高速拉絲中影響光纖強度的因素 上
光纖強度受影響概述
現(xiàn)在通信用的A類多模光纖和B類單模光纖都是由石英玻璃制造的。石英玻璃光纖在制作的過程中玻璃基體不可避免地存在微小的不均勻性、高溫熔融驟冷拉絲使表面形成應力分布不均勻、及環(huán)境塵埃、機械損傷等致使光纖表面產生一些微裂紋。這些微裂紋在高速拉絲中，承受較大的拉絲張力，會產生進一步的擴張，導致光纖強度降低。下面我們來看幾個影響因素的具體描述。
預制棒對光纖強度的影響
光纖在生產過程中出現(xiàn)低強度斷裂主要是由光纖存在的缺陷引起的。這些缺陷大致可分為內部缺陷和表面缺陷，內部缺陷主要預制棒中夾雜的氣泡和雜質。表面缺陷主要形式是微裂紋和微塵沾污，它與預制棒表面損傷，拉絲爐和環(huán)境的潔凈度，涂覆質量等因素有密切關系。為進一步說明這些因素對光纖強度的影響，以下分別進行討論和分析：
1. 內部缺陷的影響
預制棒的生產過程中，不可避免的存在氣泡和雜質。對于預制棒內部一定直徑的氣泡，在拉絲過程中可能發(fā)生破裂，或者縮小成極細小的氣線而對光纖強度產生嚴重的影響。而對于內部雜質造成的缺陷，拉絲過程中不僅無法使其愈合和縮小，相反這類雜質大都是天然石英原料中夾雜的高熔點金屬氧化物，由于其膨脹系數(shù)與玻璃體存在較大的差異，因此在高溫融化時，雜質和玻璃體界面產生裂紋。
裂紋在拉絲過程中會不斷地增長，裂紋尺寸遠遠大于雜質本身的尺寸，因此這些雜質對光纖強度的危害要比氣泡之類的影響大得多。預制棒中存在的氣泡和雜質對于光纖拉絲來說，是不可避免，如果預制棒質量不好，就無法通過拉絲工藝提高強度。因此，預制棒質量時影響光纖強度的主要因素。
2. 表面缺陷的影響
表面缺陷主要為微裂紋和表面沾污。預制棒表面的微裂紋，在拉制過程中不可避免的會轉變成光纖表面較小的微裂紋。當光纖受到外部應力作大于這些小的微裂紋擴展臨界應力時，小的微裂紋逐漸增大，最終導致光纖斷裂。而表面沾污會降低裸光纖表面與內涂涂料的結合緊密度。由于內涂涂料和裸光纖之間有空隙，當受到一定外力時，涂層處首先發(fā)生斷裂，進而引起裸光纖斷裂。
目前對于表面缺陷主要有兩種處理方法：一為火焰拋光，二為HF酸處理。火焰拋光可以有效地治愈預制棒表面的微裂紋，HF酸可以洗去附著在預制棒表面的雜質。因此在實際生產中，對預制棒進行HF酸洗和火焰拋光進行二次處理，從而提高光纖強度。我們對未處理預制棒和處理后預制棒拉制光纖的強度進行了統(tǒng)計，結果如表所示：
從表1可以看出，經過二次處理后的預制棒，拉制的光纖的強度明顯提高。需要注意， HF酸洗時一定要控制好酸洗的時間，如果酸洗時間過長，微裂紋會產生明顯的擴張。并且火焰拋光時，要控制好火焰燃燒氣體的純凈度和環(huán)境的潔凈度，防止拋光時產生二次污染。
爐子溫度對光纖強度的影響
高溫拉絲過程中發(fā)生點缺陷將導致光纖機械強度劣化，已發(fā)現(xiàn)的最重要的點缺陷之一E′缺陷是Si-O鏈斷裂產生的，Si-O鏈斷裂和重新鏈合時動態(tài)變化的，E缺陷的濃度取決于Si-O鏈斷裂和重新鏈合的平衡結果。E缺陷的濃度隨拉絲爐加熱區(qū)長度增加而增加，隨拉絲速度增加而降低，加熱區(qū)長導致預制棒在高溫區(qū)時間加長，從而導致Si-O鏈斷裂產生的頻率更高。有研究表明，當加熱爐溫度從2200K增加到3000K時，剛從加熱爐出來的裸光纖的缺陷濃度就會增加二個數(shù)量級。
同時由于高溫下，爐中的石墨件揮發(fā)產生如下反應：反應生成的SiC是一種硬度較高的微粒，在加熱爐內若裸光纖被SiC微粒碰的，光纖表面會產生缺陷和裂紋。而當加熱爐內溫度越高，反應生成的SiC微粒的數(shù)量就越多，所以裸光纖表面被碰傷的機率就越高，光纖表面產生的缺陷越多，光纖強度就越低。
光線強度受影響不光是以上幾種因素的制約，還有一些其他的因素也在起著阻撓作用，我們還會在一下的文章中繼續(xù)向大家介紹：高速拉絲中影響光纖強度的因素 下
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