[发明专利]有涂层的光传输媒质

说明书

本发明涉及一种涂覆光纤。

光纤表面受摩擦是极易损伤的，因而光纤在拉制之后但还没有和任何表面接触之前必需加以涂覆。由于涂覆材料不得损及玻璃表面，因此涂覆材料宜以液态的形式涂敷，然后固化。

受涂覆材料影响最大的光纤特性性能包括强度、抗微弯曲传输损耗性、可剥性和耐磨性。光纤受到机械应力的作用时（例如在放入光缆的过程中或形成光缆的光纤暴露在温度变化着的环境中或进行机械加工时所遇到的机械应力）是容易弯曲的。若以周期性分量形式的应力作用到光纤上使光纤轴线弯曲变形，一般达到微米至厘米级的范围时，则光在纤芯中传播时可能会跑出纤芯。这些称之谓微弯曲损耗的损耗可能很大，因此光纤必须与引起微弯曲的应力隔离开来。涂覆中光纤的性能在形成这种隔离中起着主要作用。

迄今，为解决这个问题通常采用的涂覆系统有两种。单层涂覆，这种涂覆采用较高的切变模量，例如大约1000至500，000磅/平方英寸的范围，历来是用在光纤强度要求高的场合，或用在采用缓冲管的光缆中，在这种场合，光纤对微弯曲的敏感性不是重要问题。

双层涂覆光纤一般用在光缆中是为设计出柔韧的光缆、改进光缆的性能的。一般说来，双层涂覆光纤有一个包括内涂覆层或基本涂覆层的涂覆系统，内涂覆层的特点是涂覆光纤的材料的模量较低。基本涂覆层的模量应能有效地减小通过外部横向力传到玻璃上的应力，从而减少玻璃的微弯曲幅度。基本涂覆材料的特点在于其均衡弹性模量范围约在50磅/平方英寸至200磅/平方英寸。均衡模量可定义为交联材料过一定时间或高温下能达到的最终模量。这种模量的选择是使基本涂覆层达到其主要目的，即加到光纤上的应力要衰减且均匀分布，通过这种衰减和分布显著减少了由微弯曲所引起损耗。有关微弯曲损耗的说明和定义可参看L.L.Blyler，Jr和C.J.Aloisio在第285集《美国化学学会论文集》（ACS    Symposium）和1985年的《应用聚合物科学》（Applied    Polymer    Science）第907～930页中写的文章。显然，基本涂覆层本身在应用或使用过程中不应引来过量的应力。上述那种材料可以减少与光缆敷设、安装或光纤使用寿命期间环境变化有关的微弯曲损耗。为满足所预期的使用领域的温度条件，上述低模量涂覆材料最好应能在大约-50至85℃的温度范围内发挥作用。

一般说来，基本涂覆材料受到光化辐射时还应能产生能附着到光纤上的料层，即这个料层需要至少500克的力，最好是1000克的力才能使其与光纤分开。但这个值应小于3200克以便于卸除工作，并防止难以剥除的残留物。

外涂覆层或辅助涂覆层一般包括模量较高的材料，涂覆在基本涂覆层上，外涂覆层通常是模量更高的材料，以便使涂覆光纤耐磨且摩擦力小。双层涂覆材料通过基本涂覆层对光纤起缓冲作用，通过辅助涂覆层将外加的力分布开，从而使光纤免受弯矩的作用。

附着性能和适当的模量变化是生产出合适光纤的必要条件。但为便于制造，总希望也能在一个较小辐射剂量的宽范围内对基本涂覆材料进行固化就能达到适当的均衡模量值。辐射剂量的定义是：冲击在涂覆系统上入射的辐射或辐射能量的大小。辐照源（例如能放射出紫外光的灯）要使其（例如）能放置在光纤拉制和涂覆设备上，其实际体积是受到限制的。这种限制本身又限制了固化可用的辐射剂量，因此需要采用能在低辐射剂量下固化的材料。此外，固化所用的辐照源，其强度通常是不可变的，因而只要拉制速度发生变化，辐射剂量就要随着发生变化。再有，辐照源的老化和/或辐射源外表面淀积着材料时也会引起辐射剂量发生变化。因此要生产出始终合格的光纤，基本涂覆层应能在一个宽广的低辐射剂量范围内固化，以使其均衡模量处在一特定的范围内。模量随辐射剂量强烈变化的涂覆层会使模量范围和光纤性能变化大。