CN110104944A - 一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光纤技术领域的一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，该内部全反射光子晶体光纤的制备方法包括如下步骤：钻孔：将预制棒沿沿其轴向通过超声波或激光对其进行钻孔，将钻过孔的预制棒进行打磨，将预制棒的打磨成圆柱体或正多边柱体，并在孔洞内灌注惰性气体，通过高温对预制棒的两端进行封堵，将惰性气体封堵在孔洞内，将钻过孔的圆柱体预制棒或正多边柱体的预制棒***到高温炉中，拉制出毛细管，本发明通过在预制棒的孔洞内灌注惰性气体，在拉丝过程中通过惰性气体保障毛细管的直径，以此控制毛细管直径，有效的保障光纤的全反射，通过三级温区退火，能够有效的消除光纤内的应力，能够有效的提高光纤的强度。
Description
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，具体为一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法。
背景技术
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是“光的全反射”。
光子晶体光纤(PhotonicCrystalFibers，PCF)又被称为微结构光纤（Micro-StructuredFibers，MSF)，近年来引起广泛关注，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播。
现有的光子晶体光纤的制备方法一般多是使用的时英国南安普敦大学采用的方法，将沿直径30mm的石英棒钻直径16mm的洞，制成宏观尺寸的六边形晶格单元，在石英棒外面压出六个面，形成规则的六边形结构，将制成的棒拉制成直径为0.8mm的六边形细丝，并将细丝切割成相同长度并叠放在一起，以备制作所需要的光纤结构，将按六边形结构叠放地细丝重新拉丝，使堆积的细丝熔化在一起并可使上述晶格减少至大约50μm，将一条这样的堆积棒再次拉丝，产生最终的光纤，需要使用三次拉丝才能够完成光纤的生产，制作过程繁琐，并且现有的光纤多是经过一次的退火，无法有效的消除光纤内的应力，造成光纤的强度不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有的光子晶体光纤的制备方法一般多是使用的时英国南安普敦大学采用的方法，将沿直径30mm的石英棒钻直径16mm的洞，制成宏观尺寸的六边形晶格单元，在石英棒外面压出六个面，形成规则的六边形结构，将制成的棒拉制成直径为0.8mm的六边形细丝，并将细丝切割成相同长度并叠放在一起，以备制作所需要的光纤结构，将按六边形结构叠放地细丝重新拉丝，使堆积的细丝熔化在一起并可使上述晶格减少至大约50μm，将一条这样的堆积棒再次拉丝，产生最终的光纤，需要使用三次拉丝才能够完成光纤的生产，制作过程繁琐，并且现有的光纤多是经过一次的退火，无法有效的消除光纤内的应力，造成光纤的强度不够的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，该内部全反射光子晶体光纤的制备方法包括如下步骤：
S1：钻孔：将预制棒沿沿其轴向通过超声波或激光对其进行钻孔，将钻过孔的预制棒进行打磨，将预制棒的打磨成圆柱体或正多边柱体，并在孔洞内灌注惰性气体，通过高温对预制棒的两端进行封堵，将惰性气体封堵在孔洞内；
S2：第一次拉丝：将钻过孔的圆柱体预制棒或正多边柱体的预制棒***到高温炉中，通过重力进行拉丝，拉制出毛细管；
S3：截断：将毛细管截断成长度相等的毛细管；
S4：填充：将等长的毛细管排列在圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管中，并在毛细管与毛细管之间的缝隙内填充玻璃纤维丝，将毛细管紧密的排布在圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管中；
S5：第二次拉丝：将紧密填充的圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管***到高温炉内，通过其自身的重力进行拉丝，拉制出光纤；
S6：退火：光纤移动到退火炉内，退火炉内分成三个等级的温区，对光纤进行逐级退火；
S7：冷却：将经过退火的光纤移动到冷却装置内进行急速冷却；
S8：涂覆涂层：经过冷却的光纤移动到涂料和内进行涂覆涂层；
S9：固化：涂覆涂料的光纤移动到固化装置内进行固化；
S10：收卷：通过收卷机将固化后的光纤进行收卷。
优选的，所述步骤S1中的孔洞的直径为3MM，孔洞呈多边形或圆形排列。
优选的，所述步骤S2和步骤S5中的高温炉的温度在1900℃-2200℃之间。
优选的，所述步骤S6中的退火炉内的三个温区的温度分别为1200℃-1500℃、600℃-900℃和300℃-500℃。
优选的，所述步骤S7中的冷却装置为冷却管，冷却挂内填充有氦气，通过氦气对光纤进行急速降温，将光纤的温度降到100℃以下。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在预制棒的孔洞内灌注惰性气体，在拉丝过程中通过惰性气体保障毛细管的直径，以此控制毛细管直径，有效的保障光纤的全反射，通过三级温区退火，能够有效的消除光纤内的应力，能够有效的提高光纤的强度。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，能够强化光纤的强度，简化了制作流程；
实施例1
请参阅图1，该内部全反射光子晶体光纤的制备方法包括如下步骤：
S1：钻孔：将预制棒沿沿其轴向通过超声波或激光对其进行钻孔，孔洞的直径为3MM，先在预制棒的顶部中心处钻孔，再以中心处的圆孔为中心，围绕着中心圆孔呈环形或多边形进行钻孔，多边形可以为等边三角形或正六边形，将钻过孔的预制棒进行打磨，将预制棒的打磨成圆柱体或正多边柱体，正多变主体为三棱柱或正六边柱，并在孔洞内灌注惰性气体，惰性气体为氖气、氩气、氪气和氙气，通过喷灯对预制棒的两端进行高温加热，将预制棒的两端熔化封堵，将惰性气体封堵在孔洞内；
S2：第一次拉丝：将钻过孔的圆柱体预制棒或正多边柱体的预制棒***到高温炉中，高温炉中的温度在1900℃-220℃之间，通过高温炉内的高温对预制棒进行高温熔融，熔融后通过预制棒自身重力进行拉丝，拉制出毛细管，通过孔洞内的惰性气体压力，控制毛细管的直径，有效的保障光纤的全反射；
S3：截断：将毛细管截断成长度相等的毛细管；
S4：填充：将等长的毛细管排列在圆柱体玻璃套管内或正多边柱体玻璃套管内，正多边柱体玻璃套管为等边三角玻璃套管或正六边形玻璃套管，并在毛细管与毛细管之间的缝隙内填充玻璃纤维丝，将毛细管紧密的排布在圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管中；
S5：第二次拉丝：将紧密填充的圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管***到高温炉内，高温炉内的温度在1900℃-2200℃之间，通过高温炉对预制棒熔融，熔融后的预制棒在其自身的重力进行拉丝，拉制出光纤；
S6：退火：光纤移动到退火炉内，退火炉内分成三个等级的温区，三个温区的温度分别为1200℃-1500℃、600℃-900℃和300℃-500℃，通过不同的温区对光纤进行退火处理，有效的消除了光纤内的应力，提高光纤的强度；
S7：冷却：将经过退火的光纤移动到冷却装置内进行急速冷却，冷却装置为冷却管，冷却挂内填充有氦气，通过氦气对光纤进行急速降温，将光纤的温度降到100℃以下；
S8：涂覆涂层：经过冷却的光纤移动到涂料和内进行涂覆涂层；
S9：固化：涂覆涂料的光纤移动到固化装置内进行固化；
S10：收卷：通过收卷机将固化后的光纤进行收卷。
综合以上所述，通过在预制棒的孔洞内灌注惰性气体，在拉丝过程中通过惰性气体保障毛细管的直径，以此控制毛细管直径，有效的保障光纤的全反射，通过三级温区退火，能够有效的消除光纤内的应力，能够有效的提高光纤的强度。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (5)
1.一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，其特征在于：该内部全反射光子晶体光纤的制备方法包括如下步骤：
S1：钻孔：将预制棒沿沿其轴向通过超声波或激光对其进行钻孔，将钻过孔的预制棒进行打磨，将预制棒的打磨成圆柱体或正多边柱体，并在孔洞内灌注惰性气体，通过高温对预制棒的两端进行封堵，将惰性气体封堵在孔洞内；
S2：第一次拉丝：将钻过孔的圆柱体预制棒或正多边柱体的预制棒***到高温炉中，通过重力进行拉丝，拉制出毛细管；
S3：截断：将毛细管截断成长度相等的毛细管；
S4：填充：将等长的毛细管排列在圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管中，并在毛细管与毛细管之间的缝隙内填充玻璃纤维丝，将毛细管紧密的排布在圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管中；
S5：第二次拉丝：将紧密填充的圆柱体玻璃套管或正多边柱体玻璃套管***到高温炉内，通过其自身的重力进行拉丝，拉制出光纤；
S6：退火：光纤移动到退火炉内，退火炉内分成三个等级的温区，对光纤进行逐级退火；
S7：冷却：将经过退火的光纤移动到冷却装置内进行急速冷却；
S8：涂覆涂层：经过冷却的光纤移动到涂料和内进行涂覆涂层；
S9：固化：涂覆涂料的光纤移动到固化装置内进行固化；
S10：收卷：通过收卷机将固化后的光纤进行收卷。
2.根据权利要求1所述的一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的孔洞的直径为3MM，孔洞呈多边形或圆形排列。
3.根据权利要求1所述的一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S5中的高温炉的温度在1900℃-2200℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中的退火炉内的三个温区的温度分别为1200℃-1500℃、600℃-900℃和300℃-500℃。
5.根据权利要求1所述的一种内部全反射光子晶体光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中的冷却装置为冷却管，冷却挂内填充有氦气，通过氦气对光纤进行急速降温，将光纤的温度降到100℃以下。
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|---|---|---|---|---|
| CN114924345A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-19 | 东北大学 | 内六角毛细管及其制法和在多芯空分复用器的应用 |
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2019
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Cited By (2)
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| CN114924345A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-19 | 东北大学 | 内六角毛细管及其制法和在多芯空分复用器的应用 |
| CN114924345B (zh) * | 2022-06-14 | 2023-04-11 | 东北大学 | 内六角毛细管及其制法和在多芯空分复用器的应用 |
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