多芯抗輻照光纜及其制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖光纜領(lǐng)域，特別是涉及一種宇航用多芯抗輻照光纜及其制作工
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【背景技術(shù)】
[0002]在航天器內(nèi)，光纖作為一種實(shí)現(xiàn)高速大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿劫|(zhì)，用于外部信號、音頻、視頻等的傳輸，可有效簡化組件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，降低載荷重量和尺寸，滿足實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。將多根光纖經(jīng)緩沖保護(hù)集成為多芯光單元，成纜后制作成多芯光纜，將有利于實(shí)現(xiàn)空間高速信息傳輸設(shè)備多路并行傳輸，達(dá)到通信設(shè)備小型化、輕型化和高度集成化的要求，并可降低連接器接頭尺寸，易于實(shí)現(xiàn)光纖通信設(shè)備狹小空間下的布局布線。因應(yīng)用于宇航環(huán)境，對多芯光纜的抗輻照、尺寸自重、耐高低溫、耐熱真空、毒性、粒子防護(hù)等特性有著特殊要求，其制作工序也較為復(fù)雜。
[0003]目前，宇航用多芯光纜部分采用多根單芯光纜鎧裝集成的方式制作。鎧裝集成的方式是先將單個的光單元經(jīng)緩沖保護(hù)、增強(qiáng)和外護(hù)套擠塑成單芯抗輻照光纜，再將多根這樣的光纜加裝鎧裝管后集成。單芯抗輻照光纜較光單元外徑增加很多，致使鎧裝集成后多芯光纜外徑偏大。通常情況下，防護(hù)后的單芯抗輻照光纜外徑約1.8mm，若實(shí)現(xiàn)8根左右的多芯捆綁，外徑至少會達(dá)到5mm左右。
[0004]另一類宇航用多芯光纜是將多根緩沖后的光單元集成后，為了成型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，通過擠制內(nèi)護(hù)層將多芯光單元加固，增強(qiáng)后再制作外護(hù)層。內(nèi)護(hù)層制作途徑是需要在多芯光單元絞合后額外擠塑一層內(nèi)護(hù)套，內(nèi)護(hù)套單邊壁厚至少需要0.15_，這樣也會直接增加光纜的外徑和重量；采用內(nèi)護(hù)層的制作方式，光纖的彎曲等狀態(tài)下均會受到相對較硬的耐高溫內(nèi)護(hù)層的約束，影響彎曲性能和光學(xué)性能；內(nèi)護(hù)層材料為耐高低溫材料，高低溫條件下收縮較大，會對多芯絞合光單元產(chǎn)生較大應(yīng)力，高低溫下引起附加損耗較高，對光學(xué)性能也產(chǎn)生影響；此外，后續(xù)制作連接器件以及工程應(yīng)用中，采用內(nèi)護(hù)層的方式需要額外將內(nèi)護(hù)層剝離方可進(jìn)行光纖后續(xù)制作，工序操作相對復(fù)雜。
[0005]多芯光單元方面，目前制作中多采取中心束管或裸光纖并束等方式。中心束管式多芯光單元，其制作時是將多根光纖同時放線，同時填充油膏等填充物，以控制光纖在松套管中的余長并避免發(fā)生粘連。在宇航環(huán)境下，束管中的填充物難以滿足高低溫環(huán)境要求，且在真空下會揮發(fā)，造成污染。因此宇航用光纜不允許填充油膏等填充物。而干式松套管及束管中不填充任何物質(zhì)，僅有光纖存在，但光纖在這種束管中的余長及內(nèi)徑均勻性很難控制，特別是多根光纖狀態(tài)難以一致，且所用的耐高溫束管材料極易損傷光纖，存在工藝損耗高和高低溫下光纖衰減一致性差等缺點(diǎn)。采用多根裸光纖并束的方式制作的多芯光單元，裸光纖需同時并行放線，同時需擠制緩沖層或束縛固定成型后，才能形成多芯光單元。此種工藝制作的多芯光纜光纖一致性相對較差，在長期彎曲或極端高低溫條件下，光纖所受到應(yīng)力不同，各根光纖之間衰減常數(shù)一致性相對較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種多芯抗輻照光纜及其制作工藝，解決了目前多芯抗輻照光纜外徑大、重量重、抗彎曲和光傳輸性能較差、工程應(yīng)用不夠簡便以及多光纖傳輸一致性差等方面的不足。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種多芯抗輻照光纜，包括增強(qiáng)纖維層、外護(hù)層，增強(qiáng)纖維層外部包覆外護(hù)層，還包括多芯加固光單元，其外部包覆增強(qiáng)纖維層；多芯加固光單元由多芯絞合光單元經(jīng)細(xì)旦扎紗加固而成，多芯絞合光單元外部包覆細(xì)旦紗線；多芯絞合光單元由多根光單元以一定的絞合節(jié)距繞制在填芯上而成；光單元由抗輻照光纖、耐高低溫涂層、緩沖層組成，抗輻照光纖外部涂覆耐高低溫涂層，耐高低溫涂層外部包覆緩沖層。
[0009]作為優(yōu)選方案，細(xì)旦扎紗加固采用單根扎紗的方式，單根細(xì)旦紗線以一定節(jié)距呈螺旋繞的方法饒于多芯絞合光單元外部。
[0010]作為優(yōu)選方案，單根扎紗材料是芳綸纖維、玻璃纖維、聚酰亞胺纖維。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述光纖為小模場直徑HTA型抗輻照光纖。
[0012]作為優(yōu)選方案，緩沖層材料是四氟乙烯一全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物。
[0013]作為優(yōu)選方案，填芯是氟填芯、環(huán)氧樹脂固化玻纖填芯、環(huán)氧樹脂固化芳綸填芯。
[0014]作為優(yōu)選方案，耐高低溫涂層材料是丙烯酸聚酯、聚酰亞胺、耐高低溫硅樹脂。
[0015]作為優(yōu)選方案，增強(qiáng)纖維層材料是芳綸纖維、玻璃纖維、聚酰亞胺纖維。
[0016]作為優(yōu)選方案，外護(hù)層材料是四氟乙烯一全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物。
[0017]一種多芯抗輻照光纜的制作工藝，包括以下步驟:
[0018](I)將抗輻照光纖表面涂覆耐高低溫涂層；
[0019](2)將涂覆后的抗輻照光纖進(jìn)行高溫緊包緩沖擠塑成型，制成高溫緩沖光單元；
[0020](3)將多根高溫緩沖光單元絞合，同時在線對絞合后的多芯光單元扎紗加固，制成多芯加固光單元；
[0021](4)將增強(qiáng)纖維均勻致密地編織在多芯加固光單元的外圍；
[0022](5)通過外護(hù)層擠出的方式，將外護(hù)套在增強(qiáng)纖維和多芯加固光單元的外圍擠塑成型。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明光纜外徑小、重量輕、抗彎曲和光傳輸性能良好、易于工程應(yīng)用、多光纖傳輸一致性良好，且能并滿足宇航特殊環(huán)境要求。
【附圖說明】
[0024]圖1為多芯抗輻照光纜結(jié)構(gòu)圖
[0025]圖2為多芯加固光單元結(jié)構(gòu)圖
[0026]圖3為多芯抗輻照光纜制作工藝圖
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，并對多芯抗輻照光纜的特點(diǎn)及其原理進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]本實(shí)施例多芯抗輻照光纜結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，抗輻照光纖I涂覆耐高低溫涂層2，并包覆緩沖層3形成光單元；多芯絞合光單元8由8根光單元以多芯絞合光單元一定的絞合節(jié)距繞制在填芯4上而成。多芯加固光單元結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)如圖2所示，單根細(xì)旦紗線7以一定節(jié)距呈螺旋繞的方法饒于多芯絞合光單元8外部形成多芯加固光單元。多芯加固光單元外部包覆增強(qiáng)纖維層5，增強(qiáng)纖維層5外部包覆外護(hù)層6。
[0029]本實(shí)施例通過獨(dú)特的柔性多芯耐高低溫氟緩沖光單元絞合集成和細(xì)旦纖維在線扎紗加固的方式，優(yōu)化選用光纖緩沖層與光纖涂層材料、增強(qiáng)材料和外護(hù)套材料等高低溫性能接近的材料，通過高溫緊包緩沖、細(xì)徑絞合、在線扎紗加固、編織增強(qiáng)、薄壁氟外護(hù)層擠塑等技術(shù)途徑，并合理絞合節(jié)距、編織節(jié)距等工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。
[0030]按照圖3多芯抗輻照光纜制作工藝流程:
[0031]第一步:抗輻照光纖I為小模場直徑HTA型光纖；其涂覆的耐高低溫涂層2材料為丙烯酸聚酯、聚酰亞胺、耐高低溫硅樹脂；緩沖層3為高溫氟緊包緩沖層，其材料為PFA(四氟乙烯一全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)、FEP (氟化乙烯丙烯共聚物)、ETFE (乙烯-四氟乙烯共聚物)。光纖涂覆所采用固化方式可以為熱固化和紫外光固化:丙烯酸聚酯、耐高低溫硅樹脂采取紫外光固化的方式成型，固化成型后外徑為0.250mm ;聚酰亞胺涂層采用熱固化的方式成型，固化成型后外徑典型為0.155mm。
[0032]第二步:涂覆后