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光 通 信
可以看出，拉丝速率为500m/min时，外层拉引力为14.8MPa，内 释放，会一直残留在石英光纤内部。从而在石英光纤的应用过
层压应力为120MPa；随着拉丝速率的升高，光纤内部应力逐渐 程中，一旦受到高能辐射，光纤内部应力很容易对光纤造成破
增大，当拉丝速率为2000m/min时，外层拉引力为79.6MPa，内 坏，引起化学键的断裂。由第2节可知，在光纤拉丝制备过程
层压应力为221.2MPa。这主要是因为光纤拉丝制备的过程中， 中，拉丝速率越大，其制备的光纤内部内应力越大，辐照后就
是一个由高温到低温的加工过程。在光纤冷却的过程中，由于 越容易造成内部损坏，造成光纤失效。图4为在拉丝速率1700m/
外部温度较低和热能传质的原因，光纤外层部分冷却速率要高 mim下制备的石英光纤在辐照之前和在0.1ｋGy/h剂量率条件下
于内层部分冷却速率。光纤内外冷却速率不一致，就会造成光 辐照10h后的ESR谱。
纤外层和内层存在应力差。其主要表现为外层受到拉应力，内 从图4可以看出，石英光纤在辐照前已经存在共振吸收现
层受到外侧的压应力。如果提升拉丝速率，势必要提高加热炉 象，通过计算该处的g因子为2.0010。拉丝速率越高，纤维内应
炉温，炉温越高，光纤冷却到室温的温度变化就越大，由此使 力越大，其制备的石英光纤在高能辐射后断键的数量则增加越
得光纤内外层的压力差就越大。 多，其反应过程可通过式（1）表示
·
3. 石英光纤的衰减谱分析 ≡Si－OH→≡Si－O ＋H · （1）
光纤的通讯传输实际应用过程中，最重要的是光纤传输总 以上分析可知，石英光纤经过高能辐射之后，其ESR信号会
损耗。图3为不同拉丝速率下制备的石英光纤辐射后的衰减谱 得到加强，说明高能辐射增大了石英光纤中NBOHC顺磁缺陷的浓
测试结果。由图3可知，3种拉丝速率下制备的石英光纤，衰减 度。石英光纤中存在的应力或应力键越多，经过高能辐射后，
谱的特征基本相同。3种拉丝速率下制备的石英光纤，在630nm 其产生的顺磁缺陷会更多，从而会造成紫外及可见光区吸收急
处均出现了强的吸收峰，这主要是由于在拉丝过程中产生了非 剧增加。
桥氧心（NBOHCS）造成的。对比3种工艺在630nm处附近出现的 4. 石英光纤的抗拉强度与拉丝速率的关系
吸收峰可以发现，峰值随着拉丝速率的增加而增加，当拉丝速
图 5 石英光纤抗拉强度与拉丝速率的关系图
率分别为800，1400和2000m/min时，其峰值分别为75,103和
121db/ｋm。这主要是因为拉丝速率的增加会增加光纤芯部与芯
包层的应力，从而增加了拉丝引起的nbohc含量。此外，从图3
可以看出，3种拉丝速率在1200nm处均出现了较弱的吸收峰，可
能是由于羟基的谐波所致。
图 3 不同拉丝速率下制备的石英光纤的辐致衰减谱（辐射剂量 0.1kGy/hX10h）
图5为石英光纤抗拉强度与拉丝速率的关系图。由图5可
知，当拉丝速率为500m/min时，其制备的石英光纤抗拉强度为
4.9GPa；随着拉丝速率的升高，其制备的光纤抗拉强度逐渐
增大，当拉丝速率为1700m/min时，其制备的光纤抗拉强度为
5.2GPa；但当拉丝速率继续升高时，其制备的光纤抗拉强度急
剧降低，当拉丝速率为2000m/min时，其制备的石英光纤抗拉
强度降低为4.8GPa。这主要是因为石英光纤制备过程中，拉丝
图 4 石英光纤在辐照前和 0.1kGy/hX10h 辐照后的 ESR 谱 速率越快，其在高温区中的时间越短，因此光纤中Si-O链断裂
的可能性越低，光纤内部因Si-O链断裂而产生的缺陷浓度便越
低，所以在一定范围内拉丝速率越快，其制备的光纤抗拉强度
会越高。但随着拉丝速率的继续升高，炉温也要逐渐升高，而
炉温升高会增加石英光纤内部Si-O链断裂的频率，因此炉温升
高又会降低石英光纤的抗拉强度。因此，这二者共同耦合作用
的结果使得石英光纤强度随拉丝速率的增大呈现先增后减的趋
势。也就是说，在速度相对较低的情况下，炉内停留时间起到
主要作用，呈现强度增加的趋势；在速度超过临界值后，因拉
丝速率提升带来的炉温升高起主要作用，使得抗拉强度呈现下
降趋势。
石英光纤拉丝制备过程中，石英光纤内部的应力来不及 5. 光通讯波段的辐致损耗分析
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