[实用新型]一种双涂层耐高温耐腐蚀光纤

说明书

本实用新型提出了一种双涂层耐高温耐腐蚀光纤，通过设置折射率较高的碳化硅、碳化钛或碳的涂覆层，可以与光纤表面充分接触，分子之间缜密结合，并强化了光纤的强度，增加了对光纤的保护；设置光纤金属涂层，其热膨胀系数低，基本与光纤处于同一数量级，抗腐蚀、耐应力性能最佳，耐低温性能佳，可在‑269℃条件下连续工作；金属涂层与光纤包层结合紧密，机械强度高；耐疲劳，抗水、抗氢性能好；金属涂层可用金属焊接，提高了光纤与其他材料的接续性和通用性；在高温性能上，表现良好，特别适用于特殊环境下使用，例如地下油井、输油管道、加油站、核电厂等。

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，尤其涉及一种双涂层耐高温耐腐蚀光纤。

背景技术

随着光纤应用环境的扩展，普通光纤已经无法适应特殊环境的使用条件，尤其是在高温腐蚀工作环境下，普通紫外固化涂层极易发生热老化和热氧老化，降低涂层对光纤的保护作用，并最终可能导致光纤失效。为了应对这一情况，国内外光纤厂商展开了耐高温光纤的研发。

现有普通耐高温光纤存在以下缺陷和不足：首先，国际主流的耐高温光纤主要有耐高温丙烯酸树脂涂层光纤、有机硅胶涂层光纤、聚酰亚胺涂层光纤以及金属涂覆光纤四种。凭借在制造工艺和性能上的不同特点，这几款耐高温光纤已经在油气井探测、航天军工、光纤传能等领域获得应用。但在实际的使用上，四种材料在稳定性和长期性上得不到保障，光信号的传输受到很大影响。

其次，在现有的四种涂覆光纤，在200℃的温度下，由于制造水平的差异与局限，容易发生热老化、热氧老化以及氢损化，随着时间推移，光损耗逐渐增大，最终可能导致光纤失效。由于环境温度波动比较大，在400℃的温度下，这四种材料的涂覆光纤无法满足设计的要求，上述四种光纤涂覆层在400℃的温度下，保护不了光纤，更别谈光纤传输的效率与降低损耗。利用碳涂层与金属涂层相结合的方式，可以满足特高温(400℃到800℃)温度环境要求，具有非常大的应用前景。

碳涂层的优势在于由于碳分子的特殊结构和属性，比金属更致密贴合在光纤包层表面，可以填充光纤包层的不平整性和脆性，增强对光纤表面的保护。

金属涂覆光纤的优势在于金属涂层的热膨胀系数低，基本与光纤处于同一数量级；金属涂层的抗腐蚀、耐应力性能最佳；耐低温性能佳，可在-269℃条件下连续工作；金属涂层与光纤包层结合紧密，机械强度高；耐疲劳，抗水、抗氢性能好；金属涂层可用金属焊接，提高了光纤与其他材料的接续性和通用性。

中国专利授权公告号为CN104193188A的发明专利公开了一种多层金属涂层耐高温耐腐蚀光纤，包括光纤芯层、光纤包层、内层金属涂层、外层金属涂层，芯层，由折射率较高的玻璃材料制成，用于使光在芯层内进行传输；包层，由折射率较低的玻璃材料组成，用于使光在芯层内进行全反射传输；内层金属涂层，沿着所述芯层的纵向轴线方向包覆在所述包层外表面，用于保护光纤不因弯曲、拉伸和扭转外力而断裂，并使光纤可在高温下工作；外层金属涂层，沿着所述芯层的纵向轴线方向包覆在所述内层金属涂层外表面。虽然该发明用金属涂层对光纤保护，增强耐高温耐腐蚀的效果，但其仍旧具有以下缺陷：首先，该发明是采用多层金属保护的设计，但内层金属涂层由于为大分子金属材料组成，在与石英包层表面会形成很大缝隙，影响光纤的平整度和稳定性；其次，该发明采用多层金属涂层的设计，一定程度上增加了金属的厚度，在光信号传输中，石英材料与多层金属的胀系数差异太大，导致弯曲增大，造成自身损耗；再次，多层金属会增加光纤的生产成本与制造工艺的难度，不利于推广运用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种光纤包层表面平整，能致密保护光纤，性价比高，耐高温耐腐蚀的双涂层光纤。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种双涂层耐高温耐腐蚀光纤，其包括光纤芯层和光纤包层，还包括光纤涂覆层和光纤金属涂层，光纤包层包覆在光纤芯层外侧，光纤涂覆层附着在光纤包层外侧，光纤金属涂层附着在光纤涂覆层外侧，光纤涂覆层材料为碳化硅、碳化钛或碳。