PDF《超强耐高温光纤》

资料条款的最终解释权属于长飞公司 YOFC_17015_WP 超强耐高温光纤 光纤不仅大量应用于常规通信领域,同时也被应 用到传感、 测量、 控制、 数据采集等其他高科技领域, 例如采矿工业、航空航天工业、军事、石油天然气以 及高温医疗应用等.

这些领域会涉及到一些特殊应用 环境,比如高温环境. 光纤作为一种复合材料,是由内层的石英部分和 外涂覆层共同组合而成.其对环境的适应性和使用寿 命受涂层影响非常大.常规光纤的外涂覆层一般为丙 烯酸树脂,如图 1,其工作温度一般为-65~85℃,如 果长时间在高于 85℃的环境下工作, 普通丙烯酸树脂 会发生热老化以及热氧老化,并且有机涂层在高温下 会产生对石英光纤具有应力腐蚀作用的氢气,加速光 纤的疲劳过程,从而导致光纤失效.随着光纤应用环 境的延伸,普通聚丙烯酸脂涂层光纤无法满足高温环 境的应用需求. 图1各涂层耐受温度情况 1. 耐高温光纤制备技术 在常规拉丝平台和技术的基础上,长飞光纤光缆 股份有限公司(以下简称长飞公司)早期即实现了工 作温度为 150℃的以特种聚酯为涂层的耐高温光纤的 开发.为了进一步满足光纤长期在 300℃以上环境工 作的要求,我们采用了性能更优异的材料、搭建了更 新进的工艺平台. 1)采用聚酰亚胺为耐高温光纤的涂层 聚酰亚胺 (Polyimide) 是光纤有机涂层材料中耐 高温性能最好的一种,其优点是其他材料不可比拟的. 聚酰亚胺具有高模量、高抗拉强度以及良好的化学稳 定性,可长期承受 300℃高温,短时间承受 490℃的 高温,另外在力学性能、耐疲劳性能、难燃性、尺寸 稳定性、电性能等方面均十分优异.因此用这种材料 作为涂层的光纤具有抗高温、耐腐蚀的特性,可长期 应用于温度 300℃的环境中. 2)采用多层逐步涂覆的特殊拉丝工艺 制备该类光纤的难点在于其多层逐步涂覆的特 殊拉丝工艺.长飞公司在成熟的设备制造和拉丝工艺 基础上,经过多年的探索和改进,最终实现了该类拉 丝塔的制备及拉丝工艺的确认,顺利研制出了以优化 的聚酰亚胺为涂层的耐高温光纤(又称为 PI 光纤) , 长期工作温度为 300℃, 并能够承受高压和化学侵蚀. 长飞公司开发的 PI 光纤在波导结构上可根据需 要选择不同型号, 如单模、 多模、 纯硅芯或客户定制. 对一些富氢、高温环境中,如油井、矿井可以选择纯 硅芯结构的 PI 光纤. 2. 长飞公司 PI 光纤的性能介绍 长飞公司所生产的 PI 光纤主要有 HT1510-B 单模 光纤和 HT2512-B 及HT2515-B 多模光纤,其主要参数 性能见表

1 表2. 0℃ 50℃ 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 密封涂料 聚酰亚胺 硅橡胶/氟烷氧基树脂 硅橡胶/丙烯酸树脂 中高温丙烯酸树脂 标准丙烯酸树脂 资料条款的最终解释权属于长飞公司 表1耐高温单模光纤产品参数 产品号 HT1510-B 几何特性 包层直径(?m) 125±1 涂层直径(?m) 155±5 包层不圆度(%) ≤1 芯包同心度误差(?m) ≤0.8 涂层/包层同心度误差(?m) ≤12 光学特性 模场直径@1310nm(?m) 9.2±0.4 模场直径@1550nm(?m) 10.4±0.8 光纤截止波长(nm) 1180-1330 衰减@1310nm(dB/km) ≤1.0 衰减@1550nm(dB/km) ≤0.8 环境与机械特性 筛选张力(kpsi[GPa]) ≥100 [0.69] 工作温度范围(℃) -65 到+300 短期+350 涂层材料 聚酰亚胺 表2耐高温多模光纤产品参数 产品号 HT2512-B HT2515-B 光学特性 衰减@850nm(dB/km) ≤3.0 ≤3.5 衰减@1300nm(dB/km) ≤1.0 ≤1.2 带宽@850nm(MHz・km) ≥400 ≥160 带宽@1300nm(MHz・km) ≥600 ≥500 数值孔径 0.200±0.015 0.275±0.015 几何和机械性能 芯层直径(?m) 50±2.5 62.5±2.5 包层直径(?m) 125±2 125±2 光纤直径(?m) 155±5 155±5 包层不圆度(%) ≤2 ≤2 芯包偏心度(?m) ≤1.5 ≤1.5 筛选张力(kpsi) ≥100 ≥100 涂层材料 聚酰亚胺 工作温度范围(℃)