CN110981180B - 一种单模光纤预制棒的制备装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单模光纤预制棒的制备装置及方法，该方法简单实用，可以获得芯径尺寸稳定一致的单模光纤预制棒。该装置包括包层坩埚、芯棒坩埚、导引棒以及引导机构；芯棒坩埚、包层坩埚以及引导机构自上而下依次放置；芯棒坩埚和包层坩埚保持同轴；导引棒自上而下依次穿过芯棒坩埚、包层坩埚后夹持在引导机构上，在引导机构导引下导引棒可自上而下移动。将熔融的包层玻璃熔液倒入包层坩埚中，接着再将熔融的芯玻璃倒入芯棒坩埚中，然后向下牵引导引棒，则芯玻璃熔液在导引棒的引流下充入包层玻璃芯部，形成具有芯包结构的光纤预制棒。

Description

一种单模光纤预制棒的制备装置及方法
技术领域
本发明属于光电功能材料领域，具体涉及一种单模光纤预制棒的制备装置及方法。
背景技术
单模光纤具有光束质量好、信号畸变小的特点，因此在光纤通信和长距离信号传输领域具有重要应用。另外由于单模光纤具有小的纤芯直径，易于获得高的能量密度，因此在拉曼光纤激光器、信号调制器、全光开关等非线性光学领域中也具有广阔的应用前景。
目前拉制光纤用的光纤预制棒通常是在包层棒状材料上打孔，然后将高折射率的芯棒插入孔中，形成具有芯包结构的光纤预制棒。但是由于单模光纤的纤芯较细，对应预制棒中的芯棒孔径较小(一般小于2mm)，而传统打孔法难以获得直径小于2mm的微孔。且打孔法制备的孔的内表面通常光洁度较差，影响光纤的光学性能。
另外，中国专利，专利申请号为：200310108614.3中提到了一种吸注法制备光纤预制棒。但该方法在制备单模光纤预制棒时也存在以下几点问题：
1.该方法制备的预制棒，纤芯尺寸满足单模条件的有效部位集中在锥尖位置，有效部位尺寸极其有限，材料利用率很低；
2.满足单模条件处的纤芯棒的形状呈锥形，导致制备的光纤的纤芯均匀性差，影响光纤的光学性能；
3.吸注法制备预制棒的工艺稳定性和重现性较差。
发明内容
为了解决现有打孔法制备光纤预制棒时难以获取微孔，以及吸注法制备光纤预制棒时材料利用率很低、制备的光纤的纤芯均匀性差、工艺稳定性和重现性较差的问题，本发明提出了一种单模光纤预制棒的制备装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
本发明提供了一种制备单模光纤预制棒的装置，包括一个包层坩埚、一个芯棒坩埚、导引棒以及引导机构；
芯棒坩埚、包层坩埚以及引导机构自上而下依次放置；
芯棒坩埚和包层坩埚保持同轴；
导引棒自上而下依次穿过芯棒坩埚、包层坩埚后夹持在引导机构上，在引导机构导引下导引棒可自上而下移动。
进一步地，上述芯棒坩埚的底部呈锥形。
进一步地，上述引导机构为一对引导轮，两个引导轮之间的间隙与导引棒的直径相适配。
进一步地，上述导引棒表面进行磨砂或刻槽处理，以提高引流效果。
进一步地，上述导引棒为石英材料制作。
基于对上述装置结构的描述，现对采用该装置进行光纤预制棒制备的方法进行介绍：
首先，将熔融的包层玻璃熔液倒入包层坩埚中；
接着，再将熔融的芯玻璃熔液倒入芯棒坩埚中；
然后，采用引导机构向下牵引导引棒，包层玻璃液随导引棒经包层坩埚小孔流出，芯玻璃熔液则在导引棒的引流下逐渐充入包层玻璃芯部，形成具有芯包结构的光纤预制棒。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的单模光纤预制棒的制备装置由包层坩埚、芯棒坩埚、导引棒以及引导机构组成，结构简单、方便实用，易于推广使用。
2、本发明利用导引棒引流的方式进行光纤预制棒的制备，芯玻璃熔液在导引棒的导引下，稳定可控的进入包层玻璃熔液中，形成芯包结构，因此制备的预制棒芯径尺寸一致、可控，工艺重复性高。
附图说明
图1是本发明的引流法制备光纤预制棒的示意图。
附图标记如下：
1-包层坩埚、2-芯棒坩埚、3-导引棒、4-引导机构。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种单模光纤预制棒的制备装置及方法。作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分；再次，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如图1所示，一种制备单模光纤预制棒的装置，包括一个包层坩埚1、一个芯棒坩埚2、导引棒3以及引导机构4；
芯棒坩埚2、包层坩埚1以及引导机构4自上而下依次放置；芯棒坩埚2的底部和包层坩埚1底部均设有小孔，且芯棒坩埚的底部呈锥形，利于芯玻璃溶液向下流出；
芯棒坩埚2和包层坩埚1保持同轴；导引棒3自上而下依次穿过芯棒坩埚2、包层坩埚1的底部小孔后夹持在引导机构4上，在引导机构4导引下导引棒3可自上而下移动。
其中，引导机构4可为一对引导轮，两个引导轮之间的间隙与导引棒的直径相适配，只要导引棒可上下移动，也可采用其他机构来实现；导引棒3采用石英材料制作，并且为了提高引流效果导引棒3表面可进行磨砂或刻槽处理。
根据上述对单模光纤预制棒的制备装置的描述，现具体给出了两个光纤预制棒的具体制备过程：
实施例一：
将成分为60mol％TeO2-20mol％BaO-16mol％ZnO-4mol％ZnF2的玻璃溶液作为包层玻璃溶液；
将成分为60mol％TeO2-20mol％BaO-20mol％ZnO玻璃溶液作为芯棒玻璃溶液；导引棒为直径2mm的石英棒，表面磨砂处理。
首先，将石英棒自上而下依次穿过芯棒坩埚、包层坩埚后并利用引导机构将石英棒夹持住；
接着，将熔融的包层玻璃熔液倒入包层坩埚中，
再将熔融的芯玻璃倒入芯棒坩埚中，然后引导机构开始工作向下牵引石英棒，包层玻璃液随石英棒经包层坩埚小孔流出，芯玻璃熔液则在石英棒的引流下逐渐充入包层玻璃芯部，经冷却退火后得到具有芯包结构的光纤预制棒。
实施例二：
将成分为80mol％TeO2-10mol％ZnF2-10mol％Na2O玻璃熔液作为包层玻璃熔液，将成分为80mol％TeO2-10mol％ZnO-10mol％Na2O玻璃熔液作为芯玻璃熔液。导引棒为直径3mm的石英棒，表面磨砂并刻蚀螺纹沟槽，宽度0.5mm，螺距10mm，4组螺纹均匀嵌套分布。
首先，将石英棒自上而下依次穿过芯棒坩埚、包层坩埚后并利用引导机构将石英棒夹持住；
接着，将熔融的包层玻璃熔液倒入包层坩埚中，
再将熔融的芯玻璃倒入芯棒坩埚中，然后引导机构开始工作向下牵引石英棒，包层玻璃液随石英棒经包层坩埚小孔流出，芯玻璃熔液则在石英棒的引流下逐渐充入包层玻璃芯部，经冷却退火后得到具有芯包结构的光纤预制棒。
最后所应说明的是，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (3)

1.一种单模光纤预制棒的制备装置，包括一个包层坩埚、一个芯棒坩埚，其特征在于：还包括导引棒以及引导机构；所述导引棒的直径为2mm或3mm，且导引棒表面进行磨砂或刻槽处理；
芯棒坩埚、包层坩埚以及引导机构自上而下依次放置；
芯棒坩埚和包层坩埚保持同轴；
导引棒自上而下依次穿过芯棒坩埚、包层坩埚后夹持在引导机构上，在引导机构导引下导引棒可自上而下移动；所述芯棒坩埚的底部呈锥形；
所述引导机构为一对引导轮，两个引导轮之间的间隙与导引棒的直径相适配。
2.根据权利要求1所述的单模光纤预制棒的制备装置，其特征在于：所述导引棒为石英材料制作。
3.一种单模光纤预制棒的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的单模光纤预制棒的制备装置，包括以下步骤：
首先，将熔融的包层玻璃熔液倒入包层坩埚中；
接着，再将熔融的芯玻璃熔液倒入芯棒坩埚中；
然后，采用引导机构向下牵引导引棒，包层玻璃液随导引棒经包层坩埚小孔流出，芯玻璃熔液则在导引棒的引流下逐渐充入包层玻璃芯部，形成具有芯包结构的光纤预制棒。
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FR1496223A (fr) * 1966-08-19 1967-09-29 Saint Gobain Procédé et dispositif pour la fabrication de fibres dites
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