一種玻璃光纖及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玻璃光纖及其制備方法，玻璃光纖包括以下重量份計的原料：二氧化硅10～20份、氧化鈣30～40份、氧化鋁40～50份、氧化鉀30～50份、過氧化鈉60～80份、甲基丙烯酸甲酸50～60份、三氧化二銻20～30份、磷酸二氫銨22～28份、磷酸氫鈣50～60份、磷酸鈣20～60份、磷酸二氫鈣30～45份、磷酸二氫鉀40～55份、煙酸20～55份、鄰苯二甲酸二辛酯30～40份。其制備方法包括以下步驟：稱取60～70%的混合原料，放入鉑金坩堝中加熱，退火處理，得到纖芯預制棒；將剩余的原料完全熔化后攪拌；將光纖預制棒拉制成玻璃光纖。本發(fā)明的玻璃光纖具有優(yōu)良的力學性能和機械性能。
【專利說明】一種玻璃光纖及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖，尤其涉及一種玻璃光纖及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃光纖是二氧化硅做的，因為和玻璃的材料及性質(zhì)類似所以又叫玻璃光纖。迄今為止，國外已有多家公司開發(fā)了商品化的玻璃光纖(主要包括摻鉺碲酸鹽玻璃光纖、摻鉺磷酸鹽光纖、摻鉺鉍酸鹽光纖及摻銩、鐠氟化物光纖等)以及相應的玻璃光纖放大器，稀土摻雜的玻璃光纖近年來在WDM傳輸系統(tǒng)中發(fā)展迅速。玻璃光纖的光譜往往較石英基質(zhì)中更加平坦和寬大；玻璃光纖制備工藝簡單，成本低。碲酸鹽玻璃的組分將直接影響玻璃的形成能力、熱穩(wěn)定性、折射率大小、稀土離子摻雜濃度和稀土離子光譜特性等。熱穩(wěn)定性常常用玻璃的析晶開始溫度Tx和玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg之間的差值△ T大小來衡量，一般用差示掃描量熱儀(DSC)或者差熱分析儀(DTA)來測定。AT越大，表示玻璃光纖拉制時不產(chǎn)生析晶的可操作溫度范圍越廣，其熱穩(wěn)定性越好，反之，AT差值越小，玻璃熱穩(wěn)定性越差，光纖拉制時內(nèi)部易產(chǎn)生析晶。一般而言，ΛΤ>100° C時玻璃的熱穩(wěn)定性較好。采用碲酸鹽玻璃基質(zhì)的摻Er3+光纖或摻Tm3+光纖能使信號在C+L波段(1530~1610nm)或S波段(1420~1520nm)寬帶區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效的放大。國際上一些著名的光纖材料研究單位紛紛將碲酸鹽基質(zhì)的摻鉺或摻銩光纖作為研究重點。
[0003]申請?zhí)枮镃N200910024128的專利公開了一種超大模面積偏磷酸鹽光纖的組成及其制備方法，該偏磷酸鹽光纖包括由一定摩爾百分比的五氧化二磷、氧化鋁、氧化鉀、氧化鋇、氧化鈣、氧化鎂及稀土氧化物組成的纖芯及由一定摩爾百分比的五氧化二磷、氧化鋁、氧化鉀、氧化鋇、氧化鈣及氧化鎂組成的纖芯包層。將制得的纖芯預制棒和包層預制棒進行套接、熔合、表面加工和拉絲處理即可得到該偏磷酸鹽光纖。但是該偏磷酸鹽光纖的性能一般。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種玻璃光纖及其制備方法，折射率大，增益導引和折射率反導引光纖纖芯直徑遠大于普通單模光纖的纖芯直徑，具有優(yōu)良的光學性能。
[0005]一種玻璃光纖，包括以下重量份計的原料:二氧化硅10~20份、氧化鈣30~40份、氧化鋁40~50份、氧化鉀30~50份、過氧化鈉60~80份、甲基丙烯酸甲酸50~60份、三氧化二銻20~30份、磷酸二氫銨22~28份、磷酸氫鈣50~60份、磷酸鈣20~60份、磷酸二氫鈣30~45份、磷酸二氫鉀40~55份、煙酸20~55份、鄰苯二甲酸二辛酯30~40份。
[0006] 作為優(yōu)選，二氧化硅10~18份、氧化鈣30~35份、氧化鋁40~48份、氧化鉀30~48份、過氧化鈉60~70份、甲基丙烯酸甲酸50~55份、三氧化二銻20~25份、磷酸二氫銨22~27份、磷酸氫鈣50~55份、磷酸鈣20~40份、磷酸二氫鈣30~40份、磷酸二氫鉀40~50份、煙酸20~30份、鄰苯二甲酸二辛酯30~35份。[0007]作為優(yōu)選，二氧化硅15份、氧化鈣35份、氧化鋁45份、氧化鉀35份、過氧化鈉70份、甲基丙烯酸甲酸55份、三氧化二銻25份、磷酸二氫銨27份、磷酸氫鈣55份、磷酸鈣40份、磷酸二氫鈣40份、磷酸二氫鉀45份、煙酸30份、鄰苯二甲酸二辛酯35份。
[0008]玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(1)纖芯預制棒制備:將各原料混合均勻后，稱取60~70%的混合原料,放入鉬金i甘禍中加熱，加熱溫度為500~600°C，加熱時間為I~2h，然后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為100~110分鐘；降溫至200~300°C后，將高溫均化的玻璃液澆注于模具內(nèi)，然后進行退火處理，退火溫度為100~150°C，然后降溫至室溫，得到纖芯預制棒；
(2)制備包層預制棒:將剩余的原料放入鉬金坩堝中于500~600°C的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為100~110分鐘；
(3)光纖拉制:將所述的光纖預制棒放置到光纖拉絲機上，降溫至60~80°C，拉制成玻璃光纖。
[0009]作為優(yōu)選，步驟(1)初始的加熱溫度為550~560°C。
[0010]作為優(yōu)選，步驟(2)的熔化溫度為500~550°C。
[0011]本發(fā)明的纖芯折射率nl在1.539~1.579，內(nèi)包層折射率n2在1.543~1.583，外包層折射率n3在1.505~1.545，說明本發(fā)明的玻璃光纖具有優(yōu)良的熱學性能、光學性能、力學性能和機械 性能。
【具體實施方式】
[0012]下面通過具體實施例進一步說明本發(fā)明。
[0013]實施例1
一種玻璃光纖，包括以下重量份計的原料:二氧化硅10份、氧化鈣30份、氧化鋁40份、氧化鉀30份、過氧化鈉60份、甲基丙烯酸甲酸50份、三氧化二銻20份、磷酸二氫銨22份、磷酸氫鈣50份、磷酸鈣20份、磷酸二氫鈣30份、磷酸二氫鉀40份、煙酸20份、鄰苯二甲酸
二辛酯30份。
[0014]上述玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
Cl)纖芯預制棒制備:將各原料混合均勻后，稱取60%的混合原料，放入鉬金坩堝中加熱，加熱溫度為500°C，加熱時間為lh，然后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為100分鐘；降溫至200°C后，將高溫均化的玻璃液澆注于模具內(nèi)，然后進行退火處理，退火溫度為100°C，然后降溫至室溫，得到纖芯預制棒；
(2)制備包層預制棒:將剩余的原料放入鉬金坩堝中于500°C的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為100分鐘；
(3)光纖拉制:將所述的光纖預制棒放置到光纖拉絲機上，降溫至60°C，拉制成玻璃光纖。
[0015]實施例2
一種玻璃光纖，包括以下重量份計的原料:二氧化硅20份、氧化鈣40份、氧化鋁50份、氧化鉀50份、過氧化鈉80份、甲基丙烯酸甲酸60份、三氧化二銻30份、磷酸二氫銨28份、磷酸氫鈣60份、磷酸鈣60份、磷酸二氫鈣45份、磷酸二氫鉀55份、煙酸55份、鄰苯二甲酸
二辛酯40份。[0016]上述玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(O纖芯預制棒制備:將各原料混合均勻后，稱取70%的混合原料，放入鉬金坩堝中加熱，加熱溫度為600°C，加熱時間為2h，然后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為110分鐘；降溫至300°C后，將高溫均化的玻璃液澆注于模具內(nèi)，然后進行退火處理，退火溫度為150°C，然后降溫至室溫，得到纖芯預制棒；
(2)制備包層預制棒:將剩余的原料放入鉬金坩堝中于600°C的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為110分鐘；
(3)光纖拉制:將所述的光纖預制棒放置到光纖拉絲機上，降溫至80°C，拉制成玻璃光纖。
[0017]實施例3
一種玻璃光纖，包括以下重量份計的原料:二氧化硅15份、氧化鈣35份、氧化鋁45份、氧化鉀35份、過氧化鈉70份、甲基丙烯酸甲酸55份、三氧化二銻25份、磷酸二氫銨27份、磷酸氫鈣55份、磷酸鈣40份、磷酸二氫鈣40份、磷酸二氫鉀45份、煙酸30份、鄰苯二甲酸二辛酯35份。
[0018]上述玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(O纖芯預制棒制備:將各原料混合均勻后，稱取65%的混合原料，放入鉬金坩堝中加熱，加熱溫度為550°C，加熱時間為1.5h，然后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為105分鐘；降溫至250°C后，將高溫均化的玻璃液澆注于模具內(nèi)，然后進行退火處理，退火溫度為120°C，然后降溫至室溫，得到纖芯預制棒；
(2)制備包層預制棒:將剩余的原料放入鉬金坩堝中于550°C的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為105分鐘；
(3)光纖拉制:將所述的光纖預制棒放置到光纖拉絲機上，降溫至70°C，拉制成玻璃光纖。
[0019]實施例4
一種玻璃光纖，包括以下重量份計的原料:二氧化硅11份、氧化鈣31份、氧化鋁41份、氧化鉀31份、過氧化鈉61份、甲基丙烯酸甲酸51份、三氧化二銻21份、磷酸二氫銨24份、磷酸氫鈣51份、磷酸鈣21份、磷酸二氫鈣31份、磷酸二氫鉀41份、煙酸21份、鄰苯二甲酸二辛酯31份。
[0020]上述玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(O纖芯預制棒制備:將各原料混合均勻后，稱取61%的混合原料，放入鉬金坩堝中加熱，加熱溫度為510°C，加熱時間為1.lh，然后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為101分鐘；降溫至201°C后，將高溫均化的玻璃液澆注于模具內(nèi)，然后進行退火處理，退火溫度為101°C，然后降溫至室溫，得到纖芯預制棒；
(2)制備包層預制棒:將剩余的原料放入鉬金坩堝中于501°C的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為101分鐘；
(3)光纖拉制:將所述的光纖預制棒放置到光纖拉絲機上，降溫至61°C，拉制成玻璃光纖。
[0021]實施例5
一種玻璃光纖，包括以下重量份計的原料:二氧化硅12份、氧化鈣32份、氧化鋁42份、氧化鉀32份、過氧化鈉62份、甲基丙烯酸甲酸52份、三氧化二銻22份、磷酸二氫銨24份、磷酸氫鈣52份、磷酸鈣22份、磷酸二氫鈣32份、磷酸二氫鉀42份、煙酸22份、鄰苯二甲酸二辛酯32份。
[0022]上述玻璃光纖的制備方法，包括以下步驟:
(O纖芯預制棒制備:將各原料混合均勻后，稱取62%的混合原料，放入鉬金坩堝中加熱，加熱溫度為510°C，加熱時間為1.2h，然后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為103分鐘；降溫至213°C后，將高溫均化的玻璃液澆注于模具內(nèi)，然后進行退火處理，退火溫度為110°C，然后降溫至室溫，得到纖芯預制棒；
(2)制備包層預制棒:將剩余的原料放入鉬金坩堝中于510°C的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為103分鐘；
(3)光纖拉制:將所述的光纖預制棒放置到光纖拉絲機上，降溫至63°C，拉制成玻璃光纖。
[0023]對照例
原料和方法同實施例1，不同的是:原料中不含磷酸二氫銨。
[0024]性能測試:將實施例1~3、對照例制得的玻璃光纖進行性能測試。
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃光纖，其特征在于:包括以下重量份計的原料:二氧化硅10~20份、氧化鈣30~40份、氧化鋁40~50份、氧化鉀30~50份、過氧化鈉60~80份、甲基丙烯酸甲酸50~60份、三氧化二銻20~30份、磷酸二氫銨22~28份、磷酸氫鈣50~60份、磷酸鈣20~60份、磷酸二氫鈣30~45份、磷酸二氫鉀40~55份、煙酸20~55份、鄰苯二甲酸二辛酯30~40份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃光纖，其特征在于:二氧化硅10~18份、氧化鈣30~35份、氧化鋁40~48份、氧化鉀30~48份、過氧化鈉60~70份、甲基丙烯酸甲酸50~55份、三氧化二銻20~25份、磷酸二氫銨22~27份、磷酸氫鈣50~55份、磷酸鈣20~40份、磷酸二氫鈣30~40份、磷酸二氫鉀40~50份、煙酸20~30份、鄰苯二甲酸二辛酯30~35份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃光纖，其特征在于:二氧化硅15份、氧化鈣35份、氧化鋁45份、氧化鉀35份、過氧化鈉70份、甲基丙烯酸甲酸55份、三氧化二銻25份、磷酸二氫銨27份、磷酸氫鈣55份、磷酸鈣40份、磷酸二氫鈣40份、磷酸二氫鉀45份、煙酸30份、鄰苯二甲酸二辛酯35份。
4.權(quán)利要求1所述的玻璃光纖的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)纖芯預制棒制備:將各原料混合均勻后，稱取60~70%的混合原料,放入鉬金i甘禍中加熱，加熱溫度為500~600°C，加熱時間為I~2h，然后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為100~110分鐘；降溫至200~300°C后，將高溫均化的玻璃液澆注于模具內(nèi)，然后進行退火處理，退火溫度為100~150°C，然后降溫至室溫，得到纖芯預制棒； (2)制備包層預制棒:將剩余的原料放入鉬金坩堝中于500~600°C的硅碳棒電爐中熔化，完全熔化后用鉬金攪拌器進行攪拌，攪拌時間為100~110分鐘； (3)光纖拉制:將所述的光纖預制棒放置到光纖拉絲機上，降溫至60~80°C，拉制成玻璃光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃光纖的制備方法，其特征在于:步驟(1)初始的加熱溫度為 550 ~560 ℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃光纖的制備方法，其特征在于:步驟(2)的熔化溫度為500 ~550℃。
【文檔編號】C03C13/04GK103896494SQ201410085300
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】姚振紅 申請人:蘇州捷德瑞精密機械有限公司