【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤制备，具体涉及一种侧发光光纤及其制备方法。
技术介绍
1、常规光纤是利用光的全反射使得光信号在石英波导中进行传输，其目的是减少光在传输过程中的损耗，提高光传输效率及带宽。根据不同的光纤结构可以实现多种目的，侧发光光纤与传统光纤有较大区别，其利用光纤的结构设计，将光纤中传输的光按设计要求发散到光纤周围的空间中，其在照明，装饰等方面具有多种应用。
2、目前侧发光光纤主要有聚合物光纤及石英光纤两种类型，其中聚合物光纤因其可塑性高、易生产的优点成为当前主流的侧发光光纤载体。侧射光纤是在传统光纤的基础上，通过一定手段破坏光纤内全反射的条件将部分光引出波导实现侧射。例如，现有技术公开有一种基于非圆形芯的测发光光纤，通过波导的非对称性破坏全反射后光束的再次全反射，以实现侧射光从波导中的引出，但是该方案存在侧射光效率低，预制棒难以制备以及光纤强度差等诸多缺陷。又例如，现有技术还提出在光纤纤芯中引入颗粒或者气线，使得光在传输过程中入射至芯包界面层的角度实时发生改变以控制部分光发生侧射，但该方案存在颗粒分布不均匀以及难以调节侧射效率的问题。再例如，现有技术中还通过利用芯包之间的结晶现象制备散射颗粒，使得光在芯包界面层发生散射，实现光侧射，但该结晶条件在实际的生产过程中难以控制及重复，使得侧射效率难以控制及实现。
3、综上，现有的侧发光光纤需要对光纤预制棒进行设计制备或者更改传统拉丝塔的工艺条件，在实际生产中异形光纤预制棒的制备较为困难并且成品率较低，同时光纤的基础属性如强度，外观等都会受到影响。另外大部分侧
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种侧发光光纤及其制备方法，采用非晶碳膜作为破坏光纤全反射条件的界面层，在不改变预制棒结构及拉丝塔结构的前提下，制备出侧发光效率可调且不影响光纤机械性能的侧发光光纤。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供一种侧发光光纤，
3、包括从内到外依次设置的纤芯、类石墨非晶碳膜层、含氟丙烯酸酯包层及丙烯酸酯涂层；或者，包括从内到外依次设置的纤芯、类金刚石非晶碳膜层及丙烯酸酯涂层。
4、作为本专利技术的进一步改进，
5、类金刚石非晶碳膜层的折射率n1＞丙烯酸酯涂层的折射率n2＞纤芯的折射率n3；
6、纤芯的折射率n3＞含氟丙烯酸酯包层的折射率n4。
7、作为本专利技术的进一步改进，
8、所述类金刚石非晶碳膜层的折射率为1.7~2.05；和/或，
9、所述丙烯酸酯涂层的折射率为1.46~1.7；和/或，
10、所述含氟丙烯酸酯包层的折射率为1.4~1.45；和/或，
11、所述纤芯的折射率为1.446~1.49。
12、作为本专利技术的进一步改进，
13、所述类金刚石非晶碳膜的厚度为500~1000nm；和/或，
14、所述类石墨非晶碳膜的厚度为5~20nm；和或，
15、所述含氟丙烯酸酯包层的厚度为10~100μm；和或，
16、所述丙烯酸酯涂层厚度为50~200μm。
17、作为本专利技术的进一步改进，所述类石墨非晶碳膜层的粗糙度为0.5~1nm，其石墨微晶含量在10~30%；和/或，所述类金刚石非晶碳膜在可见光范围内具有70%以上透过率，碳原子sp3含量大于70%。
18、作为本专利技术的进一步改进，使用汞灯作为光源，在距离光纤垂直方向10cm的位置放置照度计进行侧射光光强检测，所述侧发光光纤在段长1m处和10m处的照度示数相差不超过10%。
19、按照本专利技术的另一个方面，提供一种侧发光光纤的制备方法，用于制备所述的侧发光光纤，包括如下步骤：
20、s1，将光纤预制棒在光纤拉丝炉中进行拉丝，得到裸纤；
21、s2，采用热化学气相沉积在裸纤表面沉积一层非晶碳膜层，所述非晶碳膜层为类石墨非晶碳膜层或类金刚石非晶碳膜层；
22、s3，对沉积非晶碳膜层的光纤进行丙烯酸酯涂覆：
23、在所述类石墨非晶碳膜层表面涂覆含氟丙烯酸酯，固化形成含氟丙烯酸酯包层，再在含氟丙烯酸酯包层表面涂覆丙烯酸酯，固化形成丙烯酸酯涂层；或者，在所述类金刚石非晶碳膜表面涂覆丙烯酸酯后固定形成丙烯酸酯涂层作为包层。
24、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中，控制反应温度为900~1100℃，以形成所述类石墨非晶碳膜层，或，控制反应温度为1400~1500℃，以形成所述类金刚石非晶碳膜层。
25、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中，所述类石墨非晶碳膜层采用热壁气相沉积制备，热壁气相沉积反应产生的微颗粒作为类石墨非晶碳散射颗粒；和/或，
26、所述类金刚石非晶碳膜层采用冷壁气相沉积制备，以便于形成均匀的碳膜。
27、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中，所述热化学气相沉积的原料气体包括烃类气体，所述烃类气体在原料气体中的浓度为5~90%，原料气体的进气流量为0~2slpm，排气流量为进气流量的1.2~1.5倍；拉丝速度为50~300m/min。
28、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，通过红外加热装置加热裸纤实现冷壁化学气相沉积，红外加热装置对光纤的有效加热长度为30~50cm；或，
29、通过加热炉对反应腔进行加热实现热壁化学气相沉积，加热炉对反应腔的有效加热长度为30~50cm；或，
30、通过拉丝炉余温实现冷壁化学气相沉积，拉丝炉锥部至反应腔的距离为100~150mm，拉丝速度为100~300m/min。
31、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
32、（1）本专利技术的的侧发光光纤，采用非晶碳膜作为破坏光纤全反射条件的界面层，非晶碳膜为类金刚石非晶碳膜时，利用类金刚石碳膜在可见光波段的高折射率形成光波导，碳膜厚度控制在传输光波长的范围内，在传输过程中，只有部分光通过类金刚石非晶碳膜与丙烯酸酯涂层的界面层向外散射，实现侧发光；非晶碳膜为类石墨非晶碳膜时，类石墨非晶碳膜作为散射结构，通过含氟丙烯酸酯作为包层并与纯二氧化硅纤芯形成光波导，利用类石墨非晶碳膜的散射效果实现侧发光。
33、（2）本专利技术的的侧发光光纤的制备方法，通过化学气相沉积在纤芯外沉积类金刚石非晶碳膜或者类石墨非晶碳颗粒，并涂覆一层或者多层丙烯酸酯涂层制备成一种侧发光光纤，制备效率高。可以通过控制碳膜沉积条件控制其厚度，从而控制侧发光效率，提高工艺的可控制性及降低生产成本。
34、（3）本专利技术的的侧发光光纤的制备方法，传统拉丝工艺的基础上，通过在裸纤上沉积非晶碳膜作为破坏光纤全反射条件的界面层，实现侧发光，不需要改变其他工艺参数及预制棒结构，同时能够使侧发光光纤效率可调且不影响光纤机械性能。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种侧发光光纤，其特征在于，包括从内到外依次设置的纤芯、类石墨非晶碳膜层、含氟丙烯酸酯包层及丙烯酸酯涂层；或者，包括从内到外依次设置的纤芯、类金刚石非晶碳膜层及丙烯酸酯涂层。
2.根据权利要求1所述的侧发光光纤，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，
4.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，
5.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，所述类石墨非晶碳膜层的粗糙度为0.5~1nm，其石墨微晶含量在10~30%；和/或，所述类金刚石非晶碳膜在可见光范围内具有70%以上透过率，碳原子sp3含量大于70%。
6.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，使用汞灯作为光源，在距离光纤垂直方向10cm的位置放置照度计进行侧射光光强检测，所述侧发光光纤在段长1m处和10m处的照度示数相差不超过10%。
7.一种侧发光光纤的制备方法，用于制备权利要求1-6任一项所述的侧发光光纤，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的侧发光光纤的制备方法，其特
9.根据权利要求7或8所述的侧发光光纤的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述类石墨非晶碳膜层采用热壁气相沉积制备，热壁气相沉积反应产生的微颗粒作为类石墨非晶碳散射颗粒；和/或，
10.根据权利要求7或8所述的侧发光光纤的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述热化学气相沉积的原料气体包括烃类气体，所述烃类气体在原料气体中的浓度为5~90%，原料气体的进气流量为0~2slpm，排气流量为进气流量的1.2~1.5倍；拉丝速度为50~300m/min。
11.根据权利要求7或8所述的侧发光光纤的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，通过红外加热装置加热裸纤实现冷壁化学气相沉积，红外加热装置对光纤的有效加热长度为30~50cm；或，
...【技术特征摘要】
1.一种侧发光光纤，其特征在于，包括从内到外依次设置的纤芯、类石墨非晶碳膜层、含氟丙烯酸酯包层及丙烯酸酯涂层；或者，包括从内到外依次设置的纤芯、类金刚石非晶碳膜层及丙烯酸酯涂层。
2.根据权利要求1所述的侧发光光纤，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，
4.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，
5.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，所述类石墨非晶碳膜层的粗糙度为0.5~1nm，其石墨微晶含量在10~30%；和/或，所述类金刚石非晶碳膜在可见光范围内具有70%以上透过率，碳原子sp3含量大于70%。
6.根据权利要求1或2所述的侧发光光纤，其特征在于，使用汞灯作为光源，在距离光纤垂直方向10cm的位置放置照度计进行侧射光光强检测，所述侧发光光纤在段长1m处和10m处的照度示数相差不超过10%。
7.一种侧发光光纤的制备方法，用于制备权利要求1-6任一项所述的侧发光光纤，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：高皓，柯明鑫，胡秀娟，陈杰，方足成，杨坤，汪松，杨晨，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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