CN112162347A - 一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法 - Google Patents

一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法，该新型液体蓝宝石光纤包层，包括蓝宝石光纤、包层液体和毛细玻璃管，毛细玻璃管同轴环设于蓝宝石光纤外部，毛细玻璃管与蓝宝石光纤包围形成的密闭空间内填充有包层液体；包层液体的折射率小于蓝宝石光纤，且折射率为1.60～1.71。本发明通过引入包层液体填充于毛细玻璃管与蓝宝石光纤之间，替代现有的固体包层方式，避免高温环境下膨胀系数不匹配而造成的包层开裂情况，并且能有效保护蓝宝石光纤，避免其在高温过程中的损伤，降低其光传输损耗。

Description

一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，特别是一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法。
背景技术
目前，蓝宝石光纤在高温高压等恶劣环境中有很好的应用前景，蓝宝石光纤使用寿命长，具有稳定的物理化学性能、良好的环境适应性和稳定性，蓝宝石光纤符合普朗克定律，可以单点标定保证全量程测量不确定度；蓝宝石光纤熔点高，具体为2045℃，可在1900℃的环境长期工作，瞬间达到2000℃也能正常工作；并且其响应速度比较快。但与普通的光纤不同，蓝宝石光纤是单晶光纤，因制作工艺，它是没有包层的裸光纤，正因其没有包层，当其在高温环境下工作时，光纤表面会损伤，出现沉积物，因此光很有可能会从光纤逸出，从而造成光损失。因此对蓝宝石光纤进行包层覆盖是目前热门研究方向，现有技术是利用尖晶石MgAl2O4、多晶Al2O3和特氟龙等通过烧制和旋涂对蓝宝石光纤进行包层涂覆，但是这样的包层加工产率低、高温下不稳定，包层因膨胀系数不匹配易开裂等问题，因此难以实现对蓝宝石光纤的有效保护。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法，用于解决现有技术中。
为解决上述技术问题，本发明提供了第一解决方案：提供了一种新型液体蓝宝石光纤包层，包括蓝宝石光纤、包层液体和毛细玻璃管，毛细玻璃管同轴环设于蓝宝石光纤外部，毛细玻璃管与蓝宝石光纤包围形成的密闭空间内填充有包层液体；包层液体的折射率小于蓝宝石光纤，且折射率为1.60～1.71。
其中，毛细玻璃管包括管体和一对固定件，管体为筒状结构并同轴环设于蓝宝石光纤外部，一对固定件分别设置于管体的两端并设有供蓝宝石光纤贯穿的通孔，通过固定件将包层液体约束在管体和蓝宝石光纤之间的密闭空间中。
其中，管体的长度小于蓝宝石光纤。
其中，以质量份计，包层液体由90～110份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和30～40份的氯化钠晶体混合后组成。
为解决上述技术问题，本发明提供了第二解决方案：提供了一种新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法，其步骤包括：蓝宝石光纤预处理，包层液体制备以及液体蓝宝石光纤包层装配；新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法用于制备前述第一解决方案中新型液体蓝宝石光纤包层。
其中，蓝宝石光纤预处理步骤具体包括：将蓝宝石光纤依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别进行超声清洗5～30min，并置于真空干燥箱烘干。
其中，包层液体制备步骤具体包括：以质量份计，将90～110份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和30～40份的氯化钠晶体混合后形成包层液体。
其中，液体蓝宝石光纤包层装配步骤具体包括：取毛细玻璃管的管体同轴环设于预处理后的蓝宝石光纤，通过一固定件将管体和蓝宝石光纤的一端密封后，向管体和蓝宝石光纤之间注入包层液体，注满后通过另一固定件将管体和蓝宝石光纤的另一端密封。
其中，管体的长度小于蓝宝石光纤。
其中，包层液体的注入厚度为60～110μm。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法，通过引入包层液体填充于毛细玻璃管与蓝宝石光纤之间，替代现有的固体包层方式，避免高温环境下膨胀系数不匹配而造成的包层开裂情况，并且能有效保护蓝宝石光纤，避免其在高温过程中的损伤，降低其光传输损耗。
附图说明
图1是本发明中新型液体蓝宝石光纤包层一实施方式的结构示意图；
图2是本发明中新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法一实施方式的工艺流程图；
图3是本发明中新型液体蓝宝石光纤包层的出光功率测试系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
对于本发明所提供的第一解决方案，请参阅图1，图1是本发明中新型液体蓝宝石光纤包层一实施方式的结构示意图。本发明中新型液体蓝宝石光纤包层包括蓝宝石光纤1、包层液体2和毛细玻璃管3，毛细玻璃管3同轴环设于蓝宝石光纤外部，毛细玻璃管与蓝宝石光纤包围形成的密闭空间内填充有包层液体；对于包层液体2的选择，包层液体2的折射率需要小于蓝宝石光纤1折射率，包层液体2优选折射率为1.60～1.71。
本实施方式中，所采用的包层液体以质量份计由90～110份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和30～40份的氯化钠晶体混合后组成，以该方式配制的包层液体其折射率为1.60～1.71，而一般所常用的蓝宝石光纤折射率为1.76～1.77左右，即满足包层液体的折射率小于蓝宝石光纤折射率，从而能够使蓝宝石光纤在包层液体界面处发生全反射，并且包层液体的厚度可以比现有的固体包层做得更厚，能够有效的起到保护作用；另一方面，采用脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和氯化钠晶体混合制成的包层液体能够具有较高的耐高温效果，脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液在标准大气压下沸点高达731.1±60.0℃，通过添加氯化钠晶体能够有效提升其沸点，使其达到800℃以上，从而实现高温实验条件下仍能稳定保持液体状态，因此不会像现有的固体包层一样，容易在高温下出现开裂的情况，同时也符合所需的折射率要求，能够有效降低裸蓝宝石光纤中光的传输损耗。在其他实施方式中，可以选择具有类似耐高温且折射率符合上述要求的溶液作为包层液体应用，在此不作限定。
具体地，毛细玻璃管3包括管体31和一对固定件32，管体31为筒状结构并同轴环设于蓝宝石光纤1外部，一对固定件32分别设置于管体31的两端并设有供蓝宝石光纤1贯穿的通孔，通过固定件32将包层液体2约束在管体31和蓝宝石光纤1之间的密闭空间中，优选的管体31的长度小于蓝宝石光纤1的长度。由于本实施方式中采用脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和氯化钠晶体混合制成的包层液体，其中脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液具有一定的刺激性，所以采用毛细玻璃管进行密封封装能起到较好的防护作用。
对于本发明提供了第二解决方案，请参阅图2，图2是本发明中新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法一实施方式的工艺流程图。本发明中新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法用于制备前述第一解决方案中新型液体蓝宝石光纤包层，其步骤包括：
S1、蓝宝石光纤预处理，其步骤具体包括：将蓝宝石光纤依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别进行超声清洗5～30min，并置于真空干燥箱烘干。本实施方式中蓝宝石光纤直径为100～200μm，折射率为1.76～1.77。
S2、包层液体制备，其步骤具体包括：以质量份计，将90～110份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和30～40份的氯化钠晶体混合后形成包层液体。
S3、液体蓝宝石光纤包层装配，其步骤具体包括：取毛细玻璃管的管体同轴环设于预处理后的蓝宝石光纤，通过一固定件将管体和蓝宝石光纤的一端密封后，向管体和蓝宝石光纤之间注入包层液体，注满后通过另一固定件将管体和蓝宝石光纤的另一端密封。本实施方式中，管体的长度小于蓝宝石光纤，包层液体的折射率为1.60～1.71，能够满足蓝宝石光纤在高温环境下的应用，并能使蓝宝石光纤在液体包层中发生全反射；此外，包层液体的注入厚度优选为60～110μm，优于目前市场的固体包层。
进一步地，下面通过具体实施例对上述新型液体蓝宝石光纤包层的效果进行测试。
实施例1
(1)将蓝宝石光纤依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别进行超声清洗15min，并置于真空干燥箱烘干。本实施方式中蓝宝石光纤直径为150μm，折射率为1.76。
(2)以质量份计，将90份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和30份的氯化钠晶体混合后形成包层液体。
(3)取毛细玻璃管的管体同轴环设于预处理后的蓝宝石光纤，通过一固定件将管体和蓝宝石光纤的一端密封后，向管体和蓝宝石光纤之间注入包层液体，注满后通过另一固定件将管体和蓝宝石光纤的另一端密封。
实施例2
(1)将蓝宝石光纤依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别进行超声清洗15min，并置于真空干燥箱烘干。本实施方式中蓝宝石光纤直径为150μm，折射率为1.76。
(2)以质量份计，将100份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和35份的氯化钠晶体混合后形成包层液体。
(3)取毛细玻璃管的管体同轴环设于预处理后的蓝宝石光纤，通过一固定件将管体和蓝宝石光纤的一端密封后，向管体和蓝宝石光纤之间注入包层液体，注满后通过另一固定件将管体和蓝宝石光纤的另一端密封。
实施例3
(1)将蓝宝石光纤依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别进行超声清洗15min，并置于真空干燥箱烘干。本实施方式中蓝宝石光纤直径为150μm，折射率为1.76。
(2)以质量份计，将110份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和40份的氯化钠晶体混合后形成包层液体。
(3)取毛细玻璃管的管体同轴环设于预处理后的蓝宝石光纤，通过一固定件将管体和蓝宝石光纤的一端密封后，向管体和蓝宝石光纤之间注入包层液体，注满后通过另一固定件将管体和蓝宝石光纤的另一端密封。
对比例1
本对比例选取无涂层的蓝宝石光纤作为对照组。
将上述实施例1～3和对比例1中所制备的样品同时放入高低温箱中在500℃高温下保温10h后，进行光功率的测试，测试系统如图3所示。具体地，将上述4组实验样品与相同长度的多模光纤焊接后通过连接光源，光源输出10mw的光，通过多模光纤和蓝宝石光纤后接入光功率计，从而得到蓝宝石光纤的输出光功率，测试结果如表1所示；对比易知，对于输出光功率与输入光功率的比值，实施例1～3均较对比例有了显著的提升，即证明本发明方案能显著降低光传输损耗，提高输出光功率。
表1不同包层的蓝宝石光纤光功率对比表
Figure BDA0002698414230000061
区别于现有技术的情况，本发明提供了一种新型液体蓝宝石光纤包层及其制备方法，通过引入包层液体填充于毛细玻璃管与蓝宝石光纤之间，替代现有的固体包层方式，避免高温环境下膨胀系数不匹配而造成的包层开裂情况，并且能有效保护蓝宝石光纤，避免其在高温过程中的损伤，降低其光传输损耗。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种新型液体蓝宝石光纤包层，其特征在于，包括蓝宝石光纤、包层液体和毛细玻璃管，所述毛细玻璃管同轴环设于所述蓝宝石光纤外部，所述毛细玻璃管与蓝宝石光纤包围形成的密闭空间内填充有所述包层液体；
所述包层液体的折射率小于蓝宝石光纤，且折射率为1.60～1.71。
2.根据权利要求1中所述的新型液体蓝宝石光纤包层，其特征在于，所述毛细玻璃管包括管体和一对固定件，所述管体为筒状结构并同轴环设于所述蓝宝石光纤外部，一对所述固定件分别设置于所述管体的两端并设有供所述蓝宝石光纤贯穿的通孔，通过所述固定件将所述包层液体约束在所述管体和蓝宝石光纤之间的密闭空间中。
3.根据权利要求2中所述的新型液体蓝宝石光纤包层，其特征在于，所述管体的长度小于所述蓝宝石光纤。
4.根据权利要求1中所述的新型液体蓝宝石光纤包层，其特征在于，以质量份计，所述包层液体由90～110份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和30～40份的氯化钠晶体混合后组成。
5.一种新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法，其特征在于，其步骤包括：蓝宝石光纤预处理，包层液体制备以及液体蓝宝石光纤包层装配；
所述新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法用于制备权利要求1～4中任一所述所述新型液体蓝宝石光纤包层。
6.根据权利要求5中所述种新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法，其特征在于，所述蓝宝石光纤预处理步骤具体包括：将蓝宝石光纤依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别进行超声清洗5～30min，并置于真空干燥箱烘干。
7.根据权利要求5中所述种新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法，其特征在于，所述包层液体制备步骤具体包括：以质量份计，将90～110份的脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷溶液和30～40份的氯化钠晶体混合后形成所述包层液体。
8.根据权利要求5中所述种新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法，其特征在于，所述液体蓝宝石光纤包层装配步骤具体包括：取毛细玻璃管的管体同轴环设于预处理后的蓝宝石光纤，通过一固定件将所述管体和蓝宝石光纤的一端密封后，向所述管体和蓝宝石光纤之间注入所述包层液体，注满后通过另一固定件将所述管体和蓝宝石光纤的另一端密封。
9.根据权利要求5中所述种新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法，其特征在于，所述管体的长度小于所述蓝宝石光纤。
10.根据权利要求5中所述种新型液体蓝宝石光纤包层的制备方法，其特征在于，所述包层液体的注入厚度为60～110μm。
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