Page 39 - 网络电信2020年4月刊下

光 通 信

拉丝速率对石英光纤的制备及耐辐照性能影响

研究

１
徐 鹏 ，杨一帆 ２
北京讯风光通信技术开发有限责任公司

3+
摘要：以 Yb 掺杂 SiO 2 预制棒为原材料，采用不同拉丝速率的高温拉丝工艺成功制备了石英光纤。利用傅里叶变
换红外光谱仪、光纤应力分析仪和 Model2500 等研究了不同拉丝速率制备的石英光纤的结构、抗拉强度以及衰减特性。

结果表明，石英光纤抗拉强度随着拉丝速率的升高先增大后降低，当拉丝速率为 1700m/min 时，其制备的石英光纤抗
拉强度达到最大，为 5.2Gpa；且拉丝速率越大，辐照后就越容易造成内部损坏，造成光纤失效。这主要因为拉丝速率
越大，其在高温区中的时间越短，光纤中 Si-O 链断裂的频率越低，光纤抗拉强度就越高。但随着拉丝速率的继续升高，

炉温逐渐升高，同时增加了光纤内部 Si-O 链断裂的频率，二者共同耦合作用的结果使得光纤强度随拉丝速率呈现先
增后减的趋势。当辐照剂量逐渐增加时，石英光纤的辐致损耗呈直线趋势快速增加，但随着辐照量的继续增大，辐致
损耗却增加趋缓，逐渐平稳。
关键词：石英光纤；拉丝速率；辐照；抗拉强度；折射率

引言 光纤。石英光纤虽然质脆、易断，但是它的传输波长范围非常
通信技术的快速发展使光纤在越来越多的领域得到应用。 大，在近紫外到近红外区域均可进行能量和信号的传输。石英
除了在常规通信领域的大量应用，传感、控制、测量、数据采 光纤具有数值芯径大、机械强度高、弯曲性能好、容易与光源
[9]
集、人工智能、医疗等高科技领域也被广泛应用 [1－5] 。目前， 耦合等优点 。根据光在光纤中传播模式的数量，可将光纤分
我国已经成为全球光纤光缆制造和消耗的头等国家。 为单模光纤和多模光纤。单模光纤是作为模式间色散问题的解
目前，应用最广的光纤应属石英光纤和塑料光纤 [6－7] 。塑 决方案发展起来的，其优点有损耗低、频带宽、容量大、成本
料光纤模量低，直径大，折射率范围宽，即使有一定的污染或 低等，在当今的光纤通讯系统中发挥了重大的作用 [10] 。
者损坏仍然可以继续使用。塑料光纤的直径在0.5mm左右，使得 石英光纤的制备步骤主要有两步，首先是光纤预制棒的制
[8]
与光源、光纤、接收器等的连接非常简单，端接成本极低 。 备，然后是将预制棒拉制成光纤 [11] 。光纤预制棒作为光纤生产
同时塑料光纤有良好的韧性，质轻，易加工。但塑料光纤损耗 的基本，一直是光纤产业链的核心竞争点 [12] 。其中，外包套与
不稳定，造价无优势，从耐用性和成本来算，性价比不如石英 芯棒是预制棒的关键与核心，其制备工艺的好坏直接影响光纤

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