光纤由纤芯、包层和涂敷层构成,其中纤芯和包层是纯石英玻璃或掺杂的高折射率的石英玻璃材料,其决定了光学特性。
由于石英玻璃是一种易碎易裂材料,在不加涂覆材料时,在空气中裸露,会使其表面缺陷扩大,所以根据不同的用途、环境和使用领域,将拉制成的裸光纤表面,涂敷一层弹性模量比较高的涂覆材料,来保护光纤表面不受损伤,并提高其机械强度,降低衰减,同时也和光纤的纤芯材料形成一种全内反射的结构,使光波可以沿着光纤向前传输。
本文介绍光纤的三种涂覆材料:
丙烯酸树脂涂覆(ACylate)
聚酰亚胺涂覆(Polyimide)
金属涂覆Metal Coated
丙烯酸树脂AC
丙烯酸树脂(ACylate,AC)采用单层涂覆工艺使得涂覆光纤外径达到200um,生产效率高,其性能稳定,体积较小,用于小型器件的生产。
普通温度:-40℃~+85℃ 耐高温:80℃~+150℃
性能稳定
体积小
生物相溶
丙烯酸树脂涂料从耐温性可分为普通型和耐高温型,可以更好的保护裸光纤,提高光纤抵抗外力的作用。
聚酰亚胺涂覆PI
聚酰亚胺(Polyimide,PI)是一种综合性能极佳的高分子材料,能够在更高温度下进行工作。
温度:-190℃~+385℃
耐热性能,耐低温性能好
热膨胀系数较低
机械强度高
耐辐射
生物相熔
使用这款材料制成的光纤成为PI光纤,聚酰亚胺图层的光纤广泛应用于特殊环境中,如高温,化学腐蚀和辐射环境中。
注:由于聚酰亚胺涂层固化过程较长,因此其生产效率较低,且其模量较高,其涂覆层不能使用剥线钳进行剥离。
金属涂覆Metal Coated
在大于400℃的环境下,有机材料涂覆会快速热氧老化,丧失对光纤的保护,从而导致光纤无法使用,而将耐高温金属材料(铝/铜/金)紧覆在裸光纤上,使其可以在更高的温度下正常工作。
更低的膨胀系数(基本与光纤处于同一数量级)
抗腐蚀性
耐疲劳、抗水、抗氢性能好
机械强度高
极端高低温适应能力
可焊接性
使用铝可以将温度扩展到-269℃~+400℃,使用铜可以将温度扩展到-269℃~+600℃,而使用金更是将温度扩展至-269℃~+700℃。
它是应用于苛刻的外界环境的超长寿命光纤之一,也可作为电子电路的部件使用,但是由于其工艺非常复杂,成本非常昂贵,所以往往只能在需要的地方使用一小段。
注:金属涂覆工艺较为复杂,其生产效率极低,且金属涂层同样无法使用剥线钳进行涂层剥离,必须采用热硫酸熔接方式或硝基盐酸进行熔接剥除。
以上就是三种光纤涂覆材料的介绍,石英光纤由于光谱范围宽、损耗低、广泛应用于通信和非通信领域中。但是必须根据不同用途,不同环境和不同领域的要求,来选择不同涂覆材料的光纤
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