一種光纖預(yù)制棒的制造方法及中波紅外光纖預(yù)制棒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種光纖制作領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種特種光纖預(yù)制棒的制作方法；本發(fā)明還涉及一種中波紅外光纖預(yù)制棒。
【背景技術(shù)】
[0002]目前制作光纖預(yù)制棒的方法有:MCVD(改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積)、PCVD (等離子化學(xué)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(xué)反應(yīng)原理實現(xiàn)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(yù)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(yù)制棒。專利CN200410051091.8提出了一種利用澆注法制作預(yù)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(yù)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(yù)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(xiàn)了預(yù)制棒澆注過程中操作的可調(diào)性和靈活性，并且提高了預(yù)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(tǒng)的澆注法更難以制作微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)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(zhuǎn)法將預(yù)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(yù)制棒制作過程較為復(fù)雜，而且多組分紅外玻璃的膨脹系數(shù)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(xì)管，再采用包層管拼堆的方法是能夠制作成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)光纖的。專利CN201310511894.6提出用制作的套管拉細(xì)后制成毛細(xì)管，再采用拼堆的方法。利用拼堆方法能夠?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。同前所述材料的固有特性造成制作毛細(xì)管時制作困難，拉絲過程毛細(xì)管的狀態(tài)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(tài)下，受到壓力作用后擠壓成所需要的形狀預(yù)制棒。模具的形狀決定了預(yù)制棒的形狀，這種方法是制作微結(jié)構(gòu)光纖的最為合適的方法。目前英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心、澳大利亞阿德雷德大學(xué)采用了這種方法制作微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的光纖預(yù)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(xiàn)析晶，無法制作高透明度的光纖預(yù)制棒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有的澆注法難以制作微結(jié)構(gòu)紅外光纖預(yù)制棒、套管法工藝復(fù)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(yù)制棒的制造方法。
[0008]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種光纖預(yù)制棒的制造方法，包括以下步驟:
[0009]a)將玻璃液澆注在預(yù)熱的模具中，所述模具包括用于成型預(yù)制棒的組合模具，以及位于組合模具內(nèi)用于成型通孔的成型模具，所述成型模具具有中空內(nèi)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(yù)制棒包層，并在成型模具的區(qū)域形成預(yù)制棒的通孔；
[0010]b)將位于預(yù)制棒外側(cè)的組合模具拆除；
[0011]c)將預(yù)制棒連同成型模具進(jìn)行退火；
[0012]d)在成型模具的中空內(nèi)腔中注入酸液，以將成型模具腐蝕掉，形成具有微結(jié)構(gòu)的預(yù)制棒。
[0013]優(yōu)選的是，所述步驟a)中，在所述成型模具的中空內(nèi)腔中設(shè)置有加熱棒。
[0014]優(yōu)選的是，所述加熱棒的溫度為100°C?600°C。
[0015]優(yōu)選的是，所述步驟a)中，在所述組合模具的外側(cè)設(shè)置有包裹所述組合模具的加熱裝置。
[0016]優(yōu)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(yōu)選的是，在所述步驟d)之后，還包括對預(yù)制棒水洗以及酒精清洗、烘干的步驟。
[0018]優(yōu)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(yōu)選的是，所述成型模具的截面呈圓形、矩形或扇形。
[0020]優(yōu)選的是，所述玻璃液的組分為碲酸鹽或類似玻璃。
[0021]本發(fā)明還提供了一種中波紅外光纖預(yù)制棒，通過上述的制造方法獲得。
[0022]本發(fā)明的制造方法，結(jié)合模具澆注、模具溫控、酸處理等方式來形成具有微結(jié)構(gòu)的光纖預(yù)制棒，根據(jù)成型模具的形狀可以制作不同的微孔結(jié)構(gòu)，如圓形、矩形、扇形等結(jié)構(gòu)，形成孔的數(shù)量通?？梢詾棣??ο個；本發(fā)明的制造方法，解決了傳統(tǒng)澆注法無法實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)預(yù)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(fā)明的制造方法，與現(xiàn)有的方法相比，具有靈活、能夠?qū)崿F(xiàn)多種微結(jié)構(gòu)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(fā)明所用模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2示出了本發(fā)明中形成微孔結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025]圖3a至圖3c示出了三種本發(fā)明預(yù)制棒的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案、取得的技術(shù)效果易于理解，下面結(jié)合具體的附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明。
[0027]參考圖3a至圖3c，光纖預(yù)制棒包括預(yù)制棒包層31以及形成在預(yù)制棒包層31內(nèi)的通孔32，該通孔32的形狀根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，其可以是圓形、矩形、扇形或本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它形狀。
[0028]本發(fā)明提供的一種光纖預(yù)制棒的制造方法，通過模具成型的方式形成光纖預(yù)制棒。參考圖1，所述模具包括底座14、用于成型預(yù)制棒的組合模具13，以及位于組合模具13內(nèi)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(nèi)腔。在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式中，在所述成型模具12的中空內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有加熱棒15，以對成型模具12進(jìn)行預(yù)熱；