光纤金属涂层涂覆装置与光纤金属涂层涂覆方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤金属涂层涂覆装置与光纤金属涂层涂覆方法。本发明专利技术的光纤金属涂层涂覆装置包括：用于容置金属材料的坩埚以及用于对所述坩埚内的金属材料的温度进行控制的温控系统；所述坩埚包括坩埚本体、坩埚盖、与所述坩埚本体配合使用的第一螺钉以及与所述坩埚盖配合使用的第二螺钉。本发明专利技术的光纤金属涂层涂覆装置的原料利用率高，裸光纤进入液态金属材料时的温度能够得到精确控制，穿丝简单方便，成功率高，液态金属材料不会从坩埚的上部溢出，裸光纤表面形成的金属涂覆层的厚度均匀。

Optical Fiber Metal Coating Device and Coating Method of Optical Fiber Metal Coating

The invention discloses an optical fiber metal coating device and a coating method of optical fiber metal coating. The optical fiber metal coating device comprises a crucible for holding metal materials and a temperature control system for controlling the temperature of metal materials in the crucible; the crucible comprises a crucible body, a crucible cover, a first screw used in conjunction with the crucible body and a second screw used in conjunction with the crucible cover. The material utilization ratio of the optical fiber metal coating device is high, the temperature of the bare optical fiber when it enters the liquid metal material can be accurately controlled, the threading is simple and convenient, the success rate is high, the liquid metal material will not overflow from the upper part of the crucible, and the thickness of the metal coating formed on the surface of the bare optical fiber is uniform.

【技术实现步骤摘要】
光纤金属涂层涂覆装置与光纤金属涂层涂覆方法
本专利技术涉及光纤涂覆
，具体而言，涉及一种光纤金属涂层涂覆装置与光纤金属涂层涂覆方法。
技术介绍
随着石英玻璃光纤越来越广泛的应用，光纤的机械稳定性及环境适应性成为光纤应用中的一个重要问题。涂层是光纤的重要组成部分，直接影响着光纤的机械性能和抗外部环境能力。目前广泛采用紫外(UV)固化聚合物对光纤进行保护，其优点是涂覆工艺简单、涂覆速度快、微弯损耗低。然而，聚合物涂层材料具有可渗透性，不能完全阻止光纤与水分接触，光纤接触水分后会导致光纤表面裂纹的缓慢增长，从而影响光纤的机械稳定性。另外，常用的聚合物涂层的正常工作温度小于150℃，若大于限定温度将发生热老化和热氧老化，降低涂层对光纤的保护作用。金属涂层光纤由于涂层的高密封性、高热导率及其化学和热稳定性，能有效隔绝水分和光纤接触，并且在400℃高温时仍能正常工作。此外金属涂层光纤在核工业抗辐射、高温警报系统(火灾等)、光纤温度传感器、耐氢高温系统、空间环境等应用场景中具有不可替代的作用。光纤表面的金属涂层可以用如下几种方法进行制备：溅射法、气相沉积法和冷凝法。溅射法得到的金属涂层密封性差且光纤强度低。沉积法产量低，沉积的光纤短，因此实用性都不强。目前采用较多的是冷凝法，即将冷却后的光纤通过有限厚度的熔融液态金属材料，光纤的温度低于金属熔点时，液态金属接触到光纤后将冷却成固态金属并以涂层的形式冻结在光纤表面。需要注意的是，光纤和熔融液态金属材料接触的时间不能超过光纤加热到金属熔点的时间，否则冷凝的金属涂层将再次融化。实现金属涂覆的核心为冷凝涂覆装置，然而，现有的冷凝涂覆装置存在原料利用率低、光纤进入液态金属时温度不能精确控制、穿丝困难、液态金属易溢出等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的首先在于提出一种光纤金属涂层涂覆装置，原料利用率高，裸光纤进入液态金属材料时的温度能够得到精确控制，穿丝简单方便，成功率高，液态金属材料不会从坩埚的上部溢出，裸光纤表面形成的金属涂覆层的厚度均匀。本专利技术的目的还在于提出一种光纤金属涂层涂覆方法，原料利用率高，裸光纤进入液态金属材料时的温度能够得到精确控制，穿丝简单方便，成功率高，液态金属材料不会从坩埚的上部溢出，裸光纤表面形成的金属涂覆层的厚度均匀。为实现以上目的，本专利技术提供一种光纤金属涂层涂覆装置，包括：用于容置金属材料的坩埚以及用于对所述坩埚内的金属材料的温度进行控制的温控系统；所述坩埚包括坩埚本体、坩埚盖、与所述坩埚本体配合使用的第一螺钉以及与所述坩埚盖配合使用的第二螺钉；所述坩埚本体包括第一底板以及与所述第一底板相连的第一侧板；所述坩埚盖包括U形筒体以及与所述U形筒体的顶部外边缘连接的环形盖板，所述U形筒体包括第二底板以及与所述第二底板相连的第二侧板，所述第二侧板远离所述所述第二底板的一端与所述环形盖板相连；所述坩埚盖与所述坩埚本体配合使用时所述环形盖板与所述第一侧板的顶端抵接，所述第二底板与所述第一底板之间的距离小于所述环形盖板与所述第一底板之间的距离；所述第一底板上设有第一螺纹孔，所述第一螺钉可旋拧于所述第一螺纹孔中；所述第二底板上设有第二螺纹孔，所述第二螺钉可旋拧于所述第二螺纹孔中；所述第一螺钉内设有允许裸光纤穿过的第一通孔，所述第二螺钉内设有允许裸光纤穿过的第二通孔。可选的，在所述第二螺钉上朝向所述第一螺钉设置的一端，所述第二通孔的孔壁与所述第二螺钉的端面之间的夹角为直角；在所述第一螺钉上朝向所述第二螺钉设置的一端，所述第一通孔的孔壁与所述第二螺钉的端面之间的夹角为弧形角。可选的，所述温控系统包括用于对所述坩埚内的金属材料进行加热的加热组件、用于对所述坩埚内的金属材料的温度进行监测的温度传感器以及控制器，所述控制器能够接收所述温度传感器监测到的温度值，并根据该温度值对所述加热组件的加热情况进行调控。可选的，所述加热组件包括设于所述坩埚本体外围的加热线圈；所述光纤金属涂层涂覆装置还包括用于承载所述坩埚的底座以及设于所述底座上并设于所述加热线圈外围的隔热挡墙，所述底座上设有能够使所述第二螺钉通过的第三通孔；所述坩埚盖的环形盖板通过第三螺钉固定于所述隔热挡墙上。可选的，所述光纤金属涂层涂覆装置还包括惰性气体保护系统，所述惰性气体保护系统包括设于所述底座下方并设于所述第一螺钉外部的惰性气体充气罩，所述惰性气体充气罩上设有允许惰性气体进入的进气口以及使涂覆有金属材料的裸光纤通过的开口。可选的，所述光纤金属涂层涂覆装置还包括位置控制机构，所述位置控制机构包括第一位置固定件、弹性件、第二位置固定件以及位置控制螺栓；所述弹性件设于所述底座与所述第一位置固定件之间，所述第二位置固定件设于所述底座远离所述弹性件的一侧，所述第二位置固定件上设有螺纹孔，所述位置控制螺栓可旋拧于所述第二位置固定件的螺纹孔中。本专利技术还提供一种光纤金属涂层涂覆方法，包括：步骤1、提供上述光纤金属涂层涂覆装置与金属材料，将所述金属材料投入至所述光纤金属涂层涂覆装置中，使所述第二螺钉与所述第一螺钉相对应的端面抵接在一起；步骤2、提供裸光纤，使所述裸光纤依次穿过所述第二螺钉与所述第一螺钉，并且在穿过所述第一螺钉后使所述裸光纤持续受到牵引；步骤3、利用所述温控系统对所述坩埚进行加热，使所述金属材料熔融形成液态金属材料；步骤4、待液态金属材料的温度达到预定范围并且稳定后，通过旋拧所述第二螺钉和/或所述第一螺钉，使所述第二螺钉与所述第一螺钉之间产生间距，此时，接触到裸光纤的液态金属材料迅速降温凝固，形成包覆于裸光纤外表面的金属涂覆层。可选的，所述步骤1中，所述金属材料包括铝、锡、铅、铜、镍、银、金中的至少一种。可选的，所述步骤2中提供的裸光纤的制备方法为：提供石英玻璃材质的光纤预制棒，在高温炉中对所述光纤预制棒进行加热，待所述光纤预制棒达到熔融状态后，使所述光纤预制棒的料头在重力的作用下从高温炉中滴出，剪去料头后用镊子拉成合适直径的裸光纤，所述裸光纤在穿过所述第一螺钉后在牵引力的作用下进一步变细。可选的，所述步骤2中，在所述第一螺钉的下方采用牵引轮对所述裸光纤进行牵引。本专利技术的有益效果：本专利技术的光纤金属涂层涂覆装置采用具有独特结构的坩埚与温控系统配合使用，该光纤金属涂层涂覆装置的原料利用率高，裸光纤进入液态金属材料时的温度能够得到精确控制，裸光纤表面形成的金属涂覆层的厚度易于控制，能够实现金属涂覆层的连续在线制备，有利于实现批量生产，操作时穿丝简单方便，成功率高，液态金属材料不会从坩埚的上部溢出，上下螺钉的间隔大小以及该间隔的所在位置可调节，还能够避免裸光纤接触液态金属材料表面的杂质，保证涂覆质量。本专利技术的光纤金属涂层涂覆方法采用上述光纤金属涂层涂覆装置实现，原料利用率高，裸光纤进入液态金属材料时的温度能够得到精确控制，穿丝简单方便，成功率高，液态金属材料不会从坩埚的上部溢出，裸光纤表面形成的金属涂覆层的厚度均匀。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术保护范围的限定。图1为本专利技术的光纤金属涂层涂覆装置的结构示意图；图2为裸光纤进入熔融的液态金属材料时的温度T1与高温炉和光纤金属涂层涂覆装置的间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤金属涂层涂覆装置，其特征在于，包括：用于容置金属材料的坩埚以及用于对所述坩埚内的金属材料的温度进行控制的温控系统；所述坩埚包括坩埚本体、坩埚盖、与所述坩埚本体配合使用的第一螺钉以及与所述坩埚盖配合使用的第二螺钉；所述坩埚本体包括第一底板以及与所述第一底板相连的第一侧板；所述坩埚盖包括U形筒体以及与所述U形筒体的顶部外边缘连接的环形盖板，所述U形筒体包括第二底板以及与所述第二底板相连的第二侧板，所述第二侧板远离所述第二底板的一端与所述环形盖板相连；所述坩埚盖与所述坩埚本体配合使用时所述环形盖板与所述第一侧板的顶端抵接，所述第二底板与所述第一底板之间的距离小于所述环形盖板与所述第一底板之间的距离；所述第一底板上设有第一螺纹孔，所述第一螺钉可旋拧于所述第一螺纹孔中；所述第二底板上设有第二螺纹孔，所述第二螺钉可旋拧于所述第二螺纹孔中；所述第一螺钉内设有允许裸光纤穿过的第一通孔，所述第二螺钉内设有允许裸光纤穿过的第二通孔。

【技术特征摘要】
1.一种光纤金属涂层涂覆装置，其特征在于，包括：用于容置金属材料的坩埚以及用于对所述坩埚内的金属材料的温度进行控制的温控系统；所述坩埚包括坩埚本体、坩埚盖、与所述坩埚本体配合使用的第一螺钉以及与所述坩埚盖配合使用的第二螺钉；所述坩埚本体包括第一底板以及与所述第一底板相连的第一侧板；所述坩埚盖包括U形筒体以及与所述U形筒体的顶部外边缘连接的环形盖板，所述U形筒体包括第二底板以及与所述第二底板相连的第二侧板，所述第二侧板远离所述第二底板的一端与所述环形盖板相连；所述坩埚盖与所述坩埚本体配合使用时所述环形盖板与所述第一侧板的顶端抵接，所述第二底板与所述第一底板之间的距离小于所述环形盖板与所述第一底板之间的距离；所述第一底板上设有第一螺纹孔，所述第一螺钉可旋拧于所述第一螺纹孔中；所述第二底板上设有第二螺纹孔，所述第二螺钉可旋拧于所述第二螺纹孔中；所述第一螺钉内设有允许裸光纤穿过的第一通孔，所述第二螺钉内设有允许裸光纤穿过的第二通孔。2.如权利要求1所述的光纤金属涂层涂覆装置，其特征在于，在所述第二螺钉上朝向所述第一螺钉设置的一端，所述第二通孔的孔壁与所述第二螺钉的端面之间的夹角为直角；在所述第一螺钉上朝向所述第二螺钉设置的一端，所述第一通孔的孔壁与所述第二螺钉的端面之间的夹角为弧形角。3.如权利要求1所述的光纤金属涂层涂覆装置，其特征在于，所述温控系统包括用于对所述坩埚内的金属材料进行加热的加热组件、用于对所述坩埚内的金属材料的温度进行监测的温度传感器以及控制器，所述控制器能够接收所述温度传感器监测到的温度值，并根据该温度值对所述加热组件的加热情况进行调控。4.如权利要求3所述的光纤金属涂层涂覆装置，其特征在于，所述加热组件包括设于所述坩埚本体外围的加热线圈；所述光纤金属涂层涂覆装置还包括用于承载所述坩埚的底座以及设于所述底座上并设于所述加热线圈外围的隔热挡墙，所述底座上设有能够使所述第二螺钉通过的第三通孔；所述坩埚盖的环形盖板通过第三螺钉固定于所述隔热挡墙上。5.如权利要求4所述的光纤金属涂层涂覆装置，其特征在于，所述光纤金属涂层涂覆装置还包括惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺红磊，高聪，杨宁，窦云巍，刘念，李好，代江云，张立华，康彬，林傲祥，王建军，景峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51