[发明专利]多芯抗辐照光缆及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光缆领域，特别是涉及一种宇航用多芯抗辐照光缆及其制作工艺。

背景技术

在航天器内，光纤作为一种实现高速大容量数据传输的媒质，用于外部信号、音频、视频等的传输，可有效简化组件结构的设计，降低载荷重量和尺寸，满足实时数据传输的要求。将多根光纤经缓冲保护集成为多芯光单元，成缆后制作成多芯光缆，将有利于实现空间高速信息传输设备多路并行传输，达到通信设备小型化、轻型化和高度集成化的要求，并可降低连接器接头尺寸，易于实现光纤通信设备狭小空间下的布局布线。因应用于宇航环境，对多芯光缆的抗辐照、尺寸自重、耐高低温、耐热真空、毒性、粒子防护等特性有着特殊要求，其制作工序也较为复杂。

目前，宇航用多芯光缆部分采用多根单芯光缆铠装集成的方式制作。铠装集成的方式是先将单个的光单元经缓冲保护、增强和外护套挤塑成单芯抗辐照光缆，再将多根这样的光缆加装铠装管后集成。单芯抗辐照光缆较光单元外径增加很多，致使铠装集成后多芯光缆外径偏大。通常情况下，防护后的单芯抗辐照光缆外径约1.8mm，若实现8根左右的多芯捆绑，外径至少会达到5mm左右。

另一类宇航用多芯光缆是将多根缓冲后的光单元集成后，为了成型结构稳定，通过挤制内护层将多芯光单元加固，增强后再制作外护层。内护层制作途径是需要在多芯光单元绞合后额外挤塑一层内护套，内护套单边壁厚至少需要0.15mm，这样也会直接增加光缆的外径和重量；采用内护层的制作方式，光纤的弯曲等状态下均会受到相对较硬的耐高温内护层的约束，影响弯曲性能和光学性能；内护层材料为耐高低温材料，高低温条件下收缩较大，会对多芯绞合光单元产生较大应力，高低温下引起附加损耗较高，对光学性能也产生影响；此外，后续制作连接器件以及工程应用中，采用内护层的方式需要额外将内护层剥离方可进行光纤后续制作，工序操作相对复杂。

多芯光单元方面，目前制作中多采取中心束管或裸光纤并束等方式。中心束管式多芯光单元，其制作时是将多根光纤同时放线，同时填充油膏等填充物，以控制光纤在松套管中的余长并避免发生粘连。在宇航环境下，束管中的填充物难以满足高低温环境要求，且在真空下会挥发，造成污染。因此宇航用光缆不允许填充油膏等填充物。而干式松套管及束管中不填充任何物质，仅有光纤存在，但光纤在这种束管中的余长及内径均匀性很难控制，特别是多根光纤状态难以一致，且所用的耐高温束管材料极易损伤光纤，存在工艺损耗高和高低温下光纤衰减一致性差等缺点。采用多根裸光纤并束的方式制作的多芯光单元，裸光纤需同时并行放线，同时需挤制缓冲层或束缚固定成型后，才能形成多芯光单元。此种工艺制作的多芯光缆光纤一致性相对较差，在长期弯曲或极端高低温条件下，光纤所受到应力不同，各根光纤之间衰减常数一致性相对较差。

发明内容

本发明提供了一种多芯抗辐照光缆及其制作工艺，解决了目前多芯抗辐照光缆外径大、重量重、抗弯曲和光传输性能较差、工程应用不够简便以及多光纤传输一致性差等方面的不足。

本发明的技术方案如下：

一种多芯抗辐照光缆，包括增强纤维层、外护层，增强纤维层外部包覆外护层，还包括多芯加固光单元，其外部包覆增强纤维层；多芯加固光单元由多芯绞合光单元经细旦扎纱加固而成，多芯绞合光单元外部包覆细旦纱线；多芯绞合光单元由多根光单元以一定的绞合节距绕制在填芯上而成；光单元由抗辐照光纤、耐高低温涂层、缓冲层组成，抗辐照光纤外部涂覆耐高低温涂层，耐高低温涂层外部包覆缓冲层。

作为优选方案，细旦扎纱加固采用单根扎纱的方式，单根细旦纱线以一定节距呈螺旋绕的方法饶于多芯绞合光单元外部。

作为优选方案，单根扎纱材料是芳纶纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺纤维。

作为优选方案，所述光纤为小模场直径HTA型抗辐照光纤。

作为优选方案，缓冲层材料是四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物。

作为优选方案，填芯是氟填芯、环氧树脂固化玻纤填芯、环氧树脂固化芳纶填芯。

作为优选方案，耐高低温涂层材料是丙烯酸聚酯、聚酰亚胺、耐高低温硅树脂。

作为优选方案，增强纤维层材料是芳纶纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺纤维。

作为优选方案，外护层材料是四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物。

一种多芯抗辐照光缆的制作工艺，包括以下步骤：

(1)将抗辐照光纤表面涂覆耐高低温涂层；

(2)将涂覆后的抗辐照光纤进行高温紧包缓冲挤塑成型，制成高温缓冲光单元；