标签: 光纤

简介 硫化是橡胶加工的主要 工艺 之一。硫化过程就是橡胶分子互相交联成为网状结构的过程。通过硫化加入辅助料，使橡胶发生化学、物理变化，提高性能，使其具备橡胶的使用价值。橡胶硫化是在一定的压力和温度及时间条件下进行的。要根据 橡胶制品 不同的性能要求，严格控制这三个条件，使其达到预期的效果。 橡胶的硫化是利用硫化剂使橡胶的大分子进行交联。硫化剂则是开发最早且工业化最早的交联剂品种，在橡胶工业中占有极其重要的地位。在进行硫化时，特别是用硫磺进行硫化时，除硫化剂外，一般还要加入硫化促进剂和活性剂，才能很好地完成硫化。有时为了避免早期硫化，即焦烧，还要加入防焦剂。 硫化促进剂 ，可简称 促进剂 ，在橡胶硫化时用以加快硫化速率，缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，同时还可以改善硫化胶的物理力学性能。活性剂则具有充分发挥促进剂的效力，从而对硫化反应起活化作用；同时可以提高硫化胶的交联度和耐热性。 橡胶的硫化 橡胶最初为人们所利用的时候， 橡胶制品 虽然有着不少宝贵的性能，但也存在着很多的缺点，如强度低、弹性小、冷则发黏、容易老化等。为了消除这些缺点人们进行了大量的努力。1839年和1843年，固特异和汉考克先后发现，将 天然橡胶 与硫磺共热后，就会变成坚实有弹性的物质，不会再变黏，而且对热稳定。当时，将这一过程称为硫化，硫磺即硫化剂。硫化方法的发现极大地改进了生胶的性能，扩大了橡胶的应用范围，为橡胶的大规模生产打下了基础。直至现在，绝大多数橡胶还是采用硫磺硫化的工艺。 后来的研究证实，硫磺并非是唯一可用的硫化剂。1846年，帕克斯发现 一氯化硫 溶液或其蒸气可在室温下 硫化橡胶 。这就是所谓的“冷硫化法”，这一方法曾被广泛地用于薄型 橡胶制品 的硫化。1915年，奥斯特洛梅斯连斯基发现 有机过氧化物 和芳香族 硝基化合物 具有硫化效果。1939年，列瓦伊研究了用 重氮化合物 使橡胶硫化的方法。随着 合成橡胶 品种的增加及其制品的发展，硫化方法和硫化剂的研究不断深入，发现了许多化合物具有硫化效果。因此，现在所称的硫化只是一个具有象征意义的工业术语，其实质就是使线型的橡胶分子交联形成立体网状结构，而一切具有这种作用的物质均可称为硫化剂。 硫化剂 目前，作为商品生产的硫化剂约有70余种，从化学结构上可分为以下8类：①硫、硒、碲等元素；②含硫化合物（或称硫磺给予体）；③有机过氧化物；④ 醌类化合物 ；⑤ 金属氧化物 ；⑥胺类化合物；⑦树脂类；⑧其他特殊的硫化剂。 按所使用的硫化剂来分，橡胶的硫化大体分为含硫硫化和 无硫硫化 两大类。硫化机理目前说法不一，原因是硫化为一个很复杂的过程，有些问题至今还未弄清。另外，随着生胶品种和硫化剂种类不同，硫化过程中的反应亦各异，不能一概而论。 硫化过程的特性变化 硫化工艺 的基本目的在于通过橡胶分子的交联提高橡胶的物理力学性能。橡胶在硫化过程中各种物理力学性能随硫化时间的变化如下图所示。 物理性能随硫化时间变化 由图可以看出，硫化过程中各种性能变化的一个重要特点是都按照出现最高值或最低值的动力学曲线而变化。某一性能达到最高值时的硫化称为该性能的正硫化（或最宜硫化点）。确定正硫化条件在 橡胶制品 的制造过程中有着非常重要的意义。硫化胶达到正硫化所需要的时间，主要取决于生胶的性质、硫化条件、配合剂尤其是硫化体系的性质一及其用量。 硫化过程中各项性能的变化速度是不同的，在同一硫化条件下不可能所有的性能都在同一时刻达到最佳值。以往橡胶工业中多将拉伸强度达到最大值的点 作为正硫化点，这是很不全面的。特别是在多种 合成橡胶 出现的今天，有些合成橡胶的拉伸强度在正硫化过程中并不显示最高值，而且有些胶种过硫化后对其老化性能并无太大的影响。因此，正硫化点的确定是一个很复杂的问题，没有一个统一的标准，在实际生产中应根据橡胶的特点、制品的种类及其应用目的加以确定。 硫化过程的阶段 研究硫化的过程对于研究硫化配合剂和正确掌握配合技术极有裨益。说明硫化过程最简便的方法一般是利用各种硫化仪作出硫化曲线。下图所示为 天然橡胶 胎面胶配合的硫化曲线。 硫化曲线 硫化曲线可将硫化反应过程分为诱导期（或称焦烧时间）、硫化反应期和过硫化期三个阶段。 诱导期 诱导期是指正式硫化开始前的时间。即胶料放入模腔内随着温度的上升开始变软，黏度下降，而后达到一个最低值。由于继续受热，胶料将开始硫化。从胶料放入模腔内至出现轻度硫化整个过程所需要的时间称为诱导期，通常称为焦烧时间。这段时间的长短是衡量胶料在硫化前的各加工过程，如混炼、压延、压出或注射等过程中，受热的作用发生早期硫化（即焦烧）难易的尺度，该时间越长，越不容易发生 焦烧 ，胶料的操作安全性越好。 硫化反应期 硫化反应期是指正式硫化进行的过程，在此阶段特性随硫化时间而上升，以致达到正硫化。这段时间的长短是衡量硫化速率快慢的尺度，从理论上说该时间越短越好。 过硫化期 过硫化期是指达到正硫化后，如果继续硫化， 硫化 胶物性反而下降的过程。过硫化时，有的硫化胶变硬，有的则变软，后者通常称为硫化还原。从达到硫化到出现过硫化所经过的时间称为平坦硫化时间，在这段时间里硫化胶仍然保持良好的物性。平坦硫化时间越长，过硫化的危险性愈小，即硫化操作愈安全。 理想的硫化过程应如下图所示，诱导期或焦烧时间较长，硫化速率快，平坦硫化时间较长。要实现理想的硫化过程，除选择最佳的硫化条件外，硫化配合剂的选择，特别是促进剂的选择具有决定性的意义。 理想硫化曲线

简介 硫化是橡胶加工的主要 工艺 之一。硫化过程就是橡胶分子互相交联成为网状结构的过程。通过硫化加入辅助料，使橡胶发生化学、物理变化，提高性能，使其具备橡胶的使用价值。橡胶硫化是在一定的压力和温度及时间条件下进行的。要根据 橡胶制品 不同的性能要求，严格控制这三个条件，使其达到预期的效果。 橡胶的硫化是利用硫化剂使橡胶的大分子进行交联。硫化剂则是开发最早且工业化最早的交联剂品种，在橡胶工业中占有极其重要的地位。在进行硫化时，特别是用硫磺进行硫化时，除硫化剂外，一般还要加入硫化促进剂和活性剂，才能很好地完成硫化。有时为了避免早期硫化，即焦烧，还要加入防焦剂。 硫化促进剂 ，可简称 促进剂 ，在橡胶硫化时用以加快硫化速率，缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，同时还可以改善硫化胶的物理力学性能。活性剂则具有充分发挥促进剂的效力，从而对硫化反应起活化作用；同时可以提高硫化胶的交联度和耐热性。 橡胶的硫化 橡胶最初为人们所利用的时候， 橡胶制品 虽然有着不少宝贵的性能，但也存在着很多的缺点，如强度低、弹性小、冷则发黏、容易老化等。为了消除这些缺点人们进行了大量的努力。1839年和1843年，固特异和汉考克先后发现，将 天然橡胶 与硫磺共热后，就会变成坚实有弹性的物质，不会再变黏，而且对热稳定。当时，将这一过程称为硫化，硫磺即硫化剂。硫化方法的发现极大地改进了生胶的性能，扩大了橡胶的应用范围，为橡胶的大规模生产打下了基础。直至现在，绝大多数橡胶还是采用硫磺硫化的工艺。 后来的研究证实，硫磺并非是唯一可用的硫化剂。1846年，帕克斯发现 一氯化硫 溶液或其蒸气可在室温下 硫化橡胶 。这就是所谓的“冷硫化法”，这一方法曾被广泛地用于薄型 橡胶制品 的硫化。1915年，奥斯特洛梅斯连斯基发现 有机过氧化物 和芳香族 硝基化合物 具有硫化效果。1939年，列瓦伊研究了用 重氮化合物 使橡胶硫化的方法。随着 合成橡胶 品种的增加及其制品的发展，硫化方法和硫化剂的研究不断深入，发现了许多化合物具有硫化效果。因此，现在所称的硫化只是一个具有象征意义的工业术语，其实质就是使线型的橡胶分子交联形成立体网状结构，而一切具有这种作用的物质均可称为硫化剂。 硫化剂 目前，作为商品生产的硫化剂约有70余种，从化学结构上可分为以下8类：①硫、硒、碲等元素；②含硫化合物（或称硫磺给予体）；③有机过氧化物；④ 醌类化合物 ；⑤ 金属氧化物 ；⑥胺类化合物；⑦树脂类；⑧其他特殊的硫化剂。 按所使用的硫化剂来分，橡胶的硫化大体分为含硫硫化和 无硫硫化 两大类。硫化机理目前说法不一，原因是硫化为一个很复杂的过程，有些问题至今还未弄清。另外，随着生胶品种和硫化剂种类不同，硫化过程中的反应亦各异，不能一概而论。 硫化过程的特性变化 硫化工艺 的基本目的在于通过橡胶分子的交联提高橡胶的物理力学性能。橡胶在硫化过程中各种物理力学性能随硫化时间的变化如下图所示。 物理性能随硫化时间变化 由图可以看出，硫化过程中各种性能变化的一个重要特点是都按照出现最高值或最低值的动力学曲线而变化。某一性能达到最高值时的硫化称为该性能的正硫化（或最宜硫化点）。确定正硫化条件在 橡胶制品 的制造过程中有着非常重要的意义。硫化胶达到正硫化所需要的时间，主要取决于生胶的性质、硫化条件、配合剂尤其是硫化体系的性质一及其用量。 硫化过程中各项性能的变化速度是不同的，在同一硫化条件下不可能所有的性能都在同一时刻达到最佳值。以往橡胶工业中多将拉伸强度达到最大值的点 作为正硫化点，这是很不全面的。特别是在多种 合成橡胶 出现的今天，有些合成橡胶的拉伸强度在正硫化过程中并不显示最高值，而且有些胶种过硫化后对其老化性能并无太大的影响。因此，正硫化点的确定是一个很复杂的问题，没有一个统一的标准，在实际生产中应根据橡胶的特点、制品的种类及其应用目的加以确定。 硫化过程的阶段 研究硫化的过程对于研究硫化配合剂和正确掌握配合技术极有裨益。说明硫化过程最简便的方法一般是利用各种硫化仪作出硫化曲线。下图所示为 天然橡胶 胎面胶配合的硫化曲线。 硫化曲线 硫化曲线可将硫化反应过程分为诱导期（或称焦烧时间）、硫化反应期和过硫化期三个阶段。 诱导期 诱导期是指正式硫化开始前的时间。即胶料放入模腔内随着温度的上升开始变软，黏度下降，而后达到一个最低值。由于继续受热，胶料将开始硫化。从胶料放入模腔内至出现轻度硫化整个过程所需要的时间称为诱导期，通常称为焦烧时间。这段时间的长短是衡量胶料在硫化前的各加工过程，如混炼、压延、压出或注射等过程中，受热的作用发生早期硫化（即焦烧）难易的尺度，该时间越长，越不容易发生 焦烧 ，胶料的操作安全性越好。 硫化反应期 硫化反应期是指正式硫化进行的过程，在此阶段特性随硫化时间而上升，以致达到正硫化。这段时间的长短是衡量硫化速率快慢的尺度，从理论上说该时间越短越好。 过硫化期 过硫化期是指达到正硫化后，如果继续硫化， 硫化 胶物性反而下降的过程。过硫化时，有的硫化胶变硬，有的则变软，后者通常称为硫化还原。从达到硫化到出现过硫化所经过的时间称为平坦硫化时间，在这段时间里硫化胶仍然保持良好的物性。平坦硫化时间越长，过硫化的危险性愈小，即硫化操作愈安全。 理想的硫化过程应如下图所示，诱导期或焦烧时间较长，硫化速率快，平坦硫化时间较长。要实现理想的硫化过程，除选择最佳的硫化条件外，硫化配合剂的选择，特别是促进剂的选择具有决定性的意义。 理想硫化曲线

耐高温光纤的制造及性能研究 摘要： 耐高温光纤可以在高温等恶劣环境中保持良好的光学稳定性和机械可靠性。光纤本身的材质为二氧化硅，能够耐受高温，因而耐高温光纤的耐温性能取决于其涂层材料。本文介绍了4种耐高温涂料及其对应的耐高温光纤，研究了耐高温光纤的高温老化性能、温度循环性能和耐湿性能，发现4种耐高温光纤可以在-60～+150℃下长期使用，涂层无变质脱落，光纤的衰减对温度变化不敏感，光纤经过高温老化后仍然能够保持较高的强度。 关键词：光纤；耐高温；涂料；性能 1 引言 广泛应用于现代通信技术的光纤由于体积小、重量轻及抗电磁干扰等优点，一直备受关注。随着光纤应用领域的开发，对光纤的要求也越来越高。近年来，光纤已被广泛应用于恶劣环境中，例如油气管道及油井、高温医疗、电力、能源和航空航天等。光纤一般是通过预制棒高温熔融后以一定的速度牵引得到的石英裸光纤，并立即涂覆有保护性的聚合物。石英的熔点大约为1700℃，其软化温度约在1400～1500℃，具有良好的高温性能，因而耐高温光纤的耐温范围主要取决于其涂层材料。而传统光纤的保护性涂层为 丙烯酸酯聚合物 ，其工作温度范围为 -60～+85℃ 。当在温度高于85℃长时间使用时，丙烯酸酯涂层会发生热降解而老化，特别是存在氧气的情况下，涂层发黄发黑，随着时间的推移失去其保护作用。为了在高温下成功使用光纤，需要解决光纤涂层的耐热问题，同时需要解决光纤的传输性能和可靠性问题。 2耐高温光纤 2.1耐高温涂层材料 由于石英本身能够耐受的温度比较高，耐高温光纤的关键在于涂层材料的选用。本文研究了4种组合耐高温图层材料（第一涂层与第二涂层为不同涂层材料）用于耐高温光纤的制备，耐高温组合涂层材料的性能见表1。 2.2耐高温光纤样品 本文通过上面4种组合涂层材料分别制得了4种耐高温单模光纤，所用预制棒为同一根棒，光纤包层直径为125μm±1μm，使用HTC1涂层材料组合拉制的光纤为F1，使用HTC2涂层材料组合拉制的光纤为F2，使用HTC3涂层材料组合拉制的光纤为F3，F4内外涂层材料均为HTC4。为了进行比较，使用普通的丙烯酸酯涂料制备出的光纤为P1，4种耐高温光纤的涂层外径（典型值）见表2。 2.3耐高温光纤耐温试验 根据2.2制备出5种光纤，从中分别取2.1km试样，绕成直径300mm的圈，放入烘箱中（光纤的耐高温试验如图1所示）。先测试常温状态下的衰减系数，然后升温至150℃保持，其间每天定时测试5种光纤的衰减系数，计算其与常温下的差值，即为附加衰减。 3性能试验 3.1耐高温光纤常温下的性能 对于耐高温光纤，其传输性能和机械性能是比较重要的。首先确定了拉制出的光纤的衰减系数、涂覆层剥离力（平均值）、抗拉强度（Weibull概率水平50%）和动态疲劳参数的典型值，耐高温单模光纤的光学性能和机械性能（典型值）见表3。从表3中的数据可以看出，光纤的衰减之间并没有显著的差异，其中F4在1550nm窗口处的衰减相对较高，是由于其使用的单涂层，涂层模量较高。很显然， 第一涂层的模量与光纤1550nm处的衰减呈现相关性 ，第一涂层模量越小，光纤1550nm处的衰减越小。同时，试验发现耐高温光纤的抗拉强度与光纤涂层的模量无相关性影响。 3.2耐高温光纤的高温性能 耐高温光纤相比于普通的通信光纤因具有较好的耐高温性能而能够在高温环境中使用。光纤在高温恶劣环境中使用，需要长时间内保持光学性能和机械强度，因而设计5种光纤在150℃下的老化试验，试验中的光纤处于零张力状态，耐高温光纤在高温下1550nm波长处附加衰减情况如图2所示。从图2中可以看出，普通丙烯酸酯涂层的光纤P1在150℃下1550nm波长处的附加衰减不高于0.02dB/km，满足高温老化条件下的传输损耗使用要求，但是高温老化后的光纤涂层发黑。对高温老化后的光纤进行抗拉强度（Weibull概率水平50%）测试，高温老化前后光纤断裂抗拉强度分布如图3所示。P1高温老化后的光纤强度低于400Kpsi，这也是之前提到的在温度高于85℃长时间使用时，丙烯酸酯涂层会发生热降解而老化，随着时间的推移失去其保护作用。而其他4种耐高温光纤在150℃下老化后，光纤在1550nm波长处的附加衰减低于0.02dB/km，恢复常温后测试其抗拉强度高于600Kpsi，见图3，除了F2抗拉强度略有下降，F1、F3和F4抗拉强度均有提升，说明高温老化后的涂层材料仍然具有保护作用，不影响其继续使用。图3中光纤编号后的H表示高温老化之后的抗拉强度。 3.3耐高温光纤的温度循环性能 耐高温光纤的使用并不是一次性的，往往需要反复使用，这就需要确定光纤经受温度变化的衰减稳定性。耐高温光纤在10次温度循环试验中1550nm波长处的附加衰减如图4所示。从常温开始，先降温至-60℃,保持一段时间后测试其衰减变化，再升温至150℃,保持一段时间后测试其衰减变化，如此循环10次。从图4中可以发现，在高温150℃下，4种耐高温光纤在1550nm波长处的附加衰减均不高于0.015dB/km；在低温-60℃下，4种耐高温光纤在1550nm波长处的衰减基本无变化，也就是说，耐高温光纤对低温不敏感。很明显，4种耐高温光纤可以在-60～150℃下长期使用。 3.4耐高温光纤的耐湿性能 目前市场上对耐高温光纤提出了耐湿性能的要求，耐温试验控制如图5所示。光纤按照图5所示的路线进行试验，即松绕的光纤（圈径为300mm）先在50℃下预处理24h，然后经过测试后，按照图5的循环方式试验10次，每个循环结束后记录光纤的衰减情况，试验结束后检查光纤外观。本文对4种耐高温光纤F1～F4进行了耐湿试验，耐高温光纤在耐湿试验中1550nm波长处的衰减变化情况如图6所示。10次循环试验中，F1和F3在1550nm波长处的附加衰减不高于0.003dB/km，F2和F4在1550nm波长处的附加衰减不高于0.005dB/km，这表明4种耐高温光纤均具有优异的耐湿性能。同时，通过光学显微镜对耐湿试验后的光纤外径进行检查，以F1光纤为例，耐湿试验F1光纤的外观如图7所示。从图7中可以看出，试验前后的光纤涂层光滑，无收缩或隆起，也无脱落现象，也证明了耐高温光纤具有优异的耐湿性能。耐湿后的F1光纤测试其强度689Kpsi，其剥离力平均值1.8N，也很好地证明了耐湿试验前后光纤具有可靠的机械性能。 4结论 随着5G时代来临，物联网普及，特种光纤的应用越来越广阔，作为油井、引擎等高温恶劣环境中使用的耐高温光纤备受关注。本文采用4种不同的涂层材料组合，制备出了4种耐高温光纤，并试验了耐高温光纤的高温性能、温度循环性能和耐湿性能。试验条件下，4种光纤在1550nm波长处的附加衰减均不高于0.02dB/km，显示出光纤具有优异的传输性能；高温老化后，耐高温光纤的抗拉强度有所提升，均高于600Kpsi，说明耐高温光纤具有优异的机械可靠性。耐湿试验证明耐高温光纤可以在高湿环境中使用，满足市场上对耐高温光纤性能要求。综上，4种耐高温光纤均可以在-60～150℃下长期使用。 来源：中国通信学会 2024 年通信线路学术年会论文集

耐高温光纤的制造及性能研究 摘要： 耐高温光纤可以在高温等恶劣环境中保持良好的光学稳定性和机械可靠性。光纤本身的材质为二氧化硅，能够耐受高温，因而耐高温光纤的耐温性能取决于其涂层材料。本文介绍了4种耐高温涂料及其对应的耐高温光纤，研究了耐高温光纤的高温老化性能、温度循环性能和耐湿性能，发现4种耐高温光纤可以在-60～+150℃下长期使用，涂层无变质脱落，光纤的衰减对温度变化不敏感，光纤经过高温老化后仍然能够保持较高的强度。 关键词：光纤；耐高温；涂料；性能 1 引言 广泛应用于现代通信技术的光纤由于体积小、重量轻及抗电磁干扰等优点，一直备受关注。随着光纤应用领域的开发，对光纤的要求也越来越高。近年来，光纤已被广泛应用于恶劣环境中，例如油气管道及油井、高温医疗、电力、能源和航空航天等。光纤一般是通过预制棒高温熔融后以一定的速度牵引得到的石英裸光纤，并立即涂覆有保护性的聚合物。石英的熔点大约为1700℃，其软化温度约在1400～1500℃，具有良好的高温性能，因而耐高温光纤的耐温范围主要取决于其涂层材料。而传统光纤的保护性涂层为 丙烯酸酯聚合物 ，其工作温度范围为 -60～+85℃ 。当在温度高于85℃长时间使用时，丙烯酸酯涂层会发生热降解而老化，特别是存在氧气的情况下，涂层发黄发黑，随着时间的推移失去其保护作用。为了在高温下成功使用光纤，需要解决光纤涂层的耐热问题，同时需要解决光纤的传输性能和可靠性问题。 2耐高温光纤 2.1耐高温涂层材料 由于石英本身能够耐受的温度比较高，耐高温光纤的关键在于涂层材料的选用。本文研究了4种组合耐高温图层材料（第一涂层与第二涂层为不同涂层材料）用于耐高温光纤的制备，耐高温组合涂层材料的性能见表1。 2.2耐高温光纤样品 本文通过上面4种组合涂层材料分别制得了4种耐高温单模光纤，所用预制棒为同一根棒，光纤包层直径为125μm±1μm，使用HTC1涂层材料组合拉制的光纤为F1，使用HTC2涂层材料组合拉制的光纤为F2，使用HTC3涂层材料组合拉制的光纤为F3，F4内外涂层材料均为HTC4。为了进行比较，使用普通的丙烯酸酯涂料制备出的光纤为P1，4种耐高温光纤的涂层外径（典型值）见表2。 2.3耐高温光纤耐温试验 根据2.2制备出5种光纤，从中分别取2.1km试样，绕成直径300mm的圈，放入烘箱中（光纤的耐高温试验如图1所示）。先测试常温状态下的衰减系数，然后升温至150℃保持，其间每天定时测试5种光纤的衰减系数，计算其与常温下的差值，即为附加衰减。 3性能试验 3.1耐高温光纤常温下的性能 对于耐高温光纤，其传输性能和机械性能是比较重要的。首先确定了拉制出的光纤的衰减系数、涂覆层剥离力（平均值）、抗拉强度（Weibull概率水平50%）和动态疲劳参数的典型值，耐高温单模光纤的光学性能和机械性能（典型值）见表3。从表3中的数据可以看出，光纤的衰减之间并没有显著的差异，其中F4在1550nm窗口处的衰减相对较高，是由于其使用的单涂层，涂层模量较高。很显然， 第一涂层的模量与光纤1550nm处的衰减呈现相关性 ，第一涂层模量越小，光纤1550nm处的衰减越小。同时，试验发现耐高温光纤的抗拉强度与光纤涂层的模量无相关性影响。 3.2耐高温光纤的高温性能 耐高温光纤相比于普通的通信光纤因具有较好的耐高温性能而能够在高温环境中使用。光纤在高温恶劣环境中使用，需要长时间内保持光学性能和机械强度，因而设计5种光纤在150℃下的老化试验，试验中的光纤处于零张力状态，耐高温光纤在高温下1550nm波长处附加衰减情况如图2所示。从图2中可以看出，普通丙烯酸酯涂层的光纤P1在150℃下1550nm波长处的附加衰减不高于0.02dB/km，满足高温老化条件下的传输损耗使用要求，但是高温老化后的光纤涂层发黑。对高温老化后的光纤进行抗拉强度（Weibull概率水平50%）测试，高温老化前后光纤断裂抗拉强度分布如图3所示。P1高温老化后的光纤强度低于400Kpsi，这也是之前提到的在温度高于85℃长时间使用时，丙烯酸酯涂层会发生热降解而老化，随着时间的推移失去其保护作用。而其他4种耐高温光纤在150℃下老化后，光纤在1550nm波长处的附加衰减低于0.02dB/km，恢复常温后测试其抗拉强度高于600Kpsi，见图3，除了F2抗拉强度略有下降，F1、F3和F4抗拉强度均有提升，说明高温老化后的涂层材料仍然具有保护作用，不影响其继续使用。图3中光纤编号后的H表示高温老化之后的抗拉强度。 3.3耐高温光纤的温度循环性能 耐高温光纤的使用并不是一次性的，往往需要反复使用，这就需要确定光纤经受温度变化的衰减稳定性。耐高温光纤在10次温度循环试验中1550nm波长处的附加衰减如图4所示。从常温开始，先降温至-60℃,保持一段时间后测试其衰减变化，再升温至150℃,保持一段时间后测试其衰减变化，如此循环10次。从图4中可以发现，在高温150℃下，4种耐高温光纤在1550nm波长处的附加衰减均不高于0.015dB/km；在低温-60℃下，4种耐高温光纤在1550nm波长处的衰减基本无变化，也就是说，耐高温光纤对低温不敏感。很明显，4种耐高温光纤可以在-60～150℃下长期使用。 3.4耐高温光纤的耐湿性能 目前市场上对耐高温光纤提出了耐湿性能的要求，耐温试验控制如图5所示。光纤按照图5所示的路线进行试验，即松绕的光纤（圈径为300mm）先在50℃下预处理24h，然后经过测试后，按照图5的循环方式试验10次，每个循环结束后记录光纤的衰减情况，试验结束后检查光纤外观。本文对4种耐高温光纤F1～F4进行了耐湿试验，耐高温光纤在耐湿试验中1550nm波长处的衰减变化情况如图6所示。10次循环试验中，F1和F3在1550nm波长处的附加衰减不高于0.003dB/km，F2和F4在1550nm波长处的附加衰减不高于0.005dB/km，这表明4种耐高温光纤均具有优异的耐湿性能。同时，通过光学显微镜对耐湿试验后的光纤外径进行检查，以F1光纤为例，耐湿试验F1光纤的外观如图7所示。从图7中可以看出，试验前后的光纤涂层光滑，无收缩或隆起，也无脱落现象，也证明了耐高温光纤具有优异的耐湿性能。耐湿后的F1光纤测试其强度689Kpsi，其剥离力平均值1.8N，也很好地证明了耐湿试验前后光纤具有可靠的机械性能。 4结论 随着5G时代来临，物联网普及，特种光纤的应用越来越广阔，作为油井、引擎等高温恶劣环境中使用的耐高温光纤备受关注。本文采用4种不同的涂层材料组合，制备出了4种耐高温光纤，并试验了耐高温光纤的高温性能、温度循环性能和耐湿性能。试验条件下，4种光纤在1550nm波长处的附加衰减均不高于0.02dB/km，显示出光纤具有优异的传输性能；高温老化后，耐高温光纤的抗拉强度有所提升，均高于600Kpsi，说明耐高温光纤具有优异的机械可靠性。耐湿试验证明耐高温光纤可以在高湿环境中使用，满足市场上对耐高温光纤性能要求。综上，4种耐高温光纤均可以在-60～150℃下长期使用。 来源：中国通信学会 2024 年通信线路学术年会论文集

保偏光纤跳线基础知识 1. 保偏光纤 跳线概述 保偏光纤跳线（ Polarization-Maintaining Fiber Patch Cable ）是一种特殊的光纤跳线，能够在传输过程中保持光信号的偏振状态。能够在传输过程中保持光波的偏振态。普通光纤容易因外界因素导致偏振态变化，而保偏光纤通过设计有效避免了这一问题。它在需要高偏振稳定性的应用中至关重要，如光纤传感、干涉测量和量子通信等领域。本文结合中连讯科公司的保偏光纤跳线产品进行讲解。 2. 保偏光纤的工作原理 保偏光纤通过在纤芯中引入应力区或特殊结构，使得光纤在传输过程中能够维持光信号的偏振状态。常见的设计包括： 熊猫光纤（ Panda Fiber ）：在纤芯两侧对称地引入应力区，形状类似熊猫的眼睛。 领结光纤（ Bow-Tie Fiber ）：应力区呈领结形状，提供更高的双折射效应。 椭圆包层光纤（ Elliptical Cladding Fiber ）：通过椭圆形的包层结构实现保偏效果。 3. 保偏光纤跳线的结构 保偏光纤跳线由以下部分组成： 光纤：保偏光纤，核心材料为石英。 连接器：常见类型有 FC 、 SC 、 LC 等，确保光纤间的精确对接。 护套：保护光纤，常用材料为 PVC 或 LSZH 。 4. 保偏光纤跳线的主要参数 偏振消光比（ PER ）：衡量保偏光纤保持偏振状态的能力，通常以分贝（ dB ）表示，数值越高，保偏性能越好。 插入损耗（ Insertion Loss ）：光信号在光纤中传输时的损耗，通常以分贝（ dB ）表示，数值越低，传输效率越高。 回波损耗（ Return Loss ）：光信号反射回光源的损耗，通常以分贝（ dB ）表示，数值越高，反射越小。 工作波长（ Operating Wavelength ）：常见的工作波长包括 850nm 、 1310nm 和 1550nm 。 长度：根据应用需求选择，常见长度为 1 米、 2 米、 5 米等。 5. 保偏光纤跳线的应用 光纤传感：用于干涉仪、陀螺仪 、 测量温度、压力、应变等物理量等，要求高偏振稳定性。 通信系统：用于长距离、高速通信，减少偏振模色散。 激光系统：用于高功率激光传输，确保光束质量。 干涉测量：在干涉仪中保持光信号的偏振状态，确保测量精度。 量子通信：在量子密钥分发（ QKD ）等应用中，保持光子的偏振状态至关重要。 6. 保偏光纤跳线的使用注意事项 对准：连接时需精确对准光纤的慢轴和快轴，避免偏振态变化。 清洁：保持连接器端面清洁，防止污染影响性能。 弯曲半径：避免过小弯曲半径，防止光纤损坏。 7. 常见问题及解决方法 插入损耗过大：检查连接器是否清洁、对准是否准确。 偏振消光比低：确认光纤慢轴和快轴是否对准，确保应力区对齐。 回波损耗低：检查连接器端面是否受损，必要时更换。 8. 总结 保偏光纤跳线在需要高偏振稳定性的应用中至关重要。正确使用和维护可确保其性能稳定，延长使用寿命。 以下为中连讯科公司产品 -- 保偏光纤跳线