[其他]光学纤维的气密涂层

说明书

一般来说本发明是关于玻璃质光学纤维（以下简称光纤）的涂层方法的，特别涉及到这样一种涂层方法，它紧接在拉制成光纤后进行，它能减少光纤的磨损以及光纤与环境的相互作用，同时提高光纤的贮存与使用寿命。

玻璃质光纤在其初始形成阶段是有很高抗张强度的。经过一段时间使用或贮存后，就可能在大大低于该光纤额定的原始抗张强度之张应力作用下断裂。造成这种断裂的原因之一是所谓静态疲劳，即光纤表面缺陷沿着此玻璃材料的外周扩展而形成微裂纹。这样一种疲劳的产生，至少部分地是由于光纤的玻璃表面存在有水分子和羟基。此种水侵蚀着光纤表面，导致在应力作用下断裂的弱键形成。

对于芯子和包层二者的材料全属玻璃的所谓全玻璃质光纤，外部玻璃表面上的水份子存在，常促成此外部表面层的玻璃结构经过一段时间后显著减弱，导致光纤在这样的应力作用下断裂，而当不存在水或水蒸气时这种应力是不可能造成此光纤断裂的。

在光纤的成形作业例如拉丝作业中，这种全玻璃质的光纤通常在紧接其成形之后，涂以一层硅酮树脂类的聚合物，即为了维持住它的初始强度，也为了便于处理。虽则硅酮材料能有效地防止尘粒与光纤的外层玻璃表面接触。但它颇易为水渗透。在空气中暴露一段时间后，在通常的水蒸气浓度下水就能渗透此硅酮材料层而与外层玻璃表面反应，导致上述的有害结果。

相同的静态疲劳机理也见之于塑料包层光纤，该光纤的芯子材料为石英玻璃或其他玻璃，而包层则用硅酮材料或其他聚合物。

为了克服水的渗透问题，对以上类光纤都采用过一种在硅酮材料层上再涂敷一层热塑性树脂的方法。尽管覆盖着硅酮树脂材料层的挤塑上的热塑性套，能在一定程度上减少水渗透过硅酮层，但水仍能渗透过此热塑外套而到硅酮材料层，并经此而抵达芯料玻璃的表面，这样仍会降低芯料玻璃的强度。

代替采用硅酮材料处理的另一种方法是，对初始拉制成的光纤，涂以一层铝或镍之类的金属材料，或涂以一层氮化硅或氧化锡的介质材料，使此光纤的表面与周围环境隔离。这样的密封工艺可用化学蒸汽沉积法（CVD法）来完成。然而，此种CVD法有着一些缺点，例如，按气相介质形成的涂层颗粒会碰撞初始的玻璃光纤而造成表面损伤;涂层厚度不均匀以及大颗粒的涂层材料等。

借助一种非均匀的核化热化学沉积（HNTD）法，可以消除涂层颗粒与光纤表面的相互作用，并可在光纤表面上获得一种初始的气密涂层，从而防止光纤强度在其寿命期内降低。这一HNTD法可把一种金属膜或介质膜涂复到光纤表面。采用HNTD法需要考虑的重大因素是光纤的表面温度与沉积时间。要是光纤的表面温度能保持得合适，此初始涂层的厚度可以很薄，即在光纤拉丝速度约为分钟20～40米时，这种预涂层的厚度可以远小于1微米。为了保持气密性，最好采用较厚的涂层。

按以上所述，本发明的第一个目的在于避免先有技术中的缺点。

更为特别的是，本发明的第二个目的在于发展一种涂层方法，在光纤的表面上形成一层均匀和厚度适当的膜，以提供气密封。

本发明的第三个目的在于给光纤上提供足够厚度的气密涂层，以保证机械强度。

本发明的第四个目的在于开发一种实现上述方法的设备。

本发明的第五个目的在于使考虑中的上述设备，结构简单，造价低廉，运行可靠。

本发明的第六个目的在于将上述类型的设备设计成能在光纤上沉积气密涂层而不降低光纤的机械强度。

遵循上述和其它目的，从下文可以看清，本发明所提供的方法与设备，是用在紧接光纤成形之后对之进行气密封包的。这种可以给光纤提供两层涂膜来实现，而这两种膜层都是金属质的。

本发明的特点之一即在于提供一种形成二次涂层的方法，使光纤通过含有一种液体介质的液体沉积浴，而此种液体介质至少包括有一种反应剂，能在预定的温度下沉积到初始涂层之上来形成二次涂层。

对照所附的图并参看下文的描述，就能更清楚地理解本发明上述或其他的特点与目的。

图1是按照本发明来生产一种涂层光纤时所用设备的侧视示意图;

图2与图1相类似，但表明的是本发明中设备的一种改进了的结构;

图3是依照图1或图2设备生产出的光纤的横截面图。