渐变折射率塑料光纤的制作方法及预制成形系统技术方案

一种渐变折射率塑料光纤（Ｆ１，Ｆ２）的制作方法，该种光纤的折射率在其中心到其外围之间变化，所述方法包括下列工艺步骤：　　　　制备至少两种不同折射率的液态组成物（１２，１３），每种组成物包括至少一种聚合物，一适用于改变存在于至少一种该组成物中的折射率的物质和一存在于至少一种所述组成物中的交联起动剂，　　　　用所述组成物填充一预制成形系统（１’，１’），　　　　在所述系统中制作一液态预制件，所述预制件的折射率具有给定的梯度，和　　　　拉制所述预制件，以获得渐变折射率塑料光纤（Ｆ１，Ｆ２），　　　　所述方法的特征在于该预制件的制作包括所述组成物沿所述系统基本上不流动的步骤。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种渐变折射率塑料光纤(graded index plastics materialoptical fiber)的制作方法和执行该方法的预制成形系统。
技术介绍
可用于从可见光到近红外光谱范围的渐变折射率塑料光纤的优点在于它可以应用到宽带接入网络。制作这种塑料光纤的困难在于必须控制一种或多种物质的分布，使得其在塑料光纤中从芯到外围的分布不同，从而获得所需的折射率梯度。光纤折射率从光纤中心到外围的变化范围例如从0.01至0.03。文献EP 1 067 22 A1描述了一种渐变折射率塑料光纤的制作方法，其中折射率在中心到外围之间连续变化。该方法包括●制备两种不同折射率的组成物(composition)，●用该组成物填充混合器系统的隔离存储箱，●在上部包含一实心筒的混合器中混合该组成物，从而在混合器的下部获得渐变折射率液态预制件，●通过延伸混合器底部的锥形部分来减小该预制件的直径，该预制件保持渐变折射率，●拉制减小直径的预制件，从而获得渐变折射率塑料光纤，●通过光学方式交联，从而产生一交联的三维阵列，和●缠绕交联的渐变折射率塑料光纤。所述的整个方法连续执行，并且尤其是通过调整组成物的加压流来进行混合组成物的步骤。混合时间不适于获得具有所需折射率梯度的预制件。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种连续渐变折射率光纤或不连续渐变折射率(阶跃型折射率)光纤的制作方法，获得对所需折射率梯度的更好控制。为此目的，本专利技术提供一种渐变折射率塑料光纤的制作方法，该种光纤的折射率在其中心到其外围之间变化，所述方法包括下列工艺步骤●制备至少两种不同折射率的液态组成物，每种组成物包括至少一种聚合物，一适用于改变存在于至少一种该组成物中的折射率的物质和一存在于至少一种所述组成物中的交联起动剂(cross-linking starter)，●用所述组成物填充预制成形系统，●在所述系统中制作一液态预制件，所述预制件的折射率具有给定的梯度，和●拉制所述预制件以获得渐变折射率塑料光纤，所述方法的特征在于预制件的制作包括基本上没有所述组成物沿所述系统流动的步骤。根据本专利技术，可以制作没有应力的预制件，而这种应力在现有技术的连续方法中存在并涉及组成物的流动。通过消除预制件生产率与其拉制速率之间的相关性，本专利技术消除了对预制件最大制作时间的制约。因而，本专利技术包括将液态预制件(换句话说，柱状物)的制作与对其的拉制分开，例如通过暂时将它们分离。本专利技术在制作光纤方面具备较大的灵活性。液态预制件方法非常容易且可以非常快速地应用。该方法无需调整拉制工具，使拉制的上游段适合于所需光纤的结构(SI，GI，复杂的轮廓)。预制件的制作时间可以调整为所选组成物的性质(结构、粘滞度等)、系统的温度、以及组成物之间的互作用性质和这些互作用的动力学性质的函数。液态预制件可以在化学实验室中部分地或全部地制作，随后是蒸馏阶段，并且采取一种极度受控的方式(受控的大气环境、零污染、光学纯净度等)，以确保极高的纯净度。另外，根据本专利技术的光纤的制作技术可适于相配很宽种类的组成物，而不需要现有开发出的。相比通过挤压或通过熔融颗粒或棒制作的固态预制件，液态预制件更易于制作。折射率梯度可以是不连续的(阶跃型折射率)或连续的(是线性的、抛物线型或任何其它轮廓)。在根据本专利技术方法的第一实施例中，所述基本上没有流动的步骤包括获得与所述拉制相配的预制件直径的步骤。与所述拉制相配的直径是指一种比完工后光纤的所需直径大接近20至30倍的直径。例如利用一预制成形系统来执行本实施例，该系统具有一通向较小直径的锥形输出部分的柱状部分，此系统使得在系统的整个长度上获得所述预制件。该模具可以有一在出口处是直线的或被减小的部分。在根据本专利技术方法的第二实施例中，预制件的制作包括在所述基本上没有流动的步骤之后是一获得与该拉制相配的预制件的径向尺寸的步骤。此类方法对应于例如使用恒定截面预制成形系统的状况。在此结构中，该系统制作一其折射率具有所需梯度类型的预制件。一旦制得预制件，将该系统设置在一附属部件(attached part)例如一锥形部件上，该附属部件例如在出口处与模具成为一体。在根据本专利技术方法的一实施例中，在填充期间，将组成物在预制成形系统中分开，并且不连续渐变折射率(阶跃型折射率)预制件的制作包括使组成物接触。填充步骤之后，几个步骤可以制作出连续渐变折射率预制件。特别有可能应用不同的方法来获得在预制件中心和外围之间的化学成分的连续浓度梯度，此浓度梯度反映在折射率梯度上。另外，有利地是，连续渐变折射率预制件的制作可优选包括通过优选从旋转和振动选择的化学处理，改变至少一种组成物的至少一种成分在预制件中心和外围之间的分布。旋转可以加速组成物的相互扩散。振动，例如通过向介质发射超声波，产生分子位移。然后获得一液态预制件，其中在其整个长度上控制各种组成物的径向分布(或结构)，以便与完工光纤中的特定连续折射率梯度对应。为了实现预制件的动态流动，可以通过对该系统施压来进行拉制，既可以通过把压缩中性气体注入到预制成形系统中，也可以通过在预制成形系统中启动活塞。本专利技术还旨在提供一种实施连续渐变折射率光纤或不连续渐变折射率(阶跃型折射率)光纤的制作方法的设备，以实现对所需折射率梯度的改进控制。为此目的，本专利技术提供一种实施前述制作渐变折射率塑料光纤的方法的预制成形系统，该系统包含一用于在该填充期间隔离所述组成物的第一区和一用于渐变折射率预制件成形的第二区，所述系统的特征在于第一区和第二区具有至少一个公共部分。预制成形系统可以有益地包括与被注入组成物一样多的具有给定轴和给定内尺寸的同心壳(concentric enclosures)，外壳通过具有变化内尺寸的部件而轴向延伸，而内壳是活动的并且比外壳长。预制成形系统可包括对组成物实施机械处理的装置，其选自振动装置和旋转装置。振动装置可以包括一连结到探针的超声换能器。预制成形系统可包括一轴向接收具有变化内径的所述部件的拉制件，且所述拉制件可包含一活动壳部件。附图说明通过阅读由非限定性实施例并参考图1-3给出的下述说明，可以更好地理解本专利技术，并且本专利技术的其它特点和优点将变得更加清晰。附图中，相同的部件采用相同的参考标记。图1是利用根据本专利技术方法的第一实施例的第一阶跃型折射率预制成形和拉制系统的截面示意图；图2是利用根据本专利技术方法的第二实施例的第二连续渐变折射率预制成形和拉制系统的截面示意图；图3是在实施渐变折射率塑料光纤的制作方法中的拉制之后使用的部件的示意图。具体实施例方式根据本专利技术的方法包括制备两种液态组成物(制备装置未示出)，每种组成物例如包括相同的聚合物P和分别包括相同的化合物M1、M2，其中聚合物P优选包括至少一种反应官能团，化合物M1、M2优选是各包含至少一种反应官能团的单体，物质M1和M2具有不同的折射率。每种组成物中的物质M1和/或M2的浓度不同，这使得各组成物具有不同的折射率。例如，芯组成物和包层组成物之间的折射率差从0.01至0.03。第一组成物(称作芯组成物)具有较高的折射率。第二组成物(称作包层组成物)具有较低的折射率。一网状起动剂，例如光起动剂型，被掺入至少一种该组成物中。关于制备方法以及芯和包层组成物的选取，见以下所述两个实施例所引用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：杰罗姆·福尼尔，戴维·达鲍西，杰罗姆·阿尔里克，奥利维尔·平托，
申请(专利权)人：尼克桑斯公司，
类型：发明
国别省市：