[發明專利]一種金屬-半導體-玻璃光電光纖及其制備方法

有效

• 申請號: 201710273099.6
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107129139B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 楊中民;唐國武;錢奇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012;C03B37/025;C03B37/10
• 代理公司: 44102 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 何淑珍<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種金屬-半導體-玻璃光電光纖，其特征在于，包括玻璃包層（2）、纖芯（3）和金屬鋁線（1）；所述玻璃包層（2）為磷酸鹽玻璃；所述纖芯（3）在光纖的軸心線上，纖芯（3）為間隔分布的硒碲半導體球；在纖芯（3）兩側具有以纖芯（3）為對稱軸進行對稱分布的兩條金屬鋁線（1）；所述金屬鋁線（1）與纖芯（3）沿光纖的軸心方向平行，且金屬鋁線（1）與纖芯（3）中的硒碲半導體球直接接觸構成電回路；

所述金屬-半導體-玻璃光電光纖的制備方法包括如下步驟：

（1）光纖預制棒的制備：將磷酸鹽玻璃加工成圓柱體，在圓柱體的軸心線上鉆中心孔，再在中心孔的兩側鉆孔；兩個側孔的尺寸大小相同，且以中心孔為對稱軸進行對稱分布，所有的孔均為非貫穿孔；將配制好的硒碲半導體粉填入中心孔，將金屬鋁棒填入兩個側孔，密封中心孔和側孔的開口端，得到光纖預制棒；

（2）光纖拉制：將組裝好的光纖預制棒放入拉絲爐中拉絲，得到初始光纖；

（3）光纖熱處理：將拉絲得到的初始光纖進行熱處理，得到所述的金屬-半導體-玻璃光電光纖；

所述拉絲的溫度為680~750℃，拉絲過程在氬氣保護氣氛下進行。

2.根據權利要求1所述的一種金屬-半導體-玻璃光電光纖，其特征在于，所述硒碲半導體球中，硒元素與碲元素的質量比為1~9:1；硒碲半導體球與光纖的直徑比值為1:5~20；金屬鋁線的直徑與硒碲半導體球的直徑比為1~3:1。

3.制備權利要求1或2所述的一種金屬-半導體-玻璃光電光纖的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）光纖預制棒的制備：將磷酸鹽玻璃加工成圓柱體，在圓柱體的軸心線上鉆中心孔，再在中心孔的兩側鉆孔；兩個側孔的尺寸大小相同，且以中心孔為對稱軸進行對稱分布，所有的孔均為非貫穿孔；將配制好的硒碲半導體粉填入中心孔，將金屬鋁棒填入兩個側孔，密封中心孔和側孔的開口端，得到光纖預制棒；

（2）光纖拉制：將組裝好的光纖預制棒放入拉絲爐中拉絲，得到初始光纖；

（3）光纖熱處理：將拉絲得到的初始光纖進行熱處理，得到所述的金屬-半導體-玻璃光電光纖；

所述拉絲的溫度為680~750℃，拉絲過程在氬氣保護氣氛下進行。

4.根據權利要求3所述的一種金屬-半導體-玻璃光電光纖的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，兩個側孔的孔心與中心孔的孔心的連線為直線；所述密封采用耐火泥進行密封。

5.根據權利要求3所述的一種金屬-半導體-玻璃光電光纖的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述初始光纖中，纖芯為連續的硒碲半導體組成的圓柱芯，位于初始光纖的軸心線上；金屬鋁線在纖芯的兩側，以纖芯為對稱軸進行對稱分布，與纖芯沿光纖的軸心方向平行，且與纖芯不直接接觸。

6.根據權利要求3所述的一種金屬-半導體-玻璃光電光纖的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述熱處理的溫度高于硒碲半導體的熔點和磷酸鹽玻璃的軟化溫度，且低于硒碲半導體的沸點、金屬鋁的熔點和光纖的拉絲溫度。

7.根據權利要求3所述的一種金屬-半導體-玻璃光電光纖的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述熱處理的溫度為500~660℃；所述熱處理的時間為0.5~3min。

8.根據權利要求3所述的一種金屬-半導體-玻璃光電光纖的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，熱處理后的連續的硒碲半導體轉變為較大直徑的硒碲半導體球，與兩側的金屬鋁線直接接觸。