一種后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法，包括腐蝕后光纖粗糙表面的鹽溶液處理和超聲處理。該方法適用于各種類型光纖。為了制備具有光滑的腐蝕光纖表面，本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)單而有效的后處理方法。該方法是通過將HF溶液腐蝕得到粗糙光纖置于鹽溶液中超聲處理完成的，此種后處理方法可以獲得光滑的腐蝕光纖表面。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.將光纖表面的氣泡、溶膠通過簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，該處理對(duì)光纖本身無任何傷害，操作簡(jiǎn)單。2.本發(fā)明增加了超聲波的作用，在超聲的作用下，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成的沉淀可以很好的脫落到溶液中，有效的縮短制備時(shí)間。
【專利說明】一種后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及光纖腐蝕【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及將腐蝕得到的具有粗糙表面光纖進(jìn)行后處理，達(dá)到獲得光滑光纖表面的目的，具體涉及后處理得到光滑腐蝕光纖表面的方法。
技術(shù)背景:
[0002]目前一般采取化學(xué)腐蝕法來控制光纖的直徑，以便進(jìn)行深入的加工。但是，文獻(xiàn)報(bào)道的光纖化學(xué)腐蝕法具有以下缺點(diǎn):重現(xiàn)性不好，腐蝕時(shí)間長(zhǎng)，不易操作，腐蝕后的光纖表面還是有一定粗糙。光纖腐蝕后的反射率受表面粗糙度的影響，光滑的腐蝕表面有較好的界面反射。因此研究獲得光滑的腐蝕光纖表面具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)我們所知，目前還沒有關(guān)于利用簡(jiǎn)單的后處理方法能實(shí)現(xiàn)獲得光滑腐蝕光纖表面的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和問題，提供一種后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法，本發(fā)明的方法是通過將HF溶液腐蝕得到粗糙光纖置于鹽溶液中超聲處理完成的，此種后處理方法可以獲得光滑的腐蝕光纖表面。
[0004]光纖腐蝕主要發(fā)生了以下化學(xué)反應(yīng)(1-4)，光纖表面產(chǎn)生氣泡SiF4和溶膠H2SiF6,腐蝕產(chǎn)物聚集在光纖表面，形成了粗糙的表面，為了除去表面產(chǎn)生的氣泡SiF4和溶膠H2SiF6,將氣泡SiF4和溶膠H2SiF6通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀H4SiO4和Na2SiF6,再通過超聲將沉淀從光纖表面震動(dòng)除去，以合成光滑的光纖表面，相關(guān)原理如反應(yīng)(5)和(6)所示。本發(fā)明的目的是針對(duì)常規(guī)方法腐蝕得到的粗糙腐蝕光纖表面，提供一種有效后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法，且能縮短后處理的時(shí)間。
`[0005]S i02+2H20—Si(OH)4 (I)
[0006]Si (OH) 4+4HF — SiF4 t +4H20 (2)
[0007]3SiF4+2H20 — 2H2SiF6 I (凝膠)+SiO2 (3)
[0008]SiF4+2HF — H2SiF6 I (凝膠)(4)
[0009]SiF4+Na2C03+H20 — H4SiO4 I (沉淀)+Na2SiF6 I (沉淀)+CO2 f (5)
[0010]H2SiF6+Na2C03 — Na2SiF6 I (沉淀)+CO2 t +H2O (6)
[0011]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0012]一種后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于包括有以下步驟:
[0013]I)以普通光纖為原材料，通過質(zhì)量濃度為98.0%的硫酸溶液腐蝕掉光纖表面的涂覆層，得到裸露光纖；
[0014]2)將步驟I)制備的裸露光纖置于摩爾濃度為1.0molじ1的Na2CO3溶液中，超聲處理30s，除去光纖表面混有的H2SO4溶液后取出，再將經(jīng)Na2CO3溶液洗后的光纖置于去離子水中超聲處理30s，除去光纖表面可能混有的Na2CO3 ；
[0015]3)將步驟2)處理后的裸露光纖置于質(zhì)量濃度5.0-60.0%的HF溶液中進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間0.8-11.0h?？刂乒饫w直徑，得到具有粗糙腐蝕表面的光纖；[0016]4)把步驟3)制備的具有粗糙腐蝕表面的光纖置于50.0mL摩爾濃度為0.01-2.0Omolじ1的Na2CO3溶液中，攪拌l_20min后，于溫度20_90°C下超聲處理2_40min ；
[0017]5)將經(jīng)步驟4)處理后具有光滑腐蝕表面的光纖置于去離子水中超聲30s，以除去光纖表面混有的Na2CO3溶液，并將取出的光纖通風(fēng)干燥，即得到具有光滑腐蝕表面的光纖。
[0018]所述光纖為單模光纖、多模光纖的ー種。
[0019]腐蝕光纖的HF溶液質(zhì)量濃度為5.0-40.0%。
[0020]Na2CO3溶液的摩爾濃度為0.05-1.50molじ1。
[0021]經(jīng)HF溶液腐蝕后的光纖和Na2CO3溶液混合后的攪拌時(shí)間為2_15min。
[0022]腐蝕光纖和Na2CO3溶液混合后超聲溫度為30_60°C。
[0023]腐蝕光纖和Na2CO3溶液混合后超聲時(shí)間為5_35min。
[0024]目前有報(bào)道通過調(diào)節(jié)光纖腐蝕溶液的配比來合成光滑的腐蝕光纖表面，也有報(bào)道通過控制反應(yīng)條件來合成光滑的腐蝕光纖表面，但是還沒有關(guān)于利用簡(jiǎn)單的后處理方法能實(shí)現(xiàn)獲得光滑腐蝕光纖表面的報(bào)道，本發(fā)明可以為制備光滑腐蝕光纖表面提供ー個(gè)方法。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1.將光纖表面的氣泡、溶膠通過簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，該處理對(duì)光纖本身無任何傷害，操作簡(jiǎn)單。2.本發(fā)明增加了超聲波的作用，在超聲的作用下，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成的沉淀可以很好的脫落到溶液中，有效的縮短制備時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0025]圖1為本發(fā)明中的不同光纖經(jīng)HF溶液處理后在光學(xué)顯微鏡下所成圖像:(a)是原始光纖圖；(b，c，d)分別是光纖經(jīng)過不同條件化學(xué)腐蝕后的表面形貌圖；(e)和(f)分別是光纖經(jīng)過不同條件化學(xué)腐蝕后腐蝕-未腐蝕接觸面的形貌圖；
[0026]圖2為實(shí)施例1中光纖最后經(jīng)Na2CO3溶液超聲后處理后在光學(xué)顯微鏡下所成圖像:腐蝕后的光纖表面(a)和腐蝕-未腐蝕接觸面(b)。
【具體實(shí)施方式】:
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的說明，但是此說明不會(huì)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0028]后處理得到光滑腐蝕光纖表面的具體步驟如下:
[0029]I)本發(fā)明制備光滑腐蝕光纖表面的裝置包括ー個(gè)放置去離子水的容器，ー個(gè)放置濃硫酸溶液的容器，ー個(gè)放置HF溶液的容器，ー個(gè)放置Na2CO3溶液的容器，一個(gè)超聲波清洗機(jī)。
[0030]2)對(duì)待處理光纖的樹脂外包層進(jìn)行腐蝕處理，具體過程如下:本實(shí)施例中所使用的光纖為單模光纖，光纖直徑為400iim,截取長(zhǎng)度為IOcm單模光纖五段,放入裝有質(zhì)量濃度98.0%的濃硫酸溶液的容器中(濃硫酸液面高度4cm)，靜止腐蝕30min左右，將去除樹脂外包層后的光纖取出。
[0031]3)將Na2CO3溶于去離子水中形成均勻溶液，其中Na2CO3的摩爾濃度為0.01-2.0mol L 1O
[0032]4)將去除樹脂外包層的五段光纖浸沒在裝有摩爾濃度為1.0molじ1的Na2CO3溶液的容器中(Na2CO3溶液液面高度6cm)，超聲處理30s，徹底清洗掉光纖表面上的濃硫酸溶液后取出。再將Na2CO3溶液洗后的光纖置于去離子水中超聲處理30s，除去光纖表面可能混有的Na2CO3。
[0033]5)將步驟4)處理后的五段裸露光纖分別置于質(zhì)量濃度為5.0%、10.0%、20.0%、40.0%、60.0%的HF溶液中進(jìn)行腐蝕，對(duì)應(yīng)的時(shí)間分別為11.0,5.0,2.3、1.2,0.8h，通過調(diào)節(jié)HF溶液的濃度和光纖浸入HF溶液的時(shí)間來有效控制光纖直徑，腐蝕后得到具有粗糙腐蝕表面的光纖，分別對(duì)應(yīng)為圖lb、圖lc、圖1d、圖le、圖1f。
[0034]6)把步驟5)制備的五段具有粗糙腐蝕表面的光纖分別置于0.01molじ1、0.05molじ1、1.0molじ1、1.5molじ1、2.0Omolじ1的Na2CO3溶液中，對(duì)應(yīng)的攪拌時(shí)間分別為lmin、2min、5min、15min、20min 后，再對(duì)應(yīng)的分別在 20°C、30°C、40°C、60°C、90°C下超聲處理對(duì)應(yīng)的2min、5min、20min、35min、40min,即得到具有光滑腐蝕表面的光纖。
[0035]7)將具有光滑腐蝕光纖表面的光纖置于去離子水溶液中超聲30s后取出，以除去光纖表面可能混有的Na2CO3溶液，并將取出的光纖通風(fēng)干燥，干燥時(shí)間為5min,得到具有光滑腐蝕光纖表面的光纖。
[0036]上述實(shí)施例中，待處理的光纖還可以為多模光纖。
[0037]相比原光纖如圖1a所示，光纖經(jīng)過HF化學(xué)腐蝕后形貌如圖lb、圖lc、圖1cU圖le、圖1f所示,光纖表面粗糙如圖lb、圖lc、圖1d所示,光纖腐蝕-未腐蝕接觸界面粗糙圖le、圖1f所示，腐蝕過程中光纖表面產(chǎn)生氣泡SiF4和溶膠H2SiF6,腐蝕產(chǎn)物聚集在光纖表面，形成了粗糙的表面。將腐蝕后的光纖置于1.0molじ1的Na2CO3溶液中，攪拌5min，在40°C下超聲處理20min后，對(duì)處理后的光纖做顯微圖像分析，相應(yīng)的結(jié)果如圖2a、2b所示，腐蝕后的光纖經(jīng)Na2CO3溶液超聲處理20min后，表面十分光滑如圖2a所示，與原始光纖保持一致如圖1a所示，腐蝕-未腐蝕接觸面 也變得十分光滑如圖2b所，完全符合實(shí)驗(yàn)要求。根據(jù)反應(yīng)(5)和(6)，反應(yīng)生成的氣泡SiF4和溶膠H2SiF6通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀H4SiO4和Na2SiF6,超聲擾動(dòng)有助于加快沉淀從光纖表面震動(dòng)除去。此類Na2CO3溶液超聲后處理的方法操作簡(jiǎn)單，獲得的光纖產(chǎn)品質(zhì)量高，適合生產(chǎn)采用。
[0038]上述各實(shí)施例僅適用于說明本發(fā)明，其中實(shí)施方法的步驟都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于包括有以下步驟: 1)以普通光纖為原材料，通過質(zhì)量濃度為98.0%的硫酸溶液腐蝕掉光纖表面的涂覆層，得到裸露光纖； 2)將步驟I)制備的裸露光纖置于摩爾濃度為1.0molじ1的Na2CO3溶液中，超聲處理30s，除去光纖表面混有的H2SO4溶液后取出，再將經(jīng)Na2CO3溶液洗后的光纖置于去離子水中超聲處理30s，除去光纖表面可能混有的Na2CO3 ； 3)將步驟2)處理后的裸露光纖置于質(zhì)量濃度5.0-60.0%的HF溶液中進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間0.8-11.0h，得到具有粗糙腐蝕表面的光纖； 4)把步驟3)制備的具有粗糙腐蝕表面的光纖置于50.0mL摩爾濃度為0.01-2.0Omolじ1的Na2CO3溶液中，攪拌l_20min后，于溫度20_90°C下超聲處理2_40min ； 5)將經(jīng)步驟4)處理后具有光滑腐蝕表面的光纖置于去離子水中超聲30s，以除去光纖表面混有的Na2CO3溶液，并將取出的光纖通風(fēng)干燥，即得到具有光滑腐蝕表面的光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后處理制備光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于:所述光纖為單模光纖、多模光纖的ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后處理得到光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于:腐蝕光纖的HF溶液質(zhì)量濃度為5.0-40.0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后處理得到光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于=Na2CO3-液的摩爾濃度為0.05-1.50molじ1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后處理得到光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于:經(jīng)HF溶液腐蝕后的光纖和Na2CO3溶液混合后的攪拌時(shí)間為2-15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后處理得到光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于:腐蝕光纖和Na2CO3溶液混合后超聲溫度為30-60°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后處理得到光滑腐蝕光纖表面的方法，其特征在于:腐蝕光纖和Na2CO3溶液混合后超聲時(shí)間為5-35min。
【文檔編號(hào)】C03C25/68GK103553367SQ201310466021
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】劉銳, 閆大鵬, 李成, 施建宏 申請(qǐng)人:武漢銳科光纖激光器技術(shù)有限責(zé)任公司