CN111061006B - 一种聚合物侧光光纤及其制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式涉及光纤光缆制造领域，特别涉及一种聚合物侧光光纤及其制备装置与制备方法。本发明实施例提供了一种聚合物侧光光纤及其制备装置，其中，聚合物侧光光纤的芯层材料中包括散射粒子，利用光的散射和全反射原理，使投射到该散射粒子上的光线进行米散射或几何光学散射，使投射到光纤芯层和包层界面上的光线进行折射或全反射，从而扩大光纤的发光面积，同时使光纤散射出的光线更加柔和。通过本发明实施例提供的聚合物侧光光纤的制备装置和制备方法能够一次性生产多根聚合物侧光光纤，实现聚合物侧光光纤的产业化生产，制备出通体发光性能更优异的侧光光纤，从而满足不同行业对侧光光纤日益增长的市场需求。

Description

一种聚合物侧光光纤及其制备装置

技术领域

本发明实施方式涉及光纤、光缆制造领域，特别是涉及一种聚合物侧光光纤及其制备装置。

背景技术

塑料光纤(Plastic Optical Fiber，POF)，也称聚合物光纤或高聚物光纤，主要由高折射率的透明塑料芯层与低折射率的透明塑料包层构成。塑料光纤克服了传统玻璃光纤质脆、易断裂的缺陷，同时具有质轻、抗震且抗电磁干扰等优势，广泛应用于光纤传感器、工业控制和全光网络等领域。

按照光传播的方式，塑料光纤通常分为端面发光光纤和侧光光纤。端面发光光纤是将入射光从光纤的一个端面输入，另一个端面输出。而侧光光纤是将光从光纤的侧面沿着光纤侧面的不同方向散射出去，具有通体发光的效果。侧光光纤也叫通体发光光纤或侧面发光光纤，常用于照明装饰领域。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中，聚合物侧光光纤的生产工艺繁琐，且其发光角度和发光亮度难以掌控，存在透光性较差且无法均匀出光的问题。

发明内容

为了克服现有聚合物侧光光纤存在的透光性较差，无法均匀出光且生产工艺繁琐的问题，本发明主要解决的技术问题是提供一种聚合物侧光光纤及其制备装置，通过纤芯中加入的散射粒子将光纤中的光从光纤的侧面均匀地散射出去。

为了解决上述技术问题，本发明实施方式公开了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种聚合物侧光光纤，所述聚合物侧光光纤包括芯层和包层，所述包层设置于所述芯层之外；

所述芯层包括第一聚合物和第一散射粒子，所述第一散射粒子分布于所述第一聚合物中；其中，

所述第一散射粒子用于使投射到所述第一散射粒子上的光进行米散射和/或几何光学散射。

可选的，所述第一散射粒子包括有机纳米微珠光扩散剂。

可选的，所述机纳米微珠光扩散剂包括有机硅树脂光扩散剂、苯乙烯型光扩散剂和压克力型光扩散剂中的至少一种。

可选的，所述第一散射粒子的粒径为50-2000nm。

可选的，所述第一散射粒子的质量遵循以下公式：

m/M＝K˙d/l

其中，m为所述第一散射粒子的质量；

M为所述第一聚合物的质量；

K为数值常量；

d为所述聚合物侧光光纤芯层的直径；

l为所述聚合物侧光光纤的产品发光长度。

可选的，所述包层包括第二聚合物和分布于所述第二聚合物中的第二散射粒子；

所述第二散射粒子用于使投射到所述第二散射粒子上的光进行米散射和/或几何光学散射，所述第二散射粒子与所述第一散射粒子相同或不同。

可选的，所述第一聚合物为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的一种。

可选的，所述第二聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯和氟塑料中的一种。

第二方面，本发明实施例提供一种聚合物侧光光缆，所述聚合物侧光光缆包括保护套和本发明任一实施例提供的聚合物侧光光纤；

所述保护套位于所述包层的外侧。

第三方面，本发明实施例提供了一种聚合物侧光光纤制备装置，所述制备装置用于制备本发明任一实施例提供的聚合物侧光光纤，所述制备装置包括：第一搅拌装置、芯层材料挤出机、包层材料挤出机和共挤模具；

所述第一搅拌装置连接所述芯层材料挤出机，所述第一搅拌装置用于将芯层材料混合均匀，并将所述芯层材料输送至所述芯层材料挤出机；

所述芯层材料挤出机和所述包层材料挤出机分别与所述共挤模具连接。

本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供了一种聚合物侧光光纤及其制备装置，其中，聚合物侧光光纤的芯层材料中包括散射粒子，利用光的散射和全反射原理，使投射到该散射粒子上的光线进行米散射或几何光学散射，使投射到光纤芯层和包层界面上的光线进行折射或全反射，从而扩大光纤的发光面积，同时使光纤散射出的光线更加柔和。通过本发明实施例提供的聚合物侧光光纤的制备装置和制备方法能够一次性生产多根聚合物侧光光纤，实现聚合物侧光光纤的产业化生产，制备出通体发光性能更优异的侧光光纤，从而满足不同行业对侧光光纤日益增长的市场需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本发明实施例提供的一种聚合物侧光光纤的横剖面结构示意图；

图1b是本发明实施例提供的一种聚合物侧光光纤的纵剖面结构示意图；

图2a是本发明实施例提供的另一种聚合物侧光光纤的横剖面结构示意图；

图2b是本发明实施例提供的另一种聚合物侧光光纤的纵剖面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种几何光学散射原理示意图；

图4是本发明实施例提供的一种米散射原理示意图；

图5是本发明实施例提供的一种聚合物侧光光纤的发光原理示意图；

图6是本发明实施例提供的一种聚合物侧光光纤的制备装置示意图；

图7是本发明实施例提供的一种聚合物侧光光纤的生产流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明各个实施例中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

塑料光纤通常由芯层(纤芯)与包层(反射层)组成，现有的端面发光光纤中，光源发出的光线通过光纤的端面进入芯层，并在芯层与包层交界处进行全反射，最终光线从光纤的另一端面射出。为了使塑料光纤达到较佳的通体发光的效果，使光线均匀地从包层的表面射出去，本发明实施例在芯层材料中加入散射粒子，利用了光的散射和全反射原理，使投射到该散射粒子上的光线进行米散射或几何光学散射，使投射到光纤芯层和包层界面上的光线，一部分通过两次折射进入外环境，另一部分进行全反射，继续在光纤中传播，从而实现通体发光，同时使光纤投射出的光线更加柔和。

请参阅图1a至图2b，图1a至图2b是本发明实施例提供的聚合物侧光光纤的结构示意图。本发明实施例中的聚合物侧光光纤可以是实心结构，也可以是空心管状结构。图1a和图1b为实心结构的聚合物侧光光纤结构示意图，其中，包层02设置于所述芯层01的外层，芯层01为实心结构。图2a和图2b为空心管状结构的聚合物侧光光纤的结构示意图。如图2a和图2b所示，聚合物侧光光纤除芯层01和包层02之外，还包括空置的空芯层03。

本发明实施例中的芯层01包括第一聚合物和分布在该第一聚合物中的第一散射粒子。包层02包括第二聚合物。本发明实施例中的第一聚合物可以是聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)中的一种。本发明实施例中的第二聚合物可以是PMMA或氟塑料中的一种。为了确保侧光光纤中的光线能在芯层01和包层02的界面达到全反射条件的要求，本发明实施例中第一聚合物的折射率高于第二聚合物的折射率。例如，第一聚合物可以是PMMA，其折射率为1.492；相应的第二聚合物可以是氟塑料，其折射率可以为1.406。包层02的厚度通常可以是10um～15um，构成包层02的氟塑料厚度极薄，例如，其厚度可以小于0.02mm。

本发明实施例中的散射粒子可以是任意合适的能够使投射到该散射粒子上的光线进行米散射和/或几何光学散射的微粒。本发明实施例中的散射粒子为可透光微小粒子。在一些实施例中，散射粒子为有机纳米微珠光扩散剂，例如，散射粒子可以是有机硅树脂光扩散剂、苯乙烯型的光扩散剂和压克力型的光扩散剂中的至少一种。可选的，在本发明的某些实施例中，散射粒子也可以是无机透光微粒，例如，玻璃微珠。在一些实施例中，散射粒子具有高透光率，其透光率可以是90％以上。具体的，散射粒子透光率可以是92％-93％。

本实施例中，投射到散射粒子上的光线发生米散射或几何光学散射的条件与光线的波长和散射粒子的尺度有关。例如，可以采用无量纲尺度数作为判别标准。无量纲尺度数α的计算公式如下：

α＝2πr/λ

其中，r为散射粒子的半径；λ为光线的波长。由于散射粒子的外形各异，作理论分析时一般取散射粒子为球形，对于实际散射粒子则可取其等效粒子的半径用球形理论讨论散射问题。

按α的大小，可以将光的散射分成三类：瑞利散射、米散射和几何光学散射。当α<<1时，即r<λ时，光线发生瑞利散射；当0.1≤α<50，即r≈λ时，光线发生米散射；当α≥50，即r>>λ时，光线发生几何光学散射。瑞利散射现象中，散射光强在空间方位呈哑铃形分布，散射粒子前半部分和后半部分散射光的通量相等。本发明实施例中，为了使聚合物侧光光纤获得更好的发光效果，通过控制散射粒子的粒径，使投射到散射粒子上的光线发生米散射和/或几何光学散射。本发明实施例中的散射粒子指的是芯层材料中所有的散射粒子。

为了更加清楚地阐述本发明，图3出示了几何光学散射的原理示意图。请参阅图3，入射光p投射到散射粒子上时，有较小部分的光能量以反射光的形式回到芯层中，此反射光为光线p＝0；大部分的光能量折射进入散射粒子中。由于散射粒子具有高透光率，散射粒子本身对光损耗较小。依据几何光学理论模型，光线在散射粒子中传播时，当到达散射粒子与聚合物的交界面时，由于散射粒子与聚合物的折射率不同，此时会有部分光能量从散射粒子内部折射进入聚合物中，另一部分能量的光在散射粒子的内表面反射。从散射粒子中第一次折射进入聚合物中的光称光线p＝1，在散射粒子内表面进行第n-1次反射后，第n次由散射粒子内部折射进入外界环境的光称为光线p＝n。当n取无限大时，光线p＝n的能量趋近于0。

在几何光学散射现象中，一束入射光p投射到散射粒子上时，可以从散射粒子内部折射出n束折射光p＝n，其中n＝1、2、3……，从而构成散射场。因此，散射粒子可以将一束入射光从其表面均匀散射出去，散射光线的角度均匀，从而使点光源变成面光源起到匀光作用。

进一步地，图4出示了米散射的原理示意图。米散射的光强在各个方向上是不对称的，其中大部分光线沿着前进方向进行散射。当入射光波长一定时，散射粒子的粒径越大，前向散射光越强。

请参阅图5，图5为本发明实施例提供的一种聚合物侧光光纤发光原理示意图。如图5所示，在米散射和几何光学散射现象中，构成散射场的光，能在芯层01中继续传播。一部分光不满足全反射的条件，无法在芯层和包层界面中发生反射，则从芯层折射进入包层中，再从包层折射进入外界环境；一部分光线满足全反射的条件，在芯层和包层界面发生全反射回到芯层中继续传播，或碰撞到下一个散射粒子形成散射，或不与散射粒子碰撞而在光纤中发生全反射前进。当散射介质以微粒的形式均匀地掺杂在芯层材料中，就能把光线均匀地散射传播，最终在光纤表面均匀投光，实现通体发光。

本发明实施例中的第一散射粒子的粒径可以相同也可以不同，通过控制散射粒子的粒径可以达到不同的散射效果。例如，可以使第一散射粒子均发生米散射，也可以使第一散射粒子均发生几何光学散射。在另一些实施例中，还可以使一部分第一散射粒子发生米散射，另一部分第一散射粒子发生几何光学散射。

在一些实施例中，为了减小散射粒子对侧光光纤直径的影响，可以将散射粒子的粒径控制在50-2000nm，使光线发生米散射。

当散射粒子间的距离比散射粒子半径的几倍(如3倍)还大时，可以认为散射粒子之间的散射是互相独立的，即每个散射粒子的散射和周围的散射粒子无关，称为独立散射。对于一个体积中众多的散射粒子而言，散射粒子之间的距离较近，散射粒子上的散射光可以射到其他散射粒子上，从而引起第二次或更多次的散射。因此，当散射粒子的掺杂量较低时，聚合物侧光光纤中的散射现象以独立散射为主，当散射粒子的掺杂量较高时，一束散射光可以引起多次散射。

在一些实施例中，为了使聚合物侧光光纤获得更好的发光效果，芯层材料中第一散射粒子的掺杂量m遵循以下公式：

m/M＝K˙d/l

其中，m为第一散射粒子的质量；M为第一聚合物的质量；K为数值常量；d为聚合物侧光光纤芯层的直径或芯层的厚度；l为聚合物侧光光纤的产品发光长度。K的取值本领域的技术人员可以根据实验获得。

对于实心结构的聚合物侧光光纤而言，d为聚合物侧光光纤芯层直径，假设d＝5mm，光纤的产品发光长度l＝0.5m时，常量K取1×10^-2，每1kg的第一聚合物材料中，应当加入的散射粒子的质量为：

m＝M˙K˙d/l＝1kg×1×10^-2×(5×10^-3m)/(0.5m)＝0.1g

对于空心管状结构的聚合物侧光光纤而言，d可以是芯层的厚度即芯层的外径和内径之差L₁-L₂。例如，光纤的产品发光长度l＝0.5m，K取1×10^-2，假设芯层的外径L₁＝5mm，内径L₂＝2.5mm，则L₁-L₂＝2.5mm此时聚合物侧光光纤中加入的散射粒子的质量为：

m＝M˙K˙d/l＝1kg×1×10^-2×(2.5×10^-2m)/(0.5m)＝0.05g

在一些实施例中，为了对聚合物侧光光纤进行二次匀光，在包层材料中也加入散射粒子，包层材料中散射粒子的种类和加入量可以与芯层材料的相同也可以不同。本领域技术人员可以根据实际情况决定包层材料中散射粒子的加入量。

通常，若芯层材料中加入的粒子为不透光的反射粒子，当光线投射到反射粒子上时，发生反射，光线会改变原来的传播路径，在反射粒子之间传播或者投射到芯层01和包层02之间的界面，若投射到界面的反射光线和界面之间的夹角大于或等于临界角，则发生全反射，继续在芯层01传播。若投射到界面的反射光线和界面之间的夹角小于临界角，则发生折射，从包层02射出，实现通体发光。由于反射粒子不透光，当一束光线投射到该反射粒子上时，只有一束反射光线射出。因此，从包层02射出的光线具有一定的随机性，使得侧光光纤无法均匀出光，且透光性较差。

图6出示了一种聚合物侧光光纤的制备装置示意图，如图6所述，该制备装置包括共挤模具300、芯层材料挤出机120及包层材料挤出机220；其中，芯层材料挤出机120与包层材料挤出机220分别连接共挤模具300。该制备装置还包括用于输入芯层材料的芯层材料输入器110及用于输入包层材料的包层材料输入器210。在一些实施例中，为了将芯层材料中的第一聚合物树脂和第一散射粒子混合均匀，该装置上还设置有第一搅拌装置(图未示)，该第一搅拌装置可以与芯层材料输入器110连接，用于将芯层材料搅拌均匀后再将其输送到芯层材料输入器110中。在另一些实施例中，当包层材料中包括第二散射粒子时，该装置上还设置有第二搅拌装置(图未示)，该第二搅拌装置用于将包层材料中的第二聚合物和第二散射粒子混合均匀。

本发明实施例中的芯层材料挤出机120与包层材料挤出机220可以是双螺杆挤出机也可以是单螺杆挤出机，芯层材料或包层材料进入挤出机后，在螺杆的转动带动下将芯层材料或包层材料向前输送，芯层材料和包层材料在向前运动的过程中，挤出机料筒的加热以及螺杆带来的剪切以及压缩作用使得芯层材料或包层材料可以充分进行塑化并混合均匀。通过控制芯层材料挤出机120与包层材料挤出机220中螺杆的大小、螺距及转速，可以使输出的包层材料与芯层材料保持一定的比例，以便于后续共同匹配挤出包层材料与芯层材料。

芯层材料挤出机120与包层材料挤出机220用于通过共挤模具300协调包层材料的流动性与芯层材料的流动性；共挤模具300设置共挤模口310，用于共同匹配挤出包层材料与芯层材料。这样，一方面在芯层材料挤出机及包层材料挤出机的输出中协调包层材料的流动性与芯层材料的流动性，另一方面在共挤模具中协调包层材料的流动性与芯层材料的流动性，使得在共挤模口挤出包层材料与芯层材料时，包层材料的流动性与芯层材料的流动性相匹配，从而能够得到高质量的聚合物侧光光纤。

在一些实施例中，共挤模具300内还设置若干包层材料分支流道301、芯层材料分支流道302、混合分支流道303、流道传感器304、传感器组信息传输线路305，流道传感器304的传感数据例如温度、温度信息或温度相关信息等通过传感器组信息传输线路305输出至模具温控系统；其中，流道传感器304可以是温度传感器。每个混合分支流道303的输入端分别对应连接每个芯层材料分支流道302的输出端及每个包层材料分支流道301的输出端。例如，芯层材料挤出机通过芯层材料总流道分别连接各芯层分支流道302的输入端，包层材料挤出机通过包层材料总流道分别连接包层材料分支流道301的输入端。

本实施例中，聚合物侧光光纤制备装置还包括分区定型油箱400，共挤模具300通过共挤模口310连接分区定型油箱400，该分区定型油箱400中设有定型循环油。分区定型油箱400上开设定型循环油口410，通过定型循环油口410可以实现定型循环油的添加、交换与循环使用。分区定型油箱400用于使定型循环油保持恒温状态，聚合物侧光光纤在恒温的定型循环油中进行拉伸定型。在一些实施例中，分区定型油箱400中设置若干分区，每个分区对应至少一个分区加热器420，该分区加热器420用于加热相应分区中的定型循环油，以使定型循环油保持预设的恒定温度，其中，所述预设的恒定温度可以根据聚合物侧光光纤的生产要求设置，本领域技术人员可以根据实际生产情况对上述温度进行调整。

在一些实施例中，分区定型油箱400为全封闭恒温分区油箱。在全封闭恒温分区定型油箱内设置有多个相对独立的分区。每个分区都具有独立的温控系统，通过温控系统中的温度传感器监控每个独立分区加热器，使不同分区的温度保持恒温状态，不同分区的温度可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据实际情况合理设置每个分区的温度。

进一步地，在上述示例中，沿着聚合物侧光光纤的输出方向，每个恒温分区中的温度依次递减。其中，首个分区温度可以设置为模口挤出温度的1/2～2/3，其他分区的温度依次递减，直至聚合物侧光光纤从最后一个分区输出后，进入环境温度即可。通过采用该工艺，可保证在同一分区内，聚合物侧光光纤的各点温度相同，受拉伸力的结果也相同，同时确保聚合物侧光光纤的定型过程不受空气的净化度、湿度和流动性等因素的影响。同时，这种方法也解决了聚合物侧光光纤从挤出口高温状态挤出后，立即进入到环境空间的空气中冷却时，由于温度变化幅度较大，导致聚合物侧光光纤各点受到其产生应力的影响。

在一些实施例中，聚合物侧光光纤制备装置还包括拉丝机组500，该拉丝机组500位于分区定型油箱400的光纤输出端，用于牵引聚合物侧光光纤，并进行光纤拉丝，拉伸后的聚合物侧光光纤在经过分区定型油箱400的过程中冷却定型。如图5所示，拉丝机组500可用于一次拉出多根聚合物侧光光纤600。通过共挤模具及其共挤模口、分区定型油箱与拉丝机组的配合，实现一次挤出多根光纤，即实现了多芯共挤的生产方式。

本发明聚合物侧光光纤的生产方式为多芯共挤出拉丝生产方式，简称多芯共挤方式，在多芯共挤方式中，由于共挤模具输出口有多个，因此可以一次性输出多根聚合物侧光光纤，能保证原材料在挤出过程中，仍保持最佳挤出工艺，确保进入共挤模具流道中的原材料，其温度、压力都处于生产中的最佳状态。并且，对于多芯共挤而言，假设共挤模具的输出口有N个，芯层材料从每个模口挤出速度变为原来的1/N，同时包层材料的模具出口也为N个，即由单个挤出口空间容积增大到N倍，这将极大改善包层材料的挤出状态，使包层材料的流动性与芯层材料的流动性更融洽，使得挤出状态更匹配，从而光纤包层与芯层交接面达到较理想状态。

请参阅图7，图7是本发明专利实施例提供的一种聚合物侧光光纤的生产流程示意图。如图7所示，聚合物侧光光纤的制备方法包括如下步骤：将芯层材料输入至芯层材料挤出机，使芯层材料可以充分进行塑化并混合均匀；将包层材料输入包层材料挤出机，使包层材料可以充分进行塑化；将包层材料输入多个包层材料流道，并将芯层材料输入多个芯层材料流道。通过多个混合分支流道的每一混合分支流道共挤出包层材料与芯层材料。由于芯层材料包括第一聚合物和第一散射粒子，在将芯层材料输入至芯层材料挤出机之前，需将芯层材料混合均匀。

在一些实施例中，在共挤出芯层材料与包层材料时，还需对共挤模具进行反馈控制，例如，可以通过流道温控单元组对共挤模具进行温度反馈控制；具体的，可以对共挤模具的各流道进行温度反馈控制。

为了提升效率、降低体积和设备数量，可以采用预设数量的若干流道为一个流道分区，或采用位于预设位置的若干流道为一个流道分区，分别进行流道分区的温度控制，不同的区域可以设置不同的温度，本领域技术人员可以根据生产的实际需求设置或调整，可以同时对一个流道分区中的若干流道同时进行温度控制。例如，一个区域的温度为50～60摄氏度，相邻的下一个区域的温度为90～95摄氏度。

为了更好地实现光纤输出，在多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出包层材料与芯层材料之后，还执行以下步骤：将聚合物侧光光纤在恒温油介质中进行拉伸定型。在一些实施例中，当聚合物侧光光纤在恒温油介质中进行拉伸定型之后，还需对其进行光纤拉丝。可以同时对多组进行光纤拉丝。可选的，可以采用拉丝机组实现多组光纤拉丝。在光纤拉丝后还可以对光纤进行收纤包装。

本发明实施例还提供一种聚合物侧光光缆，该光缆包括保护套和本发明任一实施例提供的聚合物侧光光纤，该保护套位于所述包层的外侧。在一些实施例中，聚合物侧光光缆的保护套为透明保护套。在本实施例中，保护套层的材料可以为聚乙烯、聚氯乙烯或尼龙及其阻燃材料等。保护套层的厚度可以为0.25～1.25mm。该保护套层的厚度也可以根据光缆的实际应用场景进行增减。

本发明实施例还提供一种聚合物侧光光缆制备装置，该制备装置包括保护套挤出机和本发明任一实施例提供的聚合物侧光光纤制备装置，其中保护套挤出机用于在聚合物侧光光纤的外层形成至少一层透明保护套层。

本发明实施例以高性能通信级别塑料光纤生产工艺为基础，在芯层材料中掺杂入有机散射粒子，当有机散射粒子的透光率达93％时，能够减少由于散射粒子材料本身带来的光衰减，同时能够将光纤中的光均匀且高效地向外投射。本发明以高性能通信级别塑料光纤生产线为基础，以掺杂有机散射介质带来的米散射为发光原理，使得端面发光光纤转变为侧光光纤，侧面投光均匀且亮度高。同时仅添加浓度较小的散射粒子即可获得较佳的发光效果，对于原有的端面发光塑料光纤而言，仅增加1％左右的成本。在包层厚度允许的情况下，还可以在包层材料中加入第二散射粒子，进行二次散射，能够得到侧面投光性能更加优异的侧光光纤。

本发明实施例提供的侧光光纤利用新型的发光原理实现通体发光，发光角度和亮度均匀，光线柔和不刺眼，产品尺寸可控。且该聚合物侧光光纤稳定性能好，耐热性强，制成的侧光光纤工作寿命长，能够满足不同应用领域对高亮度侧光光纤的需求。目前，国内暂无此类高亮度侧光光纤生产工艺及产业化生产线，更无此类产品。同时，芯层材料或包层材料中加入的散射粒子价格低廉，散射粒子的掺杂浓度可以根据对产品发光长度的需求进行调节，对于现有的端面发光光纤而言，该聚合物侧光光纤并不增加太多成本。

本发明最大的创新点在于，依据光学散射原理以及散射粒子本身特有的属性，将端面发光光纤转变为高亮度侧光光纤。改变了传统的侧光光纤制造工艺，能够实现聚合物侧光光纤的产业化生产，一次性生产多根聚合物侧光光纤，制备出通体发光性能更加优异的侧光光纤，从而满足不同行业对侧光光纤日益增长的市场需求，为未来照明光传导技术及其应用以及各种规格侧光光纤的研发奠定了基础。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚合物侧光光纤，其特征在于，所述聚合物侧光光纤包括芯层和包层，所述包层设置于所述芯层之外；

所述芯层包括第一聚合物和第一散射粒子，所述第一散射粒子分布于所述第一聚合物中；其中，

所述第一散射粒子用于使投射到所述第一散射粒子上的光进行米散射和/或几何光学散射；

所述第一散射粒子的质量遵循以下公式：

m/M＝K˙d/l

其中，m为所述第一散射粒子的质量；

M为所述第一聚合物的质量；

K为数值常量；

d为所述聚合物侧光光纤芯层的直径；

l为所述聚合物侧光光纤的产品发光长度。

2.根据权利要求1所述的聚合物侧光光纤，其特征在于，所述第一散射粒子包括有机纳米微珠光扩散剂。

3.根据权利要求2所述的聚合物侧光光纤，其特征在于，所述有机纳米微珠光扩散剂包括有机硅树脂光扩散剂、苯乙烯型光扩散剂和压克力型光扩散剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的聚合物侧光光纤，其特征在于，所述第一散射粒子的粒径为50-2000nm。

5.根据权利要求1所述的聚合物侧光光纤，其特征在于，所述包层包括第二聚合物和分布于所述第二聚合物中的第二散射粒子；

所述第二散射粒子用于使投射到所述第二散射粒子上的光进行米散射和/或几何光学散射，所述第二散射粒子与所述第一散射粒子相同或不同。

6.根据权利要求5所述的聚合物侧光光纤，其特征在于，所述第一聚合物为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的一种。

7.根据权利要求6所述的聚合物侧光光纤，其特征在于，所述第二聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯和氟塑料中的一种。

8.一种聚合物侧光光缆，其特征在于，所述聚合物侧光光缆包括保护套和如权利要求1-7任一项所述的聚合物侧光光纤；

所述保护套位于所述包层的外侧。

9.一种聚合物侧光光纤制备装置，其特征在于，所述制备装置用于制备如权利要求1-7任一项所述的聚合物侧光光纤，所述制备装置包括：第一搅拌装置、芯层材料挤出机、包层材料挤出机和共挤模具；其中，

所述第一搅拌装置连接所述芯层材料挤出机，所述第一搅拌装置用于将芯层材料混合均匀后，将所述芯层材料输送至所述芯层材料挤出机；

所述芯层材料挤出机和所述包层材料挤出机分别与所述共挤模具连接。