一种光纤预制棒及其制备方法、光纤技术

本发明专利技术公开了一种光纤预制棒及其制备方法、光纤，该光纤预制棒包括包层玻璃，包层玻璃设置有通孔，通孔由第一孔道和第二孔道构成；第一孔道放置有芯层材料；第二孔道的内径小于所述芯层材料的外径；芯层材料的外径小于所述第一孔道的内径。本发明专利技术使用的包层玻璃软化温度高于芯层材料的融化温度，拉丝过程中包层处于软化状态，芯层处于融化状态；光纤超细的直径和快速牵引过程可以让光纤快速冷却，从而抑制纤芯熔体的不可控析晶，最终获得具有预期光学性能的复合光纤；包层玻璃设置有第二孔道，有效释放玻璃熔体产生的压力，抑制光纤的变形、起泡和纤芯不连续问题的出现；还可通过调节第二孔道的直径即可调控最终光纤的芯包比例。例。例。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤预制棒及其制备方法、光纤


[0001]本专利技术属于光通信和新材料领域，尤其涉及一种光纤预制棒及其制备方法、光纤。

技术介绍

[0002]光纤是光通信、光纤传感、光纤激光器等应用的基础元器件。一些新的应用，例如新波段的光纤激光器、宽带光放大器等，要求开发新型的玻璃光纤。然而许多高性能的玻璃材料无法通过传统的“管棒法”光纤拉丝工艺拉制成符合实际应用要求的玻璃光纤。其根本原因在于这些玻璃材料在加热过程中非常容易析晶，在传统“管棒法”光纤拉丝过程中包层和芯层玻璃都处于软化状态，玻璃纤芯会发生过度的析晶而失去预期光学特性，导致最终的光纤无法使用。
[0003]针对该问题，有研究者提出了一种“熔芯法”光纤制造技术。这种技术采用软化温度高于芯层玻璃熔化温度的玻璃作为光纤包层材料。在光纤拉制过程中，包层玻璃处于软化状态，而芯层处于熔化状态。即使在升温过程中芯层材料发生严重的析晶，生成的晶体也可在拉丝温度下重新熔化。拉丝过程中由于光纤被快速从拉丝塔电炉中牵引而出，并且光纤的直径很细，因此会快速冷却，从而抑制芯层玻璃的不可控析晶，最终获得具有预期光学性能的玻璃光纤。结合后续较低温度下的热处理，还可以在光纤中可控地析出具有特殊功能的纳米晶体，提升光纤的性能甚至获得新的功能。这种方法甚至可以将本身不具备拉丝性能的非玻璃类材料(如晶体、金属等)拉制成复合纤维。通过“熔芯法”，研究人员已实现许多特种功能复合光纤的可控制备，包括微晶玻璃复合玻璃光纤、半导体芯复合玻璃光纤、金属芯复合玻璃光纤等。
[0004]尽管“熔芯法”在特种玻璃光纤制造方面已获得了成功，但仍旧存在一个比较严重的技术问题：由于芯层玻璃在拉丝过程中处于熔化状态，玻璃熔体会对包层玻璃产生一定的挤压，导致光纤结构的变形甚至产生起泡或纤芯不连续的情况。这种状况在芯层材料包含较多易挥发成分的情况下尤其严重。因此，“熔芯法”往往难以精确控制光纤的几何结构和质量，严重影响其实际的应用。本专利技术提出了一种改进的“熔芯法”光纤制造技术，以解决传统“熔芯法”光纤制造技术遇到的难以精确控制光纤几何结构和容易出现气泡和纤芯不连续的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种光纤预制棒及其制备方法、光纤。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种光纤预制棒，包括包层玻璃，所述包层玻璃设置有通孔，所述通孔由第一孔道和第二孔道构成；所述第一孔道放置有芯层材料；所述第二孔道的内径小于所述芯层材料的外径；所述芯层材料的外径小于所述第一孔道的内径。
[0007]进一步地，所述包层玻璃的软化温度大于所述芯层材料的熔化温度。
[0008]进一步地，所述包层玻璃为硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、铋酸盐玻璃、磷
酸盐玻璃或硫系玻璃。
[0009]进一步地，所述芯层材料为玻璃、陶瓷、晶体、金属或塑料。
[0010]进一步地，所述包层玻璃的外径为30～50mm；所述第一孔道的内径为1.0～20.0mm；所述第二孔道的内径为0.5～15.0mm；所述芯层材料的外径为0.8～19.5mm。
[0011]一种上述光纤预制棒的制备方法，将包层玻璃开一通孔；所述通孔由两段直径不同的孔道构成，两段直径不同的孔道分别为第一孔道和第二孔道；将芯层材料放置第一孔道内，即构成光纤预制棒；所述第二孔道的内径小于所述芯层材料的外径；所述芯层材料的外径小于所述第一孔道的内径。
[0012]一种光纤，通过以下制备方法得到：
[0013](1)将上述的光纤预制棒或上述所制备的光纤预制棒靠近第一孔道的一端固定在光纤拉丝塔预制棒夹持装置上，并通过升降装置调整所述光纤预制棒的高度；
[0014](2)然后将拉丝塔电炉升温至拉丝温度；其中，所述拉丝温度大于包层玻璃的软化温度；
[0015](3)所述光纤预制棒靠近第二孔道的一端软化后开始牵引拉丝，制成光纤；其中，在牵引拉丝时，所述光纤预制棒通过升降装置下放。
[0016]进一步地，光纤的牵引速度为5～50mm/s。
[0017]进一步地，光纤预制棒的下放速度为0.5～5.0mm/min。
[0018]进一步地，通过调节包层玻璃中第二孔道的内径调控光纤的芯包比例。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1、本专利技术使用的包层玻璃软化温度高于芯层材料的融化温度，拉丝过程中包层处于软化状态，芯层处于融化状态。光纤超细的直径和快速牵引过程可以让光纤快速冷却，从而抑制纤芯熔体的不可控析晶，最终获得具有预期光学性能的复合光纤。
[0021]2、本专利技术的包层玻璃设置有第二孔道(泄压孔)，可有效释放玻璃熔体产生的压力，抑制光纤的变形、起泡和纤芯不连续问题的出现。
[0022]3、本专利技术通过调节第二孔道(泄压孔)的直径即可调控最终光纤的芯包比例。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0024]图1为光纤预制棒结构示意图；
[0025]图2为光纤拉丝过程示意图；
[0026]图3为本专利技术制备的芯层为磷
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铋酸盐玻璃，包层为K9玻璃的复合玻璃光纤；其中，图(a)是光纤预制棒数码照片；图(b)是光纤断面扫描电镜照片；图(c)是光纤断面光学显微镜照片。
具体实施方式
[0027]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限
制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。
[0028]另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0029]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0030]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本专利技术说明书和实施例仅是示例性的。
[0031]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤预制棒，其特征在于，包括包层玻璃，所述包层玻璃设置有通孔，所述通孔由第一孔道和第二孔道构成；所述第一孔道放置有芯层材料；所述第二孔道的内径小于所述芯层材料的外径；所述芯层材料的外径小于所述第一孔道的内径。2.如权利要求1所述的一种光纤预制棒，其特征在于，所述包层玻璃的软化温度大于所述芯层材料的熔化温度。3.如权利要求1所述的一种光纤预制棒，其特征在于，所述包层玻璃为硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、铋酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或硫系玻璃。4.如权利要求1所述的一种光纤预制棒，其特征在于，所述芯层材料为玻璃、陶瓷、晶体、金属或塑料。5.如权利要求1所述的一种光纤预制棒，其特征在于，所述包层玻璃的外径为30～50mm；所述第一孔道的内径为1.0～20.0mm；所述第二孔道的内径为0.5～15.0mm；所述芯层材料的外径为0.8～19.5mm。6.一种基于权利要求1
‑
5任一项所述光纤预制棒的制备方法，其特征在于，将包层玻璃开一通孔；所述通孔由...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志军，陈福广，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：