CN100406915C - 微结构聚合物光纤制造方法及其装置 - Google Patents

微结构聚合物光纤制造方法及其装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100406915C
CN100406915C CN2004100732472A CN200410073247A CN100406915C CN 100406915 C CN100406915 C CN 100406915C CN 2004100732472 A CN2004100732472 A CN 2004100732472A CN 200410073247 A CN200410073247 A CN 200410073247A CN 100406915 C CN100406915 C CN 100406915C
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro
optical fiber
structural polymer
polymerization
polymer optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2004100732472A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1773312A (zh
Inventor
王丽莉
谭伟
王学忠
赵卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Original Assignee
XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS filed Critical XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority to CN2004100732472A priority Critical patent/CN100406915C/zh
Publication of CN1773312A publication Critical patent/CN1773312A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100406915C publication Critical patent/CN100406915C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种微结构聚合物光纤的制造方法及其装置。本发明的方法包括以下步骤：1)把原料单体在减压下蒸馏。2)将精馏过的单体搅拌、加热启动聚合反应，得到预聚物；3)将预聚物注入聚合塔，在55～80℃之间反应30～40小时后升温至100～120℃，保温4～6小时后，再升温到200℃～240℃；4)挤出：在压力下将预聚物从出棒口中恒速挤出，形成微结构光纤预制棒；5)拉丝：在牵引力的作用下将微结构光纤预制棒直接拉丝；6)收丝。本发明解决了背景技术中的微结构聚合物光纤制造方法存在的无法保持微结构光纤中微孔结构的贯通性和规整性、孔结构产生严重的形变、加工困难且孔的光学质量很难保证的技术问题。

Description

微结构聚合物光纤制造方法及其装置
一、技术领域
本发明涉及一种微结构聚合物光纤的制造方法及其装置。
二、背景技术
目前，已经研究出一种微结构聚合物光纤(MPOF)，该微结构聚合物光纤包括有由透明性聚合物材料制成的包层和芯，在包层中沿着光纤长度上掩埋有微孔阵列，这些微孔横向排列成周期性阵列，并填充折射率比包层区部分更低的材料，微孔中一般填充空气，该微结构聚合物光纤的芯是打断包层周期性结构的透明区，既可以是空气也可以是透明性聚合物，芯直径大约为数微米到数十微米，整个光纤的端面宽度大约在数十到数百微米，微孔直径一般在1-3个微米，孔间距在3-10个微米。
由于聚合物材料的特性，微结构聚合物光纤的制作方法灵活多样，从原理上说，传统的热塑性塑料的加工方法同样适合于微结构聚合物光纤的制造，但是却无法保持微结构聚合物光纤中微孔结构的贯通性和规整性。
从目前的报道来看，微结构光纤(石英或聚合物)主要是通过毛细管堆积-热拉伸法制造。这种方法的最大缺点是：由于预制棒是由毛细管堆积而成，其力学结构不稳定，所以在热拉伸过程中设计的孔结构产生严重的形变，导致设计的光纤微结构与制得的光纤微结构偏差一般在20％左右。
国外报道了一种制造微结构聚合物光纤的方法，是利用计算机控制的精密钻孔机床，把传统聚合物光纤预制棒进行端面钻孔，得到“蜂窝”状预制棒，再把这种预制棒进行加热拉伸来制造微结构聚合物光纤。这样的预制棒力学结构稳定，热拉伸后设计的微孔结构能较好保持。但是利用这种方法制作预制棒的棒长有限，因此不可能制造很长的光纤，并且加工困难，孔的光学质量也很难保证。
三、发明内容
本发明解决了背景技术中的微结构聚合物光纤制造方法存在的无法保持微结构光纤中微孔结构的贯通性和规整性、孔结构产生严重的形变、加工困难且孔的光学质量很难保证的技术问题。
本发明的技术解决方案是：一种微结构聚合物光纤制造的新方法，该方法包括以下步骤：
1)单体精馏：把原料单体在减压下蒸馏；
2)预聚：将精馏过的单体以1000～2000rpm/min的速度下搅拌、加热启动聚合反应，温度控制在60～80℃，反应约2～5小时左右，得到预聚物；
3)聚合：将预聚物注入聚合塔，在55～80℃之间反应30～40小时后升温至100～120℃，保温4～6小时后，再升温到200℃～240℃；
4)挤出：在压力下将预聚物从具有微结构光纤特征的周期性分布的通孔结构的出棒口中恒速挤出，形成微结构光纤预制棒；
5)保温：将微结构光纤预制棒的温度保持在170-190℃，再进行拉丝。
6)拉丝：在牵引力的作用下将微结构光纤预制棒直接拉丝；
7)收丝。
上述步骤4)中的出棒口的结构为：其包括有按微结构光纤特征周期性分布的小孔11，在每个小孔11上均放置了“子弹型”细棒4，小孔11间由骨架12固定，其余部分为空心。
上述步骤3)中，在聚合前，先将预聚物注入聚合塔，在真空状态下保持约2～3小时后再进行聚合。
上述步骤4)中，挤出的压力为螺旋推进器施加的压力或氮气的压力。
一种应用上述的微结构聚合物光纤制造方法的制造装置，其特殊之处在于：该装置包括聚合塔1、出棒口5、保温塔6、牵引装置7和收丝装置10，出棒口5设置在聚合塔1下方，在出棒口5下方设置有保温塔6，保温塔6外设置有牵引装置7和收丝装置10。
上述出棒口5中设置有按微结构光纤特征周期性分布的小孔11，每个小孔11上均放置了“子弹型”细棒4，小孔11间由骨架12固定，其余部分为空心。
上述保温塔6下方还设置有丝径监控装置8。
上述聚合塔1内设置有螺旋推进器2或氮气推进的活塞。
本发明具有以下优点：
1、本发明在传统的聚合物光纤本体聚合直接拉丝的生产工艺上做了改进，把出丝口改造成微结构聚合物光纤预制棒的出棒口，将传统聚合物光纤的生产工艺应用在微结构聚合物光纤的生产上，保持了高速制作的优点，简化了光子晶体光纤的堆积热拉伸工艺，克服了钻孔法只能制作有限长度光纤的缺点，实现高质量微结构聚合物光纤的大规模生产。
2、本发明比传统的毛细管堆积-热拉伸方法制作的微结构聚合物光纤光学结构更接近所设计的结构。
3、本发明的出棒口可以根据光学设计的需求，自由摆放“子弹型”金属细棒的位置和几何形状，从而得到各种不同的光纤断面结构，而不同端面结构的微结构光纤又具有不同的性能和用途。
4、本发明的方法及其装置适用于任何热塑性光学聚合物单体作为微结构聚合物光纤生产的材料。
5、由于本发明以单体为原料，精馏、预聚，聚合，拉丝在同一系统内按流水线进行，引入非固有损耗(灰尘杂质等)机会极小。
四、附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为本发明的出棒口结构示意图；
图3为本发明的“子弹型”细棒结构示意图；
图4、5分别本发明出棒口结构与微结构聚合物光纤端面的关系对应图。
五、具体实施方式
本发明的方法具体步骤如下：
1)单体精馏：把原料单体在减压下蒸馏；
2)预聚：将精馏过的单体以1000～2000rpm/min的速度下搅拌、加热启动聚合反应，温度控制在60～80℃，反应约2～5小时左右，得到分子量在数百到数千的预聚物；
3)聚合：将预聚物注入聚合塔，在真空状态下保持约2～3小时后进行聚合反应，聚合反应在55～80℃之间反应30～40小时后升温至100～120℃，保温4～6小时后，再升温到200℃～240℃；
4)挤出：在螺旋推进器或氮气的压力下将预聚物从具有微结构光纤特征的周期性分布的通孔结构的出棒口中恒速挤出，形成微结构光纤预制棒；
5)保温：将微结构光纤预制棒的温度保持在170-190℃；
6)拉丝：在牵引力的作用下将热的微结构光纤预制棒直接拉丝；
7)收丝。
本发明的方法适用于任何热塑性光学聚合物，其中的聚合塔为任何具有加热能力的容器。
参见图1本发明包括聚合塔1、出棒口5、保温塔6、牵引装置7、丝径监控装置8和收丝装置10，聚合塔1内设置有螺旋推进器2或氮气推进的活塞，出棒口5设置在聚合塔1下方，在出棒口5下方设置有保温塔6，保温塔6外设置有牵引装置7和收丝装置10。
参见图2、3，本发明的出棒口5中设置有按微结构光纤特征周期性分布的小孔11，小孔11间由骨架12固定，其余部分为空心。在出棒口5的小孔11上均放置了“子弹型”细棒4，用以形成光纤包层中的孔结构。
参见图4、5，出棒口5可以根据需求设计成各种不同的结构，这些不同的出棒口5结构可以制出不同性能的微结构聚合物光纤。
本发明的装置工作时，首先在聚合塔1中加入预聚物3，经完全聚合后，加热到聚合物的融化温度，聚合物完全融化后，在螺旋推进器2(或是氮气推动活塞)的推动下，聚合物缓慢从出棒口5中挤出。聚合物挤出出棒口5以后，直接送入恒温塔6，形成具有周期性空孔结构的微结构光纤预制棒，微结构光纤预制棒在牵引装置7的作用下被拉伸，得到微结构光纤9，再由收丝装置10进行收丝。

Claims (8)

1.一种微结构聚合物光纤制造方法，该方法包括以下步骤：
1)单体精馏：把原料单体在减压下蒸馏；
2)预聚：将精馏过的单体以1000～2000rpm/min的速度下搅拌、加热启动聚合反应，温度控制在60～80℃，反应约2～5小时左右，得到预聚物；
3)聚合：将预聚物注入聚合塔，在55～80℃之间反应30～40小时后升温至100～120℃，保温4～6小时后，再升温到200℃～240℃；
4)挤出：在压力下将预聚物从具有微结构光纤特征的周期性分布的通孔结构的出棒口中恒速挤出，形成微结构光纤预制棒；
5)保温：将微结构光纤预制棒的温度保持在170-190℃，再进行拉丝；
6)拉丝：在牵引力的作用下将微结构光纤预制棒直接拉丝；
7)收丝。
2.根据权利要求1所述的微结构聚合物光纤制造方法，其特征在于：所述步骤4)中的出棒口的结构为：其包括有按微结构光纤特征周期性分布的小孔(11)，在每个小孔(11)上均放置了“子弹型”细棒(4)，小孔(11)间由骨架(12)固定，其余部分为空心。
3.根据权利要求1或2所述的微结构聚合物光纤制造方法，其特征在于：所述步骤3)中，在聚合前，先将预聚物注入聚合塔，在真空状态下保持约2～3小时后再进行聚合。
4.根据权利要求3所述的微结构聚合物光纤制造方法，其特征在于：所述步骤4)中，挤出的压力为螺旋推进器施加的压力或氮气的压力。
5.一种应用权利要求1所述的微结构聚合物光纤制造方法的制造装置，其特征在于：该装置包括聚合塔(1)、出棒口(5)、保温塔(6)、牵引装置(7)和收丝装置(10)，所述出棒口(5)设置在聚合塔(1)下方，在出棒口(5)下方设置有保温塔(6)，保温塔(6)外设置有牵引装置(7)和收丝装置(10)。
6.根据权利要求5所述的微结构聚合物光纤制造装置，其特征在于：所述出棒口(5)中设置有按微结构光纤特征周期性分布的小孔(11)，每个小孔(11)上均放置了“子弹型”细棒(4)，小孔(11)间由骨架(12)固定，其余部分为空心。
7.根据权利要求6所述的微结构聚合物光纤制造装置，其特征在于：所述保温塔(6)下方还设置有丝径监控装置(8)。
8.根据权利要求7所述的微结构聚合物光纤制造装置，其特征在于：所述聚合塔(1)内设置有螺旋推进器(2)或氮气推进的活塞。
CN2004100732472A 2004-11-10 2004-11-10 微结构聚合物光纤制造方法及其装置 Expired - Fee Related CN100406915C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2004100732472A CN100406915C (zh) 2004-11-10 2004-11-10 微结构聚合物光纤制造方法及其装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2004100732472A CN100406915C (zh) 2004-11-10 2004-11-10 微结构聚合物光纤制造方法及其装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1773312A CN1773312A (zh) 2006-05-17
CN100406915C true CN100406915C (zh) 2008-07-30

Family

ID=36760372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2004100732472A Expired - Fee Related CN100406915C (zh) 2004-11-10 2004-11-10 微结构聚合物光纤制造方法及其装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100406915C (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112341183A (zh) * 2020-11-09 2021-02-09 新沂市锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 一种激光照明的荧光复合陶瓷光纤的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003009026A1 (en) * 2001-07-20 2003-01-30 The University Of Sydney Constructing preforms from capillaries and canes
WO2003078339A1 (en) * 2002-03-13 2003-09-25 University Of Southampton Fabrication of microstructured optical fibre
WO2003086738A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-23 Pirelli & C. S.P.A. Process for manufacturing a micro-structured optical fibre
WO2004046777A1 (en) * 2002-11-21 2004-06-03 Cactus Fiber Pty Ltd Microstructured polymer signal guiding element
CN1534321A (zh) * 2003-03-31 2004-10-06 燕山大学 塑料（聚合物）光子晶体光纤的连续制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003009026A1 (en) * 2001-07-20 2003-01-30 The University Of Sydney Constructing preforms from capillaries and canes
WO2003078339A1 (en) * 2002-03-13 2003-09-25 University Of Southampton Fabrication of microstructured optical fibre
WO2003086738A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-23 Pirelli & C. S.P.A. Process for manufacturing a micro-structured optical fibre
WO2004046777A1 (en) * 2002-11-21 2004-06-03 Cactus Fiber Pty Ltd Microstructured polymer signal guiding element
CN1534321A (zh) * 2003-03-31 2004-10-06 燕山大学 塑料（聚合物）光子晶体光纤的连续制造方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fabrication of microstructured polymer optical fibres. Geoff Barton，Martijn A. van Eijkelenborg，Geoffrey Henry，Maryanne C.J. Large，Joseph Zagari.Optical Fiber Technology,Vol.10 No.4. 2004 *
Recent progress in microstructured polymer opticalfibre fabrication and characterisation. Martijn A. van Eijkelenborg，Alexander Argyros，GeoffBarton，Ian M. Bassett，Matthew Fellew，GeoffreyHenry，Nader A. Issa，Maryanne C. J. Large，StevenManos，Whayne Padden，Leon Poladian，JosephZagari.Optical Fiber Technology,Vol.9 No.4. 2003 *
聚合物光子晶体光纤. 刘晓东，宋昭远，倪正华，刘兆伦，侯蓝田.光通信技术，第7期. 2004 *
聚合物光子晶体光纤研究进展. 王应德，薛金根，蓝新艳，张杰.全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集. 2003 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1773312A (zh) 2006-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102531377B (zh) 一种用于制备硫系玻璃微结构光纤预制棒的设备及方法
JP2022530426A (ja) 反共振中空コアファイバ、そのためのプリフォームおよび製作方法
CN104062704A (zh) 用于产生和传输涡旋光束的微结构光纤
CN103466933A (zh) 叠加法挤制硫系玻璃光纤预制棒的挤压装置及方法
KR20030026336A (ko) 압출 다이를 이용한 플라스틱 광섬유의 제조방법
CN110683753B (zh) 一种多材料多结构中红外光纤的低成本批量制备方法及系统
CN100406915C (zh) 微结构聚合物光纤制造方法及其装置
Liao et al. Tellurite photonic nanostructured fiber
Mahdiraji et al. Multicore flat fiber: a new fabrication technique
CN1543581A (zh) 光纤预制件制造方法
CN105347664B (zh) 一种基于3d打印技术的光纤预制棒制作方法
WO2004046777A1 (en) Microstructured polymer signal guiding element
CN113087384B (zh) 一种锥形玻璃光纤的简易制备方法
CN204613442U (zh) 微结构锯齿形空芯光纤
CN102320733B (zh) 光子晶体光纤预制棒制造光子晶体光纤的方法
CN202430121U (zh) 一种用于制备硫系玻璃微结构光纤预制棒的真空挤压机
CN2769023Y (zh) 聚合物光子晶体光纤预制棒模具
CN104529151B (zh) 一种光纤预制棒的制备方法及制备设备
CN104865633A (zh) 微结构锯齿形空芯光纤
CN114834077A (zh) 轻质绝缘复合芯体棒及其制备方法
CN101204846A (zh) 大尺寸多孔聚合物光纤预制棒的生产方法
EP0274829A2 (en) Method of forming a fiber reinforced inorganic composite
CN1410788A (zh) 双包层塑料放大器光纤
CN114355504B (zh) 一种半导体芯纤维的制备方法
JPH08157227A (ja) キャピラリの製造方法およびキャピラリ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080730

Termination date: 20151110

EXPY Termination of patent right or utility model