CN103135162A - 一种金刚石光纤及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚石光纤及其制造方法，该光纤一种金刚石光纤，包括空心导管，空心导管的内壁上镀覆有金刚石薄膜，金刚石薄膜的厚度在1纳米至10毫米之间；其制造方法包括以下步骤：1)将空心导管的内表面经酸腐蚀后用纯水冲洗并干燥处理；2)在空心导管中通入甲烷和氢气，并用射频或微波装置处理使空心导管内腔形成等离子体，则空心导管内壁将沉积有金刚石薄膜；3)将沉积有金刚石薄膜的空心导管置于密闭容器并在温度小于800摄氏度的温度条件下持续加热5分钟以上，取出即为成品。本发明通过在空心导管内壁镀覆金刚石薄膜而制成，其透射波长可以从紫外到远红外波段，可传输较高功率的激光，并有一定的弯曲性，具有较高的推广价值。

Description

一种金刚石光纤及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种光纤及制作方法，尤其是涉及一种以金刚石材料为纤芯的金刚石光纤及其制作方法。

背景技术

金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，可用于工具、光学窗口和装饰等领域。特别是在光学领域，其从紫外到远红外波长的光信号均有良好的透过率，且具有较高的激光损伤阈值，是不可多得的光学材料。二氧化碳激光器的波长为10.6微米，由于输出功率大，在工业、医疗等领域具有较好的应用前景，但现有的晶体光纤或空心光纤均不能长时间传输大于50瓦的10.6微米的激光。从而限制了大功率二氧化碳激光器的应用。另一方面，光纤光谱仪是新近发展来的一种光谱仪，具有体积小、重量轻，其采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。但由于现有的光纤传输的波长范围的限制，该光纤光谱仪的监测范围只能从紫外到近红外的波段，光纤性能是其限制因素之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种金刚石光纤及其制作方法，通过在空心导管内壁镀覆金刚石薄膜而制成，其透射波长可以从紫外到远红外波段，可传输较高功率的激光，并有一定的弯曲性，具有较高的推广价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种金刚石光纤，其特征在于：包括空心导管，所述空心导管的内壁上镀覆有金刚石薄膜，所述金刚石薄膜的厚度在1纳米至10毫米之间。

上述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述空心导管中心的通孔为通孔。

上述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述金刚石薄膜的数量为两层。

上述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述空心导管为非金属空心导管。

上述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述空心导管为石英玻璃空心导管。

本发明的另一目的是提供一种金刚石光纤的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将空心导管的内表面经酸腐蚀后用纯水冲洗并干燥处理；

2)在空心导管中通入甲烷和氢气，并用射频或微波装置处理使空心导管内腔形成等离子体，则空心导管内壁将沉积有金刚石薄膜；

3)将沉积有金刚石薄膜的空心导管置于密闭容器并在温度小于800摄氏度的温度条件下持续加热5分钟以上，取出即为成品。

上述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：在上述步骤3)后，还包括将沉积有金刚石薄膜的空心导管的一端封闭，另一端与抽真空设备连接并使空心导管呈现负压，同时对空心导管加热，使空心导管塌缩为实心导管的步骤。

上述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：在上述步骤2)中，在空心导管1内同时通入惰性气体。

上述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：在上述步骤3)中，在密闭容器内同时通入惰性气体。

上述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：所述惰性气体为氦气、氩气、氖气或氪气。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、充分利用了金刚石晶体的高透光率和宽的波长透过范围制作的金刚石光纤，可以传输高功率的激光，特别是中红外和远红外的激光，如二氧化碳激光器输出的高功率10.6微米的激光。

2、在光纤光谱仪中采用本发明的金刚石光纤可以扩展输入的光信号的波长，有助于扩展光纤光谱仪的监测范围。

综上所述，本发明得金刚石光纤结构简单、设计合理、加工制作方便、可透过波长宽、透过率高，适于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明第一种具体实施方式的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明第二种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-空心导管；    2-金刚石薄膜；    3-通孔。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，一种金刚石光纤，包括空心导管1，所述空心导管1的内壁上镀覆有金刚石薄膜2，所述金刚石薄膜2的厚度在1纳米至10毫米之间。金刚石薄膜可以为类金刚石薄膜；光信号可以通过金刚石薄膜2以及空心导管1的通孔3传输，具有可透过波长宽、透过率高的特点。

如图1和图2所示，所述空心导管1中心的通孔为通孔3。

本实施例中，所述空心导管1为非金属空心导管，如采用硅材料、金属材料、金属合金材料、高分子材料、陶瓷材料或玻璃材料；非金属材料可以是单晶硅等材料。

优选的，将所述的内壁镀覆有金刚石薄膜2的空心导管1是经过抽真空加热塌缩后为实心的导管。

本实施例中，所述空心导管1为石英玻璃空心导管。

本实施例中，金刚石光纤的制作方法包括以下步骤：

1)将空心导管1的内表面经酸腐蚀后用纯水冲洗并干燥处理。

2)在空心导管1中通入甲烷和氢气，并用射频或微波装置处理使空心导管1内腔形成等离子体，则空心导管1内壁将沉积有金刚石薄膜2。

3)将沉积有金刚石薄膜2的空心导管1置于密闭容器并在温度小于800摄氏度的温度条件下持续加热5分钟以上，取出即为成品。

优选的，在上述步骤3)后，还包括将沉积有金刚石薄膜2的空心导管1的一端封闭，另一端与抽真空设备连接并使空心导管1呈现负压，同时对空心导管1加热，使空心导管1塌缩为实心导管的步骤。

优选的，在上述步骤2)中，在空心导管1内同时通入惰性气体。

优选的，在上述步骤3)中，在密闭容器内同时通入惰性气体。

优选的，所述惰性气体为氦气、氩气、氖气或氪气。

实施例2

如图3所示，本实施例中与实施例1不同的是：所述金刚石薄膜2的数量为两层。

本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金刚石光纤，其特征在于：包括空心导管(1)，所述空心导管(1)的内壁上镀覆有金刚石薄膜(2)，所述金刚石薄膜(2)的厚度在1纳米至10毫米之间。

2.按照权利要求1所述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述空心导管(1)中心的通孔为通孔(3)。

3.按照权利要求1或2所述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述金刚石薄膜(2)的数量为两层。

4.按照权利要求1或2所述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述空心导管(1)为非金属空心导管。

5.按照权利要求4所述的一种金刚石光纤，其特征在于：所述空心导管(1)为石英玻璃空心导管。

6.一种按照权利要求1所述金刚石光纤的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将空心导管(1)的内表面经酸腐蚀后用纯水冲洗并干燥处理；

2)在空心导管(1)中通入甲烷和氢气，并用射频或微波装置处理使空心导管(1)内腔形成等离子体，则空心导管(1)内壁将沉积有金刚石薄膜(2)；

3)将沉积有金刚石薄膜(2)的空心导管(1)置于密闭容器并在温度小于800摄氏度的温度条件下持续加热5分钟以上，取出即为成品。

7.按照权利要求6所述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：在上述步骤3)后，还包括将沉积有金刚石薄膜(2)的空心导管(1)的一端封闭，另一端与抽真空设备连接并使空心导管(1)呈现负压，同时对空心导管(1)加热，使空心导管(1)塌缩为实心导管的步骤。

8.按照权利要求6或7所述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：在上述步骤2)中，在空心导管1内同时通入惰性气体。

9.按照权利要求8所述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：在上述步骤3)中，在密闭容器内同时通入惰性气体。

10.按照权利要求9所述金刚石光纤的制作方法，其特征在于：所述惰性气体为氦气、氩气、氖气或氪气。

Images