[发明专利]石英光纤及其制备方法和装置

说明书

本发明是关于石英光纤及其制备方法和装置，该制备方法包括：在拉制后的石英裸光纤的温度降至其玻璃化转变温度之前，在石英裸光纤表面涂覆微晶玻璃液，形成微晶玻璃涂层；经冷却后，再在微晶玻璃涂层表面涂覆有机涂料，形成有机涂层，得到石英光纤，其中，微晶玻璃的膨胀系数小于5×10^‑7/℃，熔融温度为1200℃～1400℃；所述的石英裸光纤的芯层和皮层均采用石英玻璃材料。本发明采用高温在线涂覆法在石英裸光纤表面形成具有低膨胀系数的微晶玻璃涂层，起到了提高石英光纤拉伸强度的作用。

技术领域

本发明涉及石英光纤技术领域，特别是涉及石英光纤及其制备方法和装置。

背景技术

光纤是由裸光纤和包裹于裸光纤外侧的树脂层组成的，此时光纤的拉断力一般只能承受5～6kg的力，当外界作用力超过此范围时，光纤就会断裂。

光纤拉伸强度是光纤传输的重要性能参数，如果光纤断裂将直接导致信号无法传输，因此提高光纤拉伸强度，从而提高光纤使用的可靠性是一个重要环节。

在光纤表面涂覆致密涂层，可以密封光纤，使之不受外界的侵蚀，产生高的抗疲劳参数和强度。目前主要在光纤表面涂覆如硅酮、氟树脂、丙烯酸树脂等的聚合物，形成有机涂层。由于有机涂层本身的强度要远小于光纤的强度，故此类有机涂层对光纤强度的主要贡献是保护光纤表面不受损伤，石英光纤的断裂主要是由石英玻璃部分决定的。但是在涂覆有机涂层之前，在拉丝的过程中，光纤的表面已不可避免的产生微裂纹，这些微裂纹会降低光纤的拉伸强度；而且在使用过程中，这些微裂纹会不断地扩大，使光纤的机械强度逐渐降低。同时光纤出现微裂纹后，通常在光纤内部会形成断点，虽然表面上感觉没有断，但实际上影响了光的传输，光遇到断点时，会有反射产生，对传输造成影响。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供石英光纤及其制备方法和装置，所要解决的技术问题是通过采用高温在线涂覆法在石英裸光纤的表面形成具有低膨胀系数的微晶玻璃涂层，以提高石英光纤的拉伸强度。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种石英光纤的制备方法，其包括在拉制后的石英裸光纤的温度降至其玻璃化转变温度之前，在石英裸光纤表面涂覆微晶玻璃液，形成微晶玻璃涂层；经冷却后，再在微晶玻璃涂层表面涂覆有机涂料，形成有机涂层，得到石英光纤，其中，微晶玻璃的膨胀系数小于5×10^-7/℃，熔融温度为1200℃～1400℃；所述的石英裸光纤的芯层和皮层均采用石英玻璃材料。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的石英光纤的制备方法，其中所述的微晶玻璃液的涂覆温度为1200℃～1450℃；

所述的玻璃化转变温度之前的温度范围为1200℃～1600℃。

优选的，前述的石英光纤的制备方法，其中在涂覆的过程中，控制微晶玻璃涂层的厚度为石英裸光纤的丝径的2％～6％。

优选的，前述的石英光纤的制备方法，其中所述的微晶玻璃为Li-Al-Si系微晶玻璃。

优选的，前述的石英光纤的制备方法，其中所述的Li-Al-Si系微晶玻璃的各组分，以质量份数计，包括：Li₂O 45～49份、Al₂O₃ 29～32份、SiO₂ 16～20份、TiO₂ 2～4份、Sb₂O₃0.3～0.4份和ZnO 0.1～0.5份。

优选的，前述的石英光纤的制备方法，其中所述的微晶玻璃的膨胀系数为5×10^-9～5×10^-7/℃；所述的有机涂料为丙烯酸树脂、有机硅胶或聚酰亚胺。