光线涂层剂.pptx
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1、 传输容量需求的增加驱动传输技术领域传输容量需求的增加驱动传输技术领域的进步,光纤通信技术不断向着更高速率、的进步,光纤通信技术不断向着更高速率、更大容量的通信系统发展,并且逐步向全光更大容量的通信系统发展,并且逐步向全光网络演进。网络演进。2.5 光纤维表面涂层材料光纤维表面涂层材料光纤维的特点:光纤维的特点:1)传输信息量很大;)传输信息量很大;2)传输中损失较少;)传输中损失较少;3)不易受电磁干扰;)不易受电磁干扰;4)质量很轻。)质量很轻。2.5.1 什么是光纤维表面涂层?什么是光纤维表面涂层?人类从未放弃过对理想光传输介质的寻找,人类从未放弃过对理想光传输介质的寻找,经过不懈的努力
2、,人们发现了透明度很高的石经过不懈的努力,人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传光。这种玻璃丝叫做光纤维,英玻璃丝可以传光。这种玻璃丝叫做光纤维,简称简称“光纤光纤”。光纤剖面光纤剖面传输路径传输路径电缆芯线与镀层界面电缆芯线与镀层界面镀层(低折射率)镀层(低折射率)光光石英芯线(高折射率)石英芯线(高折射率)光纤维的光纤维的“中心中心”部分:部分:a)当入射角)当入射角a小时:反射、折射同时发生;小时:反射、折射同时发生;b)当入射角)当入射角b大时:入射光全部被反射。大时:入射光全部被反射。光纤即利用此原理设计。光纤即利用此原理设计。:入射角低折射率材料高折射率材料光源ba折射光全反射光部
3、分反射两材料界面光纤维的传输原理:光纤维的传输原理:此纤维刚生产出时,张力可达钢琴弦的两此纤维刚生产出时,张力可达钢琴弦的两倍。但显微镜下会发现,纤维上有一些小瑕疵,倍。但显微镜下会发现,纤维上有一些小瑕疵,当其暴露在空气中或受外力时,纤维会对水解当其暴露在空气中或受外力时,纤维会对水解和应力腐蚀很敏感。和应力腐蚀很敏感。纤维的物理强度迅速降低,最终变得很脆纤维的物理强度迅速降低,最终变得很脆因未处理的玻璃纤维缺乏长期可靠性,而不因未处理的玻璃纤维缺乏长期可靠性,而不能直接用作光纤能直接用作光纤需要将玻璃纤维需要将玻璃纤维包覆包覆,避免与空气水分等不,避免与空气水分等不利因素接触。利因素接触。
4、光纤维表面涂层:光纤维表面涂层:包覆方法:包覆方法:熔融玻璃纺成纤维状熔融玻璃纺成纤维状 为不降低纤维的物理强度为不降低纤维的物理强度 拉丝与包覆过程相隔不能超过两秒拉丝与包覆过程相隔不能超过两秒 光纤必须包覆一层特殊的化学物质以保护光纤必须包覆一层特殊的化学物质以保护内部结构内部结构 光纤涂层是一种在不影响纤维性能的前提下,光纤涂层是一种在不影响纤维性能的前提下,保持甚至加强纤维物理强度的高分子试剂保持甚至加强纤维物理强度的高分子试剂 光通信中默默无闻的英雄光通信中默默无闻的英雄光纤表面涂层2.5.2 2.5.2 光纤表面涂层实例光纤表面涂层实例光纤有两层保护层光纤有两层保护层初次涂层初次涂
5、层二次涂层二次涂层初次涂层二次涂层石英芯线镀层125 450 900单位:m每层都发挥着不同的作用:每层都发挥着不同的作用:使纤维隔绝空气,避免与水分等不利使纤维隔绝空气,避免与水分等不利因素接触因素接触 保障光纤维的传导作用。保障光纤维的传导作用。初次涂层初次涂层:二次涂层作用:二次涂层作用:保护光纤不受外力损伤,保护光纤不受外力损伤,易于施工操作等。易于施工操作等。2.5.3 2.5.3 光纤涂层的作用机理光纤涂层的作用机理初层:初层:为硅树脂、丙烯酸酯类紫外为硅树脂、丙烯酸酯类紫外线硬化树脂等线硬化树脂等富有弹性的软树脂富有弹性的软树脂。第二层:第二层:为尼龙、丙烯酸酯类紫外为尼龙、丙烯
6、酸酯类紫外线硬化树脂等线硬化树脂等强韧性树脂强韧性树脂。光纤涂层的作用光纤涂层的作用原理:原理:包覆层较硬,无弹性 外力直接作用于光纤导致微小的扭曲 部分光信号不能完全反射以折射形式导致光信号泄露 传输损失增加 折射光(光信号泄露)折射光(光信号泄露)因此单独使用硬聚合物维持光纤物理强度传输信号损失增加电缆芯线电缆芯线光信号光信号硬聚合物涂层硬聚合物涂层镀层镀层因丙烯酸紫外线固化既可用作初次涂层,也可用作二次涂层,因此此处重点介绍。初次涂层硅酮树脂(热固性)紫外线固化丙烯酸脂热塑性橡胶二次涂层尼龙紫外线固化丙烯酸脂液晶聚酯树脂聚酰亚胺树脂2.5.4 2.5.4 光纤表面保护涂层的化学结构光纤表
7、面保护涂层的化学结构表 用于涂层的树脂 紫外线照射后,聚合迅速开始,紫外线固化丙烯酸脂立即变硬,这使得生产率得到提高。因此有很好的应用前景。预聚物预聚物单体单体光聚合引发剂光聚合引发剂成成分分紫外线照射紫外线照射三维网络结构的聚三维网络结构的聚合物合物丙烯酸紫外线固化反应:预聚物包含丙烯酸基团CH2=CH-COO-所用原料预聚物分子量每个预聚物分子中丙烯酸基团的数量很大程度上影响固化涂层的物理性能常用预聚物的结构低分子量丙烯酸酯预聚物聚氨酯丙烯酸预聚物环氧丙烯酸预聚物 预聚物一般有很高的粘度,需加入单体来调节粘度。单体的作用A.降低粘度,便于包覆操作B.调整交联密度 1)增加固化树脂柔软度(单
8、体只有一个丙烯酸官能团)2)增加固化树脂硬度(单体有多个丙烯酸官能团)根据预聚物、单体种类,紫外线固化树脂 既可有较柔软的弹性初次涂层 也可有较硬的物理性能二次涂层典型单体结构单官能团单体2-羟乙基丙烯酸酯2-乙基己基丙烯酸酯苯氧基乙基丙烯酸酯1,6-己二醇二丙烯酸酯双官能团单体乙氧基新戊基乙二醇二丙烯酸酯乙氧基双酚-A二丙烯酸酯初次涂料的典型配方成分含量(wt%)聚氨酯丙烯酸(分子量:大约7000)40苯氧基乙基丙烯酸60光聚合引发剂2总共102二次涂料的典型配方成分含量(wt%)聚氨酯丙烯酸(分子量:大约2000)60乙氧基双酚-A二丙烯酸酯(双官能团单体)40光聚合引发剂3总共103紫外
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