浅析影响保偏光纤强度的因素

作者:林翔云; 刊名:天津科技 上传者:赵魁[1]

【摘要】光纤强度是表征光纤物理机械性能的重要参数,它直接影响到光纤通信及传输系统的可靠性.影响光纤强度的因素大多来自光纤生产过程,采用抗张强度试验方法,通过开展合格保偏光纤与涂覆层不均匀、应力区变形、纤芯偏差及应力区存在夹杂物等不合格保偏光纤的拉断力与位移对比试验,分析了影响保偏光纤强度的主要因素和形成原因,为研制高强度光纤奠定基础.

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光纤强度是指光纤承受一定荷载时,其性能保持不变的能力,它包含初始强度和长期稳定性强度。随着光纤应用领域的进一步拓展,特别是保偏光纤应用到特殊领域后,特殊和恶劣的环境对光纤强度提出了更为苛刻的要求,如制导光纤需要通过2%,的筛选应变(相当于17,N的抗拉力)。[1-2]但在光纤预制棒制作过程中应力棒与母棒不可避免地产生一些缺陷,如表面微裂纹、杂质、气泡等[3],这些缺陷在后工序高速拉丝中会承受较大的拉丝张力,产生进一步的扩张,从而影响光纤强度。另外,由于保偏光纤的特殊结构,在拉丝工艺中,随着拉丝速度的不断提高,会造成保偏光纤应力区变形、纤芯偏差等问题,降低光纤强度。[4]从光纤结构测试角度,采用抗张强度试验方法,通过开展保偏光纤的拉断力与位移对比试验,分析影响保偏光纤强度的主要因素和形成原因,为研制出满足要求的高强度光纤奠定基础。本文仅限于讨论光纤的初始强度。1试验装置与试验条件光纤能够抵抗的极限拉伸力,称为光纤的抗张强度。抗张强度以光纤断面上单位面积可以承受的最大拉伸力表征,单位为牛/平方厘米(N/cm2)或帕斯卡(Pa)。一般采用将光纤直接拉断的方法测试光纤的抗张强度,由于测试方法具有破坏性,用抗张强度很难表征大长度光纤的强度。本试验样品采用直径为125,m,受试长度为600,mm的涂层光纤,光纤涂层为常规紫外固化丙烯酸酯双层涂覆结构。样品分别为合格光纤(a)、涂覆层不均匀光纤(b)、应力区变形、纤芯偏差光纤(c)和存在夹杂物光纤(d)等4种类型的保偏光纤(见图1)。(a)合格光纤(b)涂覆层不均匀光纤(c)应力区变形、纤芯偏差光纤(d)存在夹杂物光纤图14种类型的保偏光纤断面结构示意图Fig.1Schematicofcrosssectionsoffourkindsofpolari-zationmaintainingopticalfibers测试设备为微机控制电子万能试验机,图2为抗张强度试验平移装置示意图。试样夹持在作为夹头的两个牵引轮上,拉伸长度为两个牵引轮轴之间的距离。为了缩小试验装置空间距离,可采用一个或几个滑轮来支承试样。滑轮表面应光滑,以使光纤不受损伤。光纤不在滑轮上的部分应相互不接触。以恒定速率移动座位式样夹头的一个或两个牵引轮,使它们之间的距离增加,直至光纤被拉断。[3]图2光纤抗张强度试验平移装置示意图Fig.2Schematicoftransferdeviceforfibertensilestrengthtest抗张强度试验条件依据GB/T15972.312008规定,温度:(235),相对湿度:45%,25%,;拉伸速率为6.7%,/min。对不同情况的光纤分别进行5组拉断力测试。2实验结果与分析2.1试样为参数合格光纤(见表1)由表1看到,参数合格光纤的拉断力均在54,N以上,且最大差值为0.77,N,平均抗张强度为4.457,GN/m2;位移/拉断力比的均值为1.246,最大差值为0.053,由此表明参数合格光纤的抗张强度分布基本均匀。表1参数合格光纤的拉断力与位移测试数据及计算数据Tab.1Testdataoftensileforceanddisplacementoffiberwithqualifiedparametersandrelevantcalculationdata组别项目12345平均值拉断力(N)54.2854.8254.2054.9754.9454.642抗张强度(GN/m2)4.4274.4714.4214.4844.4814.457位移(mm)68.2569.0565.5269.3768.2668.

参考文献

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