[發明專利]一種高抗損傷傳能光纖及制作方法

無效

• 申請號: 200910048566.0
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101852886A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 潘志勇;黃劍平;任軍江;何耀基;顧劭憶
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十三研究所
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;C03B20/00;C03B37/025;C03C25/50;C03C25/34;C03C25/12
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 徐鈁

技術領域：

本發明涉及傳能光纖；尤其涉及高抗損傷傳能光纖及其制作方法。

背景技術：

傳能光纖主要用于光能量傳輸，能將高功率激光傳送到所需要的位置，簡化光路系統，提升激光系統的應用工作平臺，可應用于軍事、激光加工、醫療、照明等眾多領域。

現有技術中，常規的傳能光纖包層采用純石英或摻氟石英玻璃材料，對應的光纖纖芯材料為純石英和摻雜石英玻璃。純石英纖芯，摻氟石英玻璃包層的傳能光纖纖芯數值孔徑只有0.2左右，低數值孔徑使得光纖聚光不理想，光纖抗彎曲性能低，限制了高功率激光的輸出；摻雜纖芯，純石英或摻氟石英包層的傳能光纖由于纖芯摻雜，纖芯損傷閾值遠低于純石英理論值10GW/cm²，光纖傳輸損耗大，限制了傳能光纖的應用。這些傳能光纖的光纖預制棒采用MCVD、PCVD、OVD、VAD等工藝技術制作，生產過程復雜，成本高。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是提供一種高抗損傷傳能光纖及制作方法，能解決傳能光纖數值孔徑低、損耗高、損傷閾值低以及制造成本高等問題，所制造的光纖具高抗損傷能力，可傳輸高功率激光。

為解決上述技術問題，本發明是提出以下技術方案實現的：

一種高抗損傷傳能光纖，包括：纖芯；包層；外保護層；其特征在于：所述纖芯的材料為純石英；所述包層的材料為低折射率有機化合物；所述外保護層的材料為高模量有機化合物。

所述纖芯直徑為50μm～1000μm，所述纖芯折射率范圍為1.456～1.458；所述包層直徑范圍為60μm～1200μm，有機化合物的折射率為1.365～1.410；所述外保護層直徑范圍為125μm～1400μm。

所述包層的材料可以為紫外固化低折射率樹脂，或熱固化低折射率硅橡膠，或熱固化低折射聚酰亞胺聚酰亞胺。

外保護層為高模量紫外固化丙烯酸樹脂，或高模量紫外固化硅樹脂，或熱固化低折射聚酰亞胺。

一種高抗損傷傳能光纖的制造方法，主要包括以下步驟：

步驟一：采用合成的純石英棒或管作為光纖純石英纖芯預制棒；

步驟二：合成的純石英棒或管在石墨電阻爐或石墨感應爐高溫下加熱熔融拉絲；

步驟三：拉絲工藝過程一次涂覆材料采用低折射率有機化合物，作為光纖包層涂覆于纖芯表面；

步驟四：通過紫外光固化或通過熱固化包層；

步驟五：拉絲過程二次涂覆材料為高模量有機化合物，作為光纖外保護層涂覆于包層表面；

步驟六：通過紫外光固化或通過熱固化外保護層。

所述步驟二中采用合成的低羥基純石英棒或管作為光纖純石英纖芯預制棒，所述預制棒加熱至2000～2200℃進行拉絲。

所述的光纖在涂覆包層前采用水冷或氦氣、氬氣等惰性氣體對光纖進行冷卻。

本發明帶來以下有益效果：

本發明提供高抗損傷傳能光纖及其制造工藝技術。純石英具有理論最大損傷閾值和低損耗，低折射率材料包層使纖芯具有極高的數值孔徑，因而光纖傳輸損耗小，損傷閾值高，抗彎曲性能強，具有傳輸高功率激光的能力。直接利用合成的純石英管或棒作為纖芯拉制高抗損傷傳能光纖，并在拉絲過程直接涂覆光學包層，使光纖制造工藝簡單化，大大降低了制造成本。

附圖說明：

圖1為本發明的高抗損傷傳能光纖截面示意圖

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的描述：

如圖1所示，1為光纖纖芯；2為包層3為外保護層。

實施例1：光纖純石英纖芯1外圍覆蓋著熱固化低折射率硅橡膠材料包層2，在包層2上覆蓋紫外固化丙烯酸樹脂保護層3。纖芯1直徑為50μm，所述纖芯1的折射率范圍為1.456；所述包層2直徑為60μm，包層的折射率為1.398；所述外保護層3的直徑為125μm；所述外保護層3的折射率為1.410。

實施例2：光纖純石英纖芯1外圍覆蓋著低折射率光纖涂覆樹脂材料包層2，在包層2上覆蓋熱固化低折射率硅橡膠保護層3。纖芯1直徑為400μm，所述纖芯1的折射率范圍為1.457；所述包層2直徑為500μm，包層的折射率為1.365；所述外保護層3的直徑為580μm；所述外保護層3的折射率為1.380。

實施例3：光纖純石英纖芯1外圍覆蓋著熱固化低折射率聚酰亞胺材料包層2，在包層2上覆蓋熱固化低折射聚酰亞胺保護層3。纖芯1直徑為1000μm，所述纖芯1的折射率范圍為1.458；所述包層2直徑為1200μm，包層的折射率為1.410；所述外保護層3的直徑為1400μm；所述外保護層3的折射率為1.410。

制造過程如下：光纖純石英纖芯預制棒直接采用合成的低羥基純石英棒或管；低羥基純石英棒或管在石墨電阻爐或石墨感應爐的2150℃高溫下熔融，在一定的張力拉伸作用下拉制成光纖纖芯；纖芯直徑越大，拉制速度越快，裸纖芯表面溫度越高，為了使光纖降低到能夠進行涂覆的溫度60℃以下，采用水冷或氦氣、氬氣等惰性氣體對光纖進行冷卻；拉絲工藝過程一次涂覆材料采用低折射率有機化合物如紫外固化低折射率樹脂或熱固化低折射率硅橡膠或聚酰亞胺，作為光纖包層涂覆于纖芯表面；拉絲過程二次涂覆材料為高模量有機化合物如紫外固化丙烯酸樹脂或高模量紫外固化硅樹脂或熱固化低折射聚酰亞胺，作為光纖外保護層涂覆于包層表面。