不作限制，适用范围广。

技术领域

本发明属于光纤制造领域，具体涉及一种耐辐射光纤的制备方法。

背景技术

随着现代通信技术的不断发展，特殊环境条件下使用的通信设备需求更高的数据传输量和传输速度。在航空航天、核电工程、医疗设备等领域，由于放射源/高能粒子射线的存在或使用，对通信媒介(尤其是光纤光缆本身)提出了严苛的要求。在辐照条件中，主要威胁通信设备和通信光纤的辐照射线是γ射线。处于辐照环境的光纤，其主体石英材料受γ射线作用而产生游离电子和空穴，并被带相反电荷的缺陷中心捕获而形成“色心”，在多个波段上产生额外的光吸收峰。辐射导致的吸收峰引起光纤内光信号衰减增大，位于通信波段附近的吸收峰对光纤衰减的影响尤其明显。

光纤制造过程包含上千摄氏度的温场快速切换，会引入大量的材料缺陷。这些缺陷是辐射射线诱发产生“色心”的主要来源，如何控制光纤中的材料缺陷是提高光纤耐辐射性能的关键。专利CN2016102090177和专利CN2013105526038描述了一种通过在光纤石英材料中掺杂氟元素的方法提高光纤耐辐射特性，氟元素本身在石英玻璃网络结构中起到“开环”的作用，能够减少Si-O五元环和四元环的数量，转变为二元环或三元环结构，结合光纤中不掺杂Ge元素这一特点，可以减少材料缺陷数量，抑制辐照“色心”的形成。但该技术方法需要用到高浓度氟掺杂技术，而氟元素在石英基质中较低的溶解度以及Si-O-F系列产物的不稳定性导致该方法工艺相对复杂，可能需要改进型化学气相沉积(modified chemicalvapor deposition MCVD)或等离子体气相沉积(plasma-assisted chemical vapordeposition PCVD)技术配合先进的氟元素掺杂控制技术来实现。同样由于上述氟元素的特性，该法在制备数值孔径较高的光纤时受到严重限制。专利CN2013102184359描述了一种利用热处理和预辐照技术提高光纤耐辐射性能的方法。热处理技术，在玻璃假象温度(fictive temperature)附近温区进行长时间保温，利用热效应消除石英基质中的材料缺陷，达到减少“色心”形成的目的。预辐照技术利用γ射线与光纤中不稳定的格点作用，虽然会小幅提高光纤的固有损耗，但同样可以达到消除材料缺陷的目的。该法主要适用于长度不长的光纤，而较长的光纤由于在除去涂覆层(聚丙烯酸基涂覆层在高于130℃的温度下变形失效)后难以保证光纤强度，故无法使用该方法，在拉丝过程中引入这一方法则需要很长的热退火时间(＞0.5h)，不符合光纤工业生产的实际设备条件(常规拉丝速度在50m/min～2000m/min)。

鉴于现有的耐辐射光纤的制备需要使用复杂的沉积工艺并制备“纯石英芯区+掺氟石英包层”的结构，制备周期长，工艺复杂；同时，现有的耐辐射光纤的制备工艺主要涉及对光纤的处理，难以保证光纤强度且不符合光纤工业生产的实际设备条件。因此，目前存在的问题是急需研究开发一种新型耐辐射光纤的制备方法。

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耐辐射光纤的制备方法。本发明方法通过对光纤预制棒依次进行退火、载氢以及预辐照预处理，使制得的光纤具有良好的耐辐射性能，有效解决了现有的耐辐射光纤只能通过气相沉积工艺和深掺氟工艺才能制造的难题。同时本发明方法不涉及复杂的预制棒制造设备，预制棒的种类不受限制，适用范围广。

为达到以上目的，本发明提供了一种耐辐射光纤的制备方法，其包括如下步骤：

对光纤预制棒依次进行退火、载氢以及预辐照预处理；