一種光纖預制棒的制造方法及中波紅外光纖預制棒的制作方法

一種光纖預制棒的制造方法及中波紅外光纖預制棒的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于特種光纖制作領域，更準確地說，本發明涉及一種特種光纖預制棒的制作方法；本發明還涉及一種中波紅外光纖預制棒。
【背景技術】
[0002]目前制作光纖預制棒的方法有:MCVD(改進的化學氣相沉積)、PCVD (等離子化學氣相沉積)、VAD (軸向氣相沉積)、0VD (外部氣相沉積)工藝等。這些方法是基于化學反應原理實現沉積的，適用于石英基光纖的制作，卻不適合用來制作紅外光纖(軟玻璃光纖、多組分玻璃)。中波紅外光纖使用的材料通常為氟化物、碲化物或硫系玻璃等多組分玻璃，這些材料的特點是熔點低，硬度小、強度低。紅外光纖預制棒常用方法有澆注法、套管法、擠壓法等。
[0003]澆注法是將玻璃材料按一定配比熔融后直接澆注在成型模具中形成預制棒。專利CN200410051091.8提出了一種利用澆注法制作預制棒的方法，先澆注成光纖包層，采用加工方法制作成包層管，再在包層管中澆注光纖纖芯，從而制作成光纖預制棒，該專利解決了纖芯和包層界面不良造成損耗增加的問題。專利CN200810204310.X提出了制作多組分玻璃光纖預制棒的模具裝置及方法。專利CN201310169723.X提出了自動澆注的方法，實現了預制棒澆注過程中操作的可調性和靈活性，并且提高了預制棒的制備工藝。澆注法通常適合制作大芯徑的多模光纖。受該工藝所限，制作芯/包比小的單模光纖比較困難。采用上述傳統的澆注法更難以制作微結構光纖預制棒。
[0004]套管法是指分別制作光纖的包層套管和纖芯棒，然后在拉絲過程中采用兩者組合成套管的方法制作成光纖。該方法分為兩步:將料澆注成包層材料和纖芯材料，然后分別采用冷加工的方法制作成包層管和纖芯棒。該方法能夠制作多模光纖和單模光纖。專利CN200710070073、CN200710070468提出了制作包層套管的方法，即采用旋轉法將預制玻璃熔體制作光纖包層套管。采用該方法需要采用工藝步驟多，預制棒制作過程較為復雜，而且多組分紅外玻璃的膨脹系數高、強度低，加工時容易造成碎裂，制作難度大。
[0005]采用管拉法制作毛細管，再采用包層管拼堆的方法是能夠制作成結構復雜的微結構光纖的。專利CN201310511894.6提出用制作的套管拉細后制成毛細管，再采用拼堆的方法。利用拼堆方法能夠實現比較復雜的結構。同前所述材料的固有特性造成制作毛細管時制作困難，拉絲過程毛細管的狀態控制困難，制作效率不高。
[0006]擠壓法是指將加工成的玻璃體材料在加熱狀態下，受到壓力作用后擠壓成所需要的形狀預制棒。模具的形狀決定了預制棒的形狀，這種方法是制作微結構光纖的最為合適的方法。目前英國南安普頓大學光電子研究中心、澳大利亞阿德雷德大學采用了這種方法制作微結構光纖。專利 CN201510188138.3、CN201510031340.5、CN201310364102.7、CN201210012166.6等專利提出了采用擠壓法制作硫系玻璃微結構的光纖預制棒。采用此種方法對光纖材料的料性要求高，軟化溫度和析晶溫度必須相差較大，否則在熱擠壓過程中會出現析晶，無法制作高透明度的光纖預制棒。

【發明內容】

[0007]本發明針對現有的澆注法難以制作微結構紅外光纖預制棒、套管法工藝復雜和擠壓法對工藝要求較高的問題，提供了一種中波紅外光纖預制棒的制造方法。
[0008]為了實現上述的目的，本發明的技術方案是:一種光纖預制棒的制造方法，包括以下步驟:
[0009]a)將玻璃液澆注在預熱的模具中，所述模具包括用于成型預制棒的組合模具，以及位于組合模具內用于成型通孔的成型模具，所述成型模具具有中空內腔；所述玻璃液澆注在組合模具與成型模具之間的位置，形成預制棒包層，并在成型模具的區域形成預制棒的通孔；
[0010]b)將位于預制棒外側的組合模具拆除；
[0011]c)將預制棒連同成型模具進行退火；
[0012]d)在成型模具的中空內腔中注入酸液，以將成型模具腐蝕掉，形成具有微結構的預制棒。
[0013]優選的是，所述步驟a)中，在所述成型模具的中空內腔中設置有加熱棒。
[0014]優選的是，所述加熱棒的溫度為100°C?600°C。
[0015]優選的是，所述步驟a)中，在所述組合模具的外側設置有包裹所述組合模具的加熱裝置。
[0016]優選的是，所述成型模具采用不銹鋼材料制成，所述酸液為鹽酸。
[0017]優選的是，在所述步驟d)之后，還包括對預制棒水洗以及酒精清洗、烘干的步驟。
[0018]優選的是，所述步驟c)中，退火的溫度為300°C?500°C，退火時間3h?5h，退火完成后自然冷卻到室溫。
[0019]優選的是，所述成型模具的截面呈圓形、矩形或扇形。
[0020]優選的是，所述玻璃液的組分為碲酸鹽或類似玻璃。
[0021]本發明還提供了一種中波紅外光纖預制棒，通過上述的制造方法獲得。
[0022]本發明的制造方法，結合模具澆注、模具溫控、酸處理等方式來形成具有微結構的光纖預制棒，根據成型模具的形狀可以制作不同的微孔結構，如圓形、矩形、扇形等結構，形成孔的數量通常可以為ι-?ο個；本發明的制造方法，解決了傳統澆注法無法實現微結構預制棒的制作、套管法需要冷加工和擠壓法對材料要求高的問題。本發明的制造方法，與現有的方法相比，具有靈活、能夠實現多種微結構光纖的制作、對光纖材料要求較低等特點，而且制作工藝相對簡單。
【附圖說明】
[0023]圖1示出了本發明所用模具的結構示意圖。
[0024]圖2示出了本發明中形成微孔結構的示意圖。
[0025]圖3a至圖3c示出了三種本發明預制棒的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明解決的技術問題、采用的技術方案、取得的技術效果易于理解，下面結合具體的附圖，對本發明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0027]參考圖3a至圖3c，光纖預制棒包括預制棒包層31以及形成在預制棒包層31內的通孔32，該通孔32的形狀根據實際需要進行選擇，其可以是圓形、矩形、扇形或本領域技術人員所熟知的其它形狀。
[0028]本發明提供的一種光纖預制棒的制造方法，通過模具成型的方式形成光纖預制棒。參考圖1，所述模具包括底座14、用于成型預制棒的組合模具13，以及位于組合模具13內用于成型通孔32的成型模具12，所述成型模具12具有中空內腔。在本發明一個優選的實施方式中，在所述成型模具12的中空內腔內設置有加熱棒15，以對成型模具12進行預熱；