DE112020007634T5

DE112020007634T5 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines langperiodischen fasergitters

Info

Publication number: DE112020007634T5
Application number: DE112020007634.2T
Authority: DE
Inventors: Gonghui Zhang; Yaling Wang; Wei Sun; Lin Wang; Gan Luo; Jianchao Yuan; Junjie Hao; Hongfeng Guan; Pengtao Fan; Qiaoqiao Shen; Yiang Fan; Zuowei He; Jian Yuan; Liang Zhang; Jianwei Huang
Original assignee: Hengtong Optic Electric Co Ltd; Jiangsu Alpha Optic Electric Technology Co Ltd
Current assignee: Hengtong Optic Electric Co Ltd; Jiangsu Alpha Optic Electric Technology Co Ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2023-07-06
Also published as: WO2022061558A1; CN116391141A

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters. Das Verfahren zur Herstellung des langperiodischen Fasergitters umfasst das Aufsprühen eines periodisch beabstandeten Beschichtungsmaterials (5) auf optische Fasern und das Trocknen und Härten des Beschichtungsmaterials (5), wobei das Beschichtungsmaterial (5) nach dem Trocknen eine Spannung auf die optischen Fasern ausüben kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das technische Gebiet der Herstellung von Fasergittern, z.B. auf ein Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters und eine dazugehörige Vorrichtung.
HINTERGRUND
Seit A. M. Vengsarkar et al. 1995 erstmals erfolgreich die Struktur des langperiodischen Fasergitters (LPFG) in optische Fasern geschrieben haben, wurde die LPFG-Technologie schnell entwickelt und angewandt, insbesondere auf dem Gebiet der optischen Faserabtastung, da LPFG Vorteile hinsichtlich der Empfindlichkeit gegenüber der äußeren Umgebung, einer einfachen Struktur, eines geringen Einfügungsverlusts und einer einfachen Erzielung einer Abtastung über große Entfernungen beinhaltet, was in Systemen zur Erfassung physikalischer Größen wie Druck, Dehnung, Temperatur und Brechungsindex weit verbreitet ist.
Derzeit wird bei der Herstellung von aktuellen langperiodischen Gittern meist das Verfahren angewandt, bei dem bei mit Germanium dotierten, wasserstoffbeladenen Fasern die Kerne mit einem ultravioletten Laser unter Verwendung einer Fotomaske bestrahlt werden, wodurch eine starke periodische Änderung des Brechungsindexes entsteht, um die Herstellung von langperiodischen Gittern zu ermöglichen. Die Leistungen dieses langperiodischen Fasergitters sind anfällig gegenüber Einflüssen der äußeren Umgebung, wie Spannung, Temperatur, Biegung und dergleichen.
Ein weiteres gängiges Verfahren zur Herstellung von langperiodischen Fasergittern ist die Verwendung des punktweisen Schreibverfahrens mit einem CO₂-Laser, so dass sich der Brechungsindex des Faserkerns periodisch verändert. Mit diesem Verfahren lassen sich eine starke effektive Brechungsindexänderung und eine stabile Leistung der Vorrichtung erzielen, der Prozess ist jedoch komplex, teuer und für die Massenproduktion ungeeignet.
Es gibt ein weiteres Verfahren, bei dem zunächst die Faserdeckschicht im Schreibbereich des Gitters abgestreift wird, so dass der Fasermantel freigelegt wird, und dann die optische Faser auf der Faserhalterung befestigt wird. Durch Anwendung der Tintenstrahldrucktechnik wird die Mantelschicht der optischen Faser mit einer periodisch angeordneten Fotolackschicht überzogen und die Fotolackschicht getrocknet. Ein Argon-lonen-Ultraviolettlaser mit einer Wellenlänge von 248 nm wird dazu verwendet, den freigelegten Fasermantel abzutasten und zu belichten, die Mantelschicht der optischen Faser ohne Fotolackbeschichtung und der darin befindliche Faserkern werden sensibilisiert, und der sensibilisierte Faserkern erzeugt die fotoinduzierte Brechungsindexänderung. Die Fotolackbeschichtung wird entfernt, um die Herstellung eines langperiodischen Fasergitters zu erreichen. Dieses Verfahren erfordert eine mehrfache Bearbeitung der optischen Faser, was bei der Umsetzung kompliziert, ineffizient und anfällig für Schäden an der optischen Faser ist.
KURZFASSUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters, mit dem ein langperiodisches Fasergitter mit stabiler Leistung, hoher Produktionseffizienz und niedrigen Kosten erhalten wird und das sich für die Großproduktion eignet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters, die die Produktionseffizienz des langperiodischen Fasergitters verbessern kann.
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben wendet die vorliegende Anmeldung die folgenden technischen Lösungen an.
Ein Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters, das Folgendes umfasst:

Aufsprühen von Beschichtungsmaterial in periodischen Abständen auf optische Fasern zur Bildung mindestens einer Gruppe von Sprühbeschichtungen;
Trocknen und Härten des Beschichtungsmaterials, wobei das Beschichtungsmaterial nach dem Trocknen eine Spannung auf die optische Fasern ausübt.

Optional wird das Beschichtungsmaterial während des Prozesses zum Drahtziehen der optischen Faser in periodischen Abständen auf eine Oberfläche eines Mantels der optischen Faser aufgesprüht;
werden nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche des Mantels nacheinander eine innere Beschichtung und eine äußere Beschichtung der optischen Faser aufgebracht und dann die innere Beschichtung und die äußere Beschichtung gehärtet.
Optional wird das Beschichtungsmaterial während des Prozesses zum Drahtziehen der optischen Faser in periodischen Abständen auf eine Oberfläche einer inneren Beschichtung der optischen Faser aufgesprüht;
wird nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche der inneren Beschichtung die optische Faser mit einer äußeren Beschichtung beschichtet und anschließend die äußere Beschichtung gehärtet.
Optional wird das Beschichtungsmaterial nach Abschluss des Drahtziehens der optischen Faser in periodischen Abständen auf eine Oberfläche einer äußeren Beschichtung der optischen Faser aufgesprüht;
wird nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche der äußeren Beschichtung die optische Faser gefärbt und anschließend eine Färbeschicht gehärtet.
Optional handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial um eine Tinte.
Optional beträgt eine aufgesprühte Dicke des Beschichtungsmaterials 1 µm - 20 µm.
Optional wird das Beschichtungsmaterial in Form eines Rings oder eines Punktes aufgesprüht.
Optional beträgt eine Periode Λ des Beschichtungsmaterials in jeder Gruppe der Sprühbeschichtungen 1 µm - 1000 µm und eine Länge L jeder Gruppe der Sprühbeschichtungen 1 mm - 100 mm, wobei wenn mehrere Gruppen von Sprühbeschichtungen vorhanden sind ein Abstand D zwischen zwei benachbarten Gruppen der Sprühbeschichtung das 0 - 100-fache der Länge L jeder Gruppe von Sprühbeschichtungen beträgt.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters, die einen Zugmechanismus, eine Sprühmaschine und einen Trockner umfasst, die längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet sind, wobei der Zugmechanismus zum Ziehen einer optischen Faser verwendet wird, die Sprühmaschine zum Sprühen von Beschichtungsmaterial in periodischen Abständen auf die optische Faser verwendet wird, der Trockner zum Trocknen des auf die optische Faser gesprühten Beschichtungsmaterials verwendet wird und das Beschichtungsmaterial nach dem Trocknen eine Spannung auf die optische Faser ausüben kann.
Optional umfasst die Vorrichtung ferner eine Beschichtungsform und eine UV-Härtungslampe, wobei die Beschichtungsform eine interne Beschichtungsform und eine externe Beschichtungsform umfasst;

die Sprühmaschine, der Trockner, die innere Beschichtungsform, die äußere Beschichtungsform und die UV-Härtungslampe sind längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet, so dass die Sprühmaschine das Beschichtungsmaterial in periodischen Abständen auf die Oberfläche des Mantels der optischen Faser sprühen kann;
oder die Sprühmaschine, der Trockner, die innere Beschichtungsform, die äußere Beschichtungsform und die UV-Härtungslampe sind längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet sind, so dass die Sprühmaschine das Beschichtungsmaterial in periodischen Abständen auf die Oberfläche der inneren Beschichtung der optischen Faser sprühen kann.

Es ergeben sich die folgenden vorteilhaften Effekte der vorliegenden Anmeldung.
Durch das Sprühen des Beschichtungsmaterials in periodischen Abständen auf die optische Faser in der vorliegenden Anmeldung kann nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials eine bestimmte Verteilung der Spannung in Abständen auf die optische Faser angewendet werden, um das Einschreiben eines langperiodischen Fasergitters zu erreichen, und die Leistung des optischen Fasergitters ist stabil. Die Einstellung des Gitterzyklus erfolgt durch die Einstellung der Spannungsintensität, d.h. durch die Einstellung der Intervalldauer und der Dicke des Beschichtungsmaterials. Die vorliegende Anmeldung realisiert das Einschreiben eines langperiodischen Fasergitters durch Anwendung einer periodischen Spannungsverteilung auf die optische Faser, was keine spezielle Fotomaske oder Fotolackbehandlung erfordert und einfach umzusetzen ist und niedrige Kosten und eine hohe Produktionseffizienz beinhaltet.
Figurenliste

1 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung vorgesehen ist;
2 ist eine schematische Strukturdarstellung der optischen Faser, bei der das Beschichtungsmaterial auf den Mantel gesprüht wurde, wie in Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung vorgesehen ist;
3 ist eine schematische Strukturdarstellung der optischen Faser, bei der das Beschichtungsmaterial auf die innere Beschichtung gesprüht wurde, wie in Beispiel 2 der vorliegenden Anmeldung vorgesehen ist;
4 ist eine schematische Strukturdarstellung der optischen Faser, bei der das Beschichtungsmaterial auf die äußere Beschichtung gesprüht wurde, wie in Beispiel 3 der vorliegenden Anmeldung vorgesehen ist;
5 ist eine schematische Darstellung eines Beschichtungsmaterial-Sprühverfahrens, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung vorgesehen ist;
6 ist eine schematische Strukturdarstellung einer Herstellungsvorrichtung für ein langperiodisches Fasergitter, die zum Aufsprühen eines Beschichtungsmaterials auf die äußere Beschichtungsoberfläche der optischen Faser verwendet wird, wie in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung vorgesehen ist;
7 ist eine schematische Strukturdarstellung einer Herstellungsvorrichtung für ein langperiodisches Fasergitter, die zum Sprühen eines Beschichtungsmaterials auf die Mantelfläche der optischen Faser verwendet wird, wie in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung vorgesehen ist;
8 ist eine schematische Strukturdarstellung einer Herstellungsvorrichtung für ein langperiodisches Fasergitter, die zum Aufsprühen eines Beschichtungsmaterials auf die innere Beschichtungsoberfläche der optischen Faser verwendet wird, wie in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung vorgesehen ist.

Die Zeichnungen sind wie folgt gekennzeichnet:

1: Kernschicht;
2: Mantel;
3: innere Beschichtung;
4: äußere Beschichtung;
5: Beschichtungsmaterial;
6: Färbeschicht;
7: UV-Härtungslampe;
8: Beschichtungsform;
81: innere Beschichtungsform;
82: äußere Beschichtungsform;
9: Trockner;
10: Sprühmaschine;
11: Färbeform;
12: Zugmechanismus;
13: Blankfasertaster.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bei der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung ist zu beachten, dass die durch Begriffe wie „Mitte“, „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „vertikal“, „horizontal“, „innen“, „außen“ angegebene Ausrichtung oder Positionsbeziehung auf der in den Zeichnungen gezeigten Ausrichtung oder Positionsbeziehung basiert, so dass lediglich die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung erleichtert und die Beschreibung vereinfacht wird, und dadurch nicht angegeben oder impliziert wird, dass die Vorrichtung oder das Element, auf die/das Bezug genommen wird, eine bestimmte Ausrichtung, Konstruktion und Funktion in einer bestimmten Ausrichtung haben muss, und sie daher nicht als Einschränkung der vorliegenden Anmeldung verstanden werden kann. Darüber hinaus werden die Begriffe „erste(r, s)“ und „zweite(r, s)“ nur zu beschreibenden Zwecken verwendet und sind nicht so zu verstehen, dass sie auf eine relative Bedeutung hinweisen oder eine solche implizieren. Bei diesen Begriffen handelt es sich bei der „ersten Position“ und „zweiten Position“ um zwei verschiedene Stellen.
Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben und eingeschränkt, sind die Begriffe „blockieren“, „anbringen“, „verbunden“, „befestigt“ im weiten Sinne zu verstehen, beispielsweise als feste Verbindung oder als lösbare Verbindung, als mechanische Verbindung oder als elektrische Verbindung, als direkte Verbindung oder als indirekte Verbindung über ein Zwischenmittel, als Verbindung innerhalb zweier Elemente oder als Wechselwirkung zwischen zwei Elementen. Die spezifische Bedeutung der oben genannten Begriffe im Zusammenhang mit dieser Anmeldung ist für den Fachmann im Einzelfall nachvollziehbar.
Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben und eingeschränkt, kann das erste Merkmal „auf“ oder „unter“ dem zweiten Merkmal einen direkten Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal umfassen, oder es kann einen Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal nicht direkt, sondern über ein separates Merkmal dazwischen umfassen. Dass das erste Merkmal „über“ dem zweiten Merkmal, „oberhalb“ des zweiten Merkmals bzw. „darüber“ liegt, bedeutet auch, dass das erste Merkmal direkt über und diagonal über dem zweiten Merkmal liegt, oder einfach, dass das erste Merkmal horizontal höher liegt als das zweite Merkmal. Dass das erste Merkmal „unter“ dem zweiten Merkmal, „unterhalb“ des zweiten Merkmals bzw. „darunter“ liegt, bedeutet, dass das erste Merkmal direkt unter und diagonal unter dem zweiten Merkmal liegt, oder einfach, dass das erste Merkmal unter der horizontalen Höhe des zweiten Merkmals liegt.
Die technische Lösung der vorliegenden Anmeldung wird durch Kombinieren der 1-8 mit Ausführungsformen weiter erläutert.
Die optische Faser umfasst nacheinander von innen nach außen eine Kernschicht 1, einen Mantel 2, eine innere Beschichtung 3 und eine äußere Beschichtung 4. Der Prozess zum Drahtziehen der optischen Faser beinhaltet, dass der vorgeformte Stab durch eine Drahtziehmaschine zu einer blanken Faser gezogen wird (die blanke optische Faser umfasst nacheinander von innen nach außen die Kernschicht 1 und den Mantel 2). Der Durchmesser der blanken optischen Faser wird von dem Taster 13 für blanke Fasern gemessen, dann wird die blanke optische Faser zum Beschichtungshärtungssystem geleitet, um die innere Beschichtung 3 und die äußere Beschichtung 4 der Reihe nach aufzutragen und die innere Beschichtung 3 und die äußere Beschichtung 4 zu härten.
Diese Ausführungsform stellt ein Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters bereit, wie in den 1-4 gezeigt, das das Aufsprühen eines Beschichtungsmaterials 5 in periodischen Abständen auf die optischen Fasern zur Bildung mindestens eines Satzes von Sprühbeschichtungen, das Trocknen und Härten des Beschichtungsmaterials 5 umfasst, wobei das Beschichtungsmaterial 5 nach dem Trocknen eine Spannung auf die optischen Fasern ausüben kann.
In dieser Ausführungsform kann das getrocknete Beschichtungsmaterial 5 durch Aufsprühen des Beschichtungsmaterials 5 in periodischen Abständen auf die optischen Fasern eine Spannungsverteilung in bestimmten Abständen auf die optischen Fasern anwenden, so dass das Einschreiben eines langperiodischen Fasergitters und die stabile Leistung des Fasergitters erreicht werden. Durch die Einstellung des Abstands zwischen den beiden Zyklen des Beschichtungsmaterials 5 kann die Dämpfungseigenschaft der optischen Faser angepasst werden. Durch die Einstellung der Dicke des Beschichtungsmaterials 5 kann die Spannungsintensität auf die optische Faser angepasst werden. Die Gitterperiode kann so eingestellt werden, dass ein langperiodisches Fasergitter mit guter Filterwirkung erhalten wird.
Optional handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial 5 um eine Tinte. Die Trocknungstemperatur der Tinte kann zwischen 50 und 100°C gewählt werden, z.B. 50°C, 60°C, 70°C, 80°C, 90°C oder 100°C. Das auf die Oberfläche der optischen Faser aufgesprühte Lösungsmittel der Tinte ist nach dem Trocknen vollständig verdampft und hinterlässt nur eine periodische Anordnung von festen Rußflecken. Die vorliegende Anmeldung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Tinte als Beschichtungsmaterial 5 beschränkt, das Beschichtungsmaterial 5 kann beispielsweise auch ein Harzmaterial sein.
Optional beträgt eine aufgesprühte Dicke des Beschichtungsmaterials 5 zwischen 1 µm und 20 µm. Die aufgesprühte Dicke kann beispielsweise 1 µm, 5 µm, 10 µm, 15 µm oder 20 µm betragen, wahlweise 1 µm -10 µm. Je größer die Dicke des Sprühmaterials ist, desto größer ist die Spannung, die das getrocknete Beschichtungsmaterial 5 auf die optische Faser ausübt.
Optional wird das Beschichtungsmaterial 5 in Form eines Rings oder eines Punktes aufgesprüht. Wenn das Beschichtungsmaterial 5 als Punkt aufgesprüht wird, wird es längs der Achse der optischen Faser aufgesprüht.
Insbesondere beträgt eine Periode Λ des Beschichtungsmaterials 5 in jeder Gruppe von Sprühbeschichtungen 1 µm - 1000 µm, d. h. der Abstand zwischen Punkten oder Ringen in jeder Gruppe von Sprühbeschichtungen beträgt 1 µm - 1000 µm, beispielsweise 10 µm, 100 µm, 300 µm, 500 µm oder 800 µm. Eine Länge L jeder Gruppe von Sprühbeschichtungen beträgt 1 mm - 100 mm. Sie kann z.B. 1 mm, 10 mm, 20 mm, 50 mm, 80 mm oder 100 mm betragen.
Die Sprühbeschichtung kann in einer Gruppe gesprüht werden, um ein unabhängiges langperiodisches Fasergitter zu bilden, oder in mehreren Gruppen, die in Abständen gesprüht werden, um ein kaskadenförmiges langperiodisches Fasergitter zu bilden. Bei mehreren Gruppen von Sprühbeschichtungen beträgt der Abstand D zwischen benachbarten Gruppen von Sprühbeschichtungen das 0-100-fache der Länge L jeder Gruppe von Sprühbeschichtungen, z. B. 0,5 L, 1 L, 2 L, 10 L, 40 L, 50 L, 70 L oder 100 L.
In einer optionalen Ausführungsform I wurde, wie in 1 und 2 gezeigt, das Beschichtungsmaterial 5 während des Prozess zum Drahtziehen der optischen Faser in periodischen Abständen auf die Oberfläche des Mantels 2 der optischen Faser gesprüht. Nachdem der vorgeformte Stab durch eine Drahtziehmaschine zu einer blanken Faser gezogen wurde, wurde das Beschichtungsmaterial 5 in periodischen Abständen auf den Mantel 2 der optischen Faser aufgetragen. Nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials 5 auf der Oberfläche des Mantels 2 wurden die innere Beschichtung 3 und die äußere Beschichtung 4 der optischen Faser nacheinander aufgetragen und dann die innere Beschichtung 3 und die äußere Beschichtung 4 gehärtet. Die Aushärtungswellenlänge kann zwischen 300 nm und 500 nm gewählt werden. Es ist zu verstehen, dass das getrocknete Beschichtungsmaterial 5 eine Spannungsverteilung mit bestimmten Abständen auf den Mantel 2 der optischen Faser ausüben kann, so dass das unmittelbare Einschreiben von langperiodischen Fasergittern erhalten und die Produktionseffizienz verbessert wird.
Als optionale Ausführungsform II, wie in 1 und 3 gezeigt, wurde das Beschichtungsmaterial 5 während des Prozesses zum Drahtziehen der optischen Faser in periodischen Abständen auf die Oberfläche der inneren Schicht 3 der optischen Faser gesprüht. Nachdem der vorgeformte Stab durch eine Drahtziehmaschine zu einer blanken Faser gezogen wurde und die innere Beschichtung 3 der blanken Faser durch ein Beschichtungs- und Aushärtungssystem beschichtet und ausgehärtet wurde, wurde das Beschichtungsmaterial 5 in periodischen Abständen auf die innere Beschichtung 3 der optischen Faser aufgetragen. Nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials 5 auf der Oberfläche der inneren Beschichtung 3 wurde die äußere Beschichtung 4 der optischen Faser aufgetragen und anschließend gehärtet. Die Aushärtungswellenlänge kann zwischen 300 nm und 500 nm gewählt werden. Es ist zu verstehen, dass das getrocknete Beschichtungsmaterial 5 eine Spannungsverteilung in bestimmten Abständen auf die innere Beschichtung 3 der optischen Fasern ausüben kann, so dass das unmittelbare Einschreiben von langperiodischen Fasergittern erhalten und die Produktionseffizienz verbessert wird.
Als optionale Ausführungsform III, wie in 1 und 4 gezeigt, muss zur Unterscheidung zwischen verschiedenen optischen Fasern die optische Faser nach der Fertigstellung des Drahtziehens der optischen Faser gefärbt werden. Das Beschichtungsmaterial 5 wurde vor der Färbebehandlung in periodischen Abständen auf die Oberfläche der äußeren Schicht 4 der optischen Faser aufgesprüht. Nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials 5 auf der Oberfläche der äußeren Schicht 4 wurde die optische Faser eingefärbt und dann die Färbeschicht 6 ausgehärtet. Es ist zu verstehen, dass das getrocknete Beschichtungsmaterial 5 auf der äußeren Schicht 4 eine Spannungsverteilung in bestimmten Abständen auf die äußere Schicht 4 der optischen Faser ausüben kann, und die blanke Faser der optischen Faser (die blanke Faser ist Glas) wurde nicht beeinträchtigt oder beschädigt, so dass das unmittelbare Einschreiben von langperiodischen Fasergittern erhalten und die Produktionseffizienz verbessert wird.
In dieser Ausführungsform kann durch Sprühen des Beschichtungsmaterials 5 in periodischen Abständen auf die optische Faser die Spannungsverteilung in bestimmten Abständen auf die optische Faser ausgeübt werden, um das Einschreiben des langperiodischen optischen Fasergitters zu realisieren, nachdem das Beschichtungsmaterial 5 getrocknet wurde, und die Leistung des optischen Fasergitters ist stabil. Die Materialeigenschaften des Beschichtungsmaterials 5, wie etwa Intervalldauer, Dicke, Partikelgröße und Modul, sowie die Dicke und der Aushärtungsgrad des Beschichtungsmaterials 5 werden eingestellt, um die Intensität und die Verteilung der Spannung zu steuern, wodurch die Kopplung der Übertragungsmode in den Mantel der optischen Faser 2, die innere Beschichtung 3 oder die äußeren Beschichtung 4 eingestellt wird. Beim Prozess zum Drahtziehen der optischen Faser wird das Beschichtungsmaterial 5 in periodischen Abständen auf die Oberfläche des Mantels 2 oder der inneren Beschichtung 3 der optischen Faser aufgesprüht, d.h. das Beschichtungsmaterial 5 wird auf die blanke Faser gesprüht, die von der Faserziehmaschine gezogen wird, oder das Beschichtungsmaterial 5 wird aufgesprüht, nachdem die innere Beschichtung 3 der optischen Faser aufgetragen wurde, wodurch das unmittelbare Einschreiben von langperiodischen Fasergittern ermöglicht und die Produktionseffizienz verbessern werden kann, oder das Beschichtungsmaterial 5 wird nach Beendigung des Drahtziehens der optischen Faser in periodischen Abständen auf die Oberfläche der äußeren Beschichtung 4 der optischen Faser aufgesprüht, wobei der Glasteil der optischen Faser nicht beeinträchtigt oder beschädigt wird, wodurch die Erfolgsrate beim Einschreiben des Gitters und die Produktionseffizienz verbessert werden. Die vorliegende Anmeldung realisiert das Einschreiben von langperiodischen Fasergittern durch die Anwendung einer periodischen Spannungsverteilung auf die optische Faser, die keine spezielle Fotomaske oder Fotolackbehandlung erfordert und einfach umzusetzen ist und niedrige Kosten und eine hohe Produktionseffizienz beinhaltet.
Um das oben genannte Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters weiter auszuführen, wird in dieser Ausführungsform auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters offenbart. Wie in 6 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters einen Zugmechanismus 12, eine Sprühmaschine 10 und einen Trockner 9, die längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet sind. Der Zugmechanismus 12 wird zum Ziehen von optischen Fasern verwendet, die Sprühmaschine 10 kann das Beschichtungsmaterial 5 in periodischen Abständen auf die optische Faser sprühen, der Trockner 9 kann das auf die optische Faser gesprühte Beschichtungsmaterial 5 trocknen, und das Beschichtungsmaterial 5 kann nach dem Trocknen eine Spannung auf die optische Faser ausüben.
In dieser Ausführungsform wird die vom Zugmechanismus 12 gezogene optische Faser nacheinander durch die Sprühmaschine 10 und den Trockner 9 geführt. Optional kann die Sprühmaschine 10 das Beschichtungsmaterial 5 in periodischen Abständen auf die optische Faser sprühen, und das Beschichtungsmaterial 5 wird in Form eines Rings oder eines Punktes aufgesprüht. Das aufgesprühte Beschichtungsmaterial 5 wird durch den Trockner 9 getrocknet.
Der Zugmechanismus 12 umfasst insbesondere eine Ablaufwalze und eine Aufnahmewalze, wobei die Ablaufwalze auf der vom Trockner 9 abgewandten Seite der Sprühmaschine 10 und die Aufnahmewalze auf der von der Sprüheinrichtung 10 abgewandten Seite des Trockners 9 angeordnet ist.
Als optionale Ausführungsform, wie in 6 gezeigt, muss zur Unterscheidung zwischen verschiedenen optischen Fasern die optische Faser nach Abschluss des Drahtziehens der optischen Faser gefärbt werden. Der Trockner 9 ist auch mit einer Färbeform 11 und einer UV-Härtungslampe 7 auf der von der Spritzmaschine 10 abgewandten Seite ausgestattet. Nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials 5 auf der optischen Faser wird die optische Faser durch die Färbeform 11 einer Färbebehandlung unterzogen. Die UV-Härtungslampe 7 kann die Färbeschicht 6 nach der Färbebehandlung aushärten.
Als optionale Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, umfasst zur Realisierung der Herstellung von langperiodischen Fasergittern im Drahtziehprozess die Herstellungsvorrichtung für das langperiodische Fasergitter in dieser Ausführungsform weiterhin eine Beschichtungsform 8 und eine UV-Härtungslampe 7, und die Beschichtungsform 8 umfasst eine interne Beschichtungsform 81 und eine externe Beschichtungsform 82;
Die Sprühmaschine 10, der Trockner 9, die innere Beschichtungsform 81, die äußere Beschichtungsform 82 und die UV-Härtungslampe 7 sind längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet, so dass die Sprühmaschine 10 das Beschichtungsmaterial 5 in periodischen Abständen auf die Oberfläche des Mantels 2 der optischen Faser sprühen kann. Nach dem Aufsprühen des Beschichtungsmaterials 5 auf die Oberfläche des Mantels 2 der optischen Faser wird die optische Faser mittels der inneren Beschichtungsform 81 und der äußeren Beschichtungsform 82 nacheinander mit der inneren Beschichtung 3 und der äußeren Beschichtung 4 beschichtet, und die äußere Beschichtung 4 wird nach der Beschichtung mit der UV-Härtungslampe 7 gehärtet. Der Mantel 2 der optischen Faser wird durch Aufsprühen des Beschichtungsmaterials 5 auf den Mantel 2 der optischen Faser einer Spannungsverteilung mit bestimmten Abständen ausgesetzt, um das unmittelbare Einschreiben eines langperiodischen Fasergitters zu realisieren.
In einer optionalen Ausführungsform, wie in 8 gezeigt, umfasst zur Durchführung der Herstellung von langperiodischen Fasergittern im Drahtziehprozess die Herstellungsvorrichtung für das langperiodische Fasergitter in dieser Ausführungsform außerdem eine Beschichtungsform 8 und eine UV-Härtungslampe 7, und die Beschichtungsform 8 umfasst eine interne Beschichtungsform 81 und eine externe Beschichtungsform 82. Die interne Beschichtungsform 81, die Sprühmaschine 10, der Trockner 9, die externe Beschichtungsform 82 und die UV-Härtungslampe 7 sind längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet, so dass die Sprühmaschine 10 das Beschichtungsmaterial 5 in periodischen Abständen auf die Oberfläche der inneren Beschichtung 3 der optischen Faser sprühen kann. Nach dem Aufsprühen des Beschichtungsmaterials 5 auf die Oberfläche der inneren Beschichtung 3 der optischen Faser wird die optische Faser mittels der äußeren Beschichtungsform 82 mit der äußeren Beschichtung 4 beschichtet, und die äußere Beschichtung 4 wird nach dem Beschichten mit der UV-Härtungslampe 7 gehärtet. Der Mantel 2 der optischen Faser wird durch Aufsprühen des Beschichtungsmaterials 5 auf den Mantel 2 der optischen Faser einer Spannungsverteilung mit bestimmten Abständen ausgesetzt, um das unmittelbare Einschreiben eines langperiodischen Fasergitters zu realisieren.
Die obigen Ausführungen beschreiben das technische Prinzip der vorliegenden Anmeldung in Verbindung mit Ausführungsformen. Diese Beschreibungen dienen lediglich der Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Anmeldung und können in keiner Weise als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Anmeldung ausgelegt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters, das Folgendes umfasst: Aufsprühen von Beschichtungsmaterial (5) in periodischen Abständen auf eine optische Faser zur Bildung mindestens einer Gruppe von Sprühbeschichtungen; und Trocknen und Härten des Beschichtungsmaterials (5), wobei das Beschichtungsmaterial (5) nach dem Trocknen eine Spannung auf die optische Faser ausübt.
Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach Anspruch 1, bei dem das Beschichtungsmaterial (5) während des Prozesses zum Drahtziehen der optischen Faser in periodischen Abständen auf eine Oberfläche eines Mantels (2) der optischen Faser aufgesprüht wird; nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials (5) auf der Oberfläche des Mantels (2) nacheinander eine innere Beschichtung (3) und eine äußere Beschichtung (4) der optischen Faser aufgebracht und dann die innere Beschichtung (3) und die äußere Beschichtung (4) gehärtet werden.
Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach Anspruch 1, bei dem das Beschichtungsmaterial (5) während des Prozesses zum Drahtziehen der optischen Faser in periodischen Abständen auf eine Oberfläche einer inneren Beschichtung (3) der optischen Faser aufgesprüht wird; nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials (5) auf der Oberfläche der inneren Beschichtung (3) die optische Faser mit einer äußeren Beschichtung (4) beschichtet wird und anschließend die äußere Beschichtung (4) gehärtet wird.
Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach Anspruch 1, bei dem das Beschichtungsmaterial (5) nach Abschluss des Drahtziehens der optischen Faser in periodischen Abständen auf eine Oberfläche einer äußeren Beschichtung (4) der optischen Faser aufgesprüht wird; nach dem Trocknen des Beschichtungsmaterials (5) auf der Oberfläche der äußeren Beschichtung (4) die optische Faser gefärbt und anschließend eine Färbeschicht (6) gehärtet wird.
Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Beschichtungsmaterial (5) um eine Tinte handelt.
Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach Anspruch 1, wobei eine aufgesprühte Dicke H des Beschichtungsmaterials (5) 1 µm - 20 µm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial (5) in Form eines Rings oder eines Punktes aufgesprüht wird.
Verfahren zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Periode Λ des Beschichtungsmaterials (5) in jeder Gruppe der Sprühbeschichtungen 1 µm - 1000 µm beträgt und eine Länge L jeder Gruppe der Sprühbeschichtungen 1 mm - 100 mm beträgt, wobei wenn mehrere Gruppen von Sprühbeschichtungen vorhanden sind ein Abstand D zwischen zwei benachbarten Gruppen der Sprühbeschichtung das 0 - 100-fache der Länge L jeder Gruppe von Sprühbeschichtungen beträgt.
Vorrichtung zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters, die einen Zugmechanismus (12), eine Sprühmaschine (10) und einen Trockner (9) umfasst, die längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet sind, wobei der Zugmechanismus (12) zum Ziehen einer optischen Faser verwendet wird, die Sprühmaschine (10) zum Sprühen von Beschichtungsmaterial (5) in periodischen Abständen auf die optische Faser verwendet wird, der Trockner (9) zum Trocknen des auf die optische Faser gesprühten Beschichtungsmaterials (5) verwendet wird und das Beschichtungsmaterial (5) nach dem Trocknen eine Spannung auf die optische Faser ausübt.
Vorrichtung zur Herstellung eines langperiodischen Fasergitters nach Anspruch 9, die ferner eine Beschichtungsform (8) und eine UV-Härtungslampe (7) umfasst, wobei die Beschichtungsform (8) eine interne Beschichtungsform (81) und eine externe Beschichtungsform (82) umfasst; wobei die Sprühmaschine (10), der Trockner (9), die innere Beschichtungsform (81), die äußere Beschichtungsform (82) und die UV-Härtungslampe (7) längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet sind, so dass die Sprühmaschine (10) das Beschichtungsmaterial (5) in periodischen Abständen auf die Oberfläche des Mantels (2) der optischen Faser sprühen kann; oder wobei die innere Beschichtungsform (81), die Sprühmaschine (10), der Trockner (9), die äußere Beschichtungsform (82) und die UV-Härtungslampe (7) längs der Zugrichtung nacheinander angeordnet sind, so dass die Sprühmaschine (10) das Beschichtungsmaterial (5) in periodischen Abständen auf die Oberfläche der inneren Beschichtung (3) der optischen Faser sprühen kann.