CC BY
34вкво-2019 -- вкво-2019 Волоконные световоды и волоконно-оптические компоненты
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН С ПОЛИИМИДНЫМ ЗАЩИТНО-УПРОЧНЯЮЩИМ ПОКРЫТИЕМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
Булатов М.И., Саранова И.Д., Смирнова А.Н.
Пермская научно-производственная приборостроительная компания, г. Пермь * E-mail: BylatovMI@gmail.com
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16096
Для применения оптических волокон при повышенных температурах до 300 °С и агрессивных условиях внешней среды в нефтегазовой промышленности, авиакосмической технике, медицине и энергетике требуются специальные защитные полимерные покрытия (ЗУП) [1]. Полиимидное ЗУП отличается повышенной термостойкостью, высокими механическими характеристикам, устойчивостью к органическим растворителям и маслам.
В настоящее время существует дефицит информации о поведении оптических потерь оптических волокон (ОВ) с полиимидным ЗУП при повышенных температурах.
На ПА О «ПНППК освоена технология серийного производства ОВ с полиимидным ЗУП. Для определения критической повышенной температуры, при которой начинается деструкция полиимидного покрытия, проводился термогравиметрический анализ (ТГА) на оборудовании «STA 449C Jupiter» фирмы «NETZSCH» (Германия) в инертной атмосфере (Рис.1).
160
140 120
100 я
80 К §
60 &
' Измен..
M
40 20 0
235Темпе#5#а, °С635,1
Рис. 1. ТГА кривая ОВ в полиимидном ЗУП
На графике видно, что масса образца не изменяется вплоть до 400 °С., следовательно, ОВ с полиимидным ЗУП способно эксплуатироваться без разрушения покрытия до температур 400 °С в инертной атмосфере.
Для определения зависимости оптических потерь при повышенных температурах от времени проведены испытания образцов одномодового германосиликатного ОВ с диаметром кварцевой оболочки (125 ± 1) мкм и полиимидном ЗУП с общим диаметром (155 ± 5) мкм. ОВ длиной 500 м исследовалось в виде свободной намотки диаметром 150 мм.
Во время температурных испытаний ОВ помещалось в термостат, концы ОВ выводились наружу для регистрации проходящего оптического сигнала во время температурных испытаний (Рис. 2). Цикл испытаний: нагрев - выдержка - охлаждение, проводился дважды. Сигнал оптической мощности регистрировался на длине волны 1500 нм измерителем мощности ЕХРО ЬТБ-1.
192 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
вкво-2019 Волоконные световоды и волоконно-оптические компоненты
Рис.2. Схема испытаний. ИП - источник питания, ПК - персональный компьютер
На рис.3 представлен график зависимости оптических потерь, пересчитанных из значений оптической мощности, одномодового ОВ и температуры от времени.
И
ч
0,5
0,48
а 0,46
<и ' н
13 0,44
<и =
и <и !Т S н с О
0,42
0,4
----1
1
1 1 J ■ 1 1 L
20 40 60 80 Время, ч
310 260 210 160 110 60 10 -40
100 120
<я
р
н <я
р
е
е
м е
н
Оптические потери, дБ/км Температура, С
0
Рис. 3. Зависимость оптических потерь и температуры от времени
Оптические потери при нагреве до 300 °С возрастают на 0,1 дБ/км, остаются постоянными при температурной выдержке и возвращаются к изначальным значениям при охлаждении.
При изменении температуры происходит изменение механических свойств полиимидного ЗУП. Вероятно, при нагреве это вызвало дополнительные микроизгибы и скручивание ОВ, которые привели к увеличению оптических потерь.
В результате проведенного исследования показано, что одномодовое германосиликатное ОВ в полиимидном ЗУП производства ПАО «ПНППК» способно выдерживать температуры до 300 С в течение как минимум 60 ч без необратимой деградации свойств ОВ.
Литература
1. Lars Hoffmann, et al, Proc. Estonian Acad. Sci. Eng., 13, p. 363-378 (2007)
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019»
www.fotonexpres.rufotonexpres@mail.ru 193
