光纖被稱為改變世界的十大發(fā)明之一，它以輕質(zhì)、低價、傳輸容量大、傳輸損耗低、保密性好、抗干擾性強等優(yōu)勢自二十世紀七十年代起迅速滲透至通信、傳感及激光器等應(yīng)用領(lǐng)域。然而，在一些惡劣環(huán)境下，如海底光纜及海洋探測系統(tǒng)、石油勘探等領(lǐng)域，光纖原有的硅橡膠、聚氨酯或丙烯酸酯等成分構(gòu)成的涂層雖然能夠保護光纖，但是不能夠阻止水分和氫對光纖機械強度和光學(xué)性能的影響，使得普通光纖在潮濕或小彎曲半徑條件下的工作壽命大幅縮短。

碳密封涂覆光纖簡稱涂碳光纖，該光纖在拉制過程中通過特殊工藝在石英包層的光纖表面形成一層納米量級厚度的碳膜。碳膜隨薄卻結(jié)構(gòu)致密，對水分與氫具有堵塞效應(yīng)，并且在光纖表面的收縮小，化學(xué)性能穩(wěn)定，能有效防止光纖表面微裂紋的擴大，延緩機械強度的疲勞進程、降低因氫分子造成的損耗增加。致密的碳膜有如給光纖穿上了一層刀槍不入、百毒不侵的黑色盔甲，成為光纖中的“黑旋風(fēng)”。

圖1 碳密封涂覆光纖結(jié)構(gòu)圖
 

圖2 光纖表面碳層的AFM照片

涂碳光纖的性能主要從損耗、篩選長度、抗拉強度以及耐疲勞因子等幾方面體現(xiàn)，其中耐疲勞因子是決定光纖壽命的最直接的參數(shù)，耐疲勞因子越高，則光纖的工作壽命越長，且由于工作壽命與耐疲勞因子呈指數(shù)關(guān)系，因此耐疲勞因子即便是微量提高也將使得光纖的理論壽命將顯著延長。以G.652單模通信光纖結(jié)構(gòu)為例，其典型技術(shù)指標為：0.336dB/km@1310nm,0.204dB/km@1550nm, 抗拉強度60N，耐疲勞因子21，某小彎曲半徑下的理論工作壽命為5.3秒。而天之星公司生產(chǎn)的相同結(jié)構(gòu)的涂碳光纖的技術(shù)指標為：0.337dB/km @1310nm, 0.207 dB/km @1550nm, 抗拉強度55N，耐疲勞因子147，相同小彎曲半徑下的理論工作壽命為17年，光纖能夠通過2％張力篩選。不難看出，涂碳光纖的主要性能與非涂碳光纖大致相當(dāng)，而惡劣條件下的工作壽命可明顯提升，達到長期可靠工作的水平。此外，有國外報道稱，常溫下涂碳光纖在氫氣中可保持20年損耗不增加。

中電科天之星公司從事碳密封涂覆光纖的研發(fā)與生產(chǎn)十余年，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)與多項核心專利，光纖產(chǎn)品包括φ125μm及φ80μm等多個系列的單模、多模碳密封涂覆光纖，耐高溫等級包括85℃與125℃等。近年來，本公司累計研制生產(chǎn)涂碳光纖愈萬公里，通過了水下傳感器、艦用光纜等多項國家重大、重點工程完成多個型號的涂碳光纖配套任務(wù)的鑒定驗收，光纖性能得到用戶一致認可。

隨著碳密封涂覆光纖性能的不斷提升及其產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷擴大，未來碳密封涂覆光纖必將對工業(yè)、船舶、航天、軍事等領(lǐng)域產(chǎn)生更加深遠的影響，天之星公司將與日俱進地提供性能卓越的碳密封涂覆光纖產(chǎn)品。

圖3 碳密封涂覆光纖照片