[發(fā)明專利]全固態(tài)光子晶體光纖預制棒的擠壓制備方法

有效

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• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN111892291B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設計）人: 王訓四;董友仁;王弦歌;鐘明輝;王榮平;聶秋華;沈祥;戴世勛;劉自軍;劉永興
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽;孫盼峰

1.全固態(tài)光子晶體光纖預制棒的擠壓制備方法，其特征在于，包括如下步驟1至步驟10：

步驟1，預先準備擠壓筒、擠壓腔、纖芯出口模具、第一頂桿、第二頂桿、擠壓頭和光纖預制棒出口模具；其中，所述擠壓筒具有上部開口且擠壓筒的底部設置有預制棒出口；所述擠壓腔具有頂部開口且擠壓腔的底部設置有下部開口；所述纖芯出口模具具有N個纖芯出口，N≥2；所述擠壓腔的下部開口與纖芯出口模具的各纖芯出口緊密連通；所述擠壓腔的頂部開口尺寸小于第一頂桿的頂壓端的直徑，且擠壓腔的頂部開口尺寸大于第二頂桿的頂壓端的直徑；并且，擠壓腔內(nèi)具有蓋住纖芯玻璃錠上表面的頂板，所述擠壓頭具有與所述纖芯出口模具的各纖芯出口分別對應設置且能夠穿過頂板后進入到對應纖芯出口中的擠壓桿；擠壓筒的上部開口、擠壓腔的頂部開口、纖芯出口模具中心以及擠壓筒的預制棒出口均位于同一直線上；

步驟2，準備分別經(jīng)酒精沖洗干凈且烘干的纖芯玻璃錠和包層玻璃錠；其中，所述纖芯玻璃錠的外徑與擠壓腔的內(nèi)徑相適配；所述包層玻璃錠的外徑與擠壓筒的內(nèi)徑相適配；

步驟3，將所述包層玻璃錠放入擠壓筒的底部，將所述纖芯玻璃錠放入裝有擠壓頭的擠壓腔內(nèi)，然后將擠壓腔與纖芯出口模具裝配，以使纖芯出口模具位于包層玻璃錠的上方，擠壓頭位于纖芯玻璃錠的上方；

步驟4，將放置有纖芯玻璃錠的擠壓腔放置到擠壓筒內(nèi)，并將第一頂桿的頂壓端頂觸到擠壓腔頂部的外表面，且使得第一頂桿的頂壓端與纖芯出口模具中心位于同一直線上；

步驟5，對步驟4中放置有擠壓腔的擠壓筒進行加熱，并加熱擠壓筒內(nèi)溫度至預設溫度T，使得擠壓筒內(nèi)的纖芯玻璃錠和包層玻璃錠受熱軟化，得到軟化狀態(tài)的纖芯玻璃和包層玻璃；其中，所述預設溫度T滿足：TgTTx；所述Tg為纖芯玻璃轉(zhuǎn)變溫度與包層玻璃轉(zhuǎn)變溫度中的最大值，所述Tx為纖芯玻璃析晶溫度與包層玻璃析晶溫度中的最小值；

步驟6，利用第一頂桿對擠壓腔頂部施壓，并推動擠壓腔擠入到擠壓筒內(nèi)的包層玻璃中，使得纖芯出口模具的纖芯出口的底部與包層玻璃的底部相齊平或者使得纖芯出口模具的纖芯出口的底部低于包層玻璃的底部；

步驟7，將所述擠壓筒內(nèi)溫度保持在所述預設溫度T不變，取出擠壓筒內(nèi)的第一頂桿，并將第二頂桿置入到擠壓筒內(nèi)，使得第二頂桿的頂壓端穿過擠壓腔的頂部開口并頂觸到擠壓頭；

步驟8，利用第二頂桿推動擠壓頭對擠壓腔內(nèi)的纖芯玻璃施壓，使得纖芯玻璃從擠壓筒底部的纖芯出口模具的各纖芯出口處擠出，得到具有N個纖芯的纖芯陣列；

步驟9，對擠壓腔與擠壓筒內(nèi)的玻璃均勻施壓，使得擠壓腔內(nèi)的纖芯玻璃與擠壓筒內(nèi)的包層玻璃在所述擠壓筒的預制棒出口處被一同擠出，得到所需要光纖預制棒的初始產(chǎn)品；

步驟10，將所得光纖預制棒初始產(chǎn)品在轉(zhuǎn)變溫度Tg下退火處理達到預設時間段，然后將光纖預制棒初始產(chǎn)品的溫度降至室溫，得到擠壓制備后的光纖預制棒產(chǎn)品。

2.根據(jù)權利要求1所述的全固態(tài)光子晶體光纖預制棒的擠壓制備方法，其特征在于，所述纖芯出口模具的N個纖芯出口呈規(guī)則分布。

3.根據(jù)權利要求1所述的全固態(tài)光子晶體光纖預制棒的擠壓制備方法，其特征在于，所述擠壓筒、擠壓腔、纖芯出口模具、第一頂桿、第二頂桿、擠壓頭、纖芯玻璃錠和包層玻璃錠在使用前均經(jīng)過超聲波清洗和酒精擦凈處理。

4.根據(jù)權利要求1所述的全固態(tài)光子晶體光纖預制棒的擠壓制備方法，其特征在于，所述第一頂桿對擠壓腔頂部施壓過程以及第二頂桿對擠壓腔頂部施壓過程均在真空腔內(nèi)進行。

5.根據(jù)權利要求4所述的全固態(tài)光子晶體光纖預制棒的擠壓制備方法，其特征在于，在所述第一頂桿對擠壓腔頂部施壓之前以及所述第二頂桿推動擠壓頭對擠壓腔內(nèi)的纖芯玻璃施壓之前均包括：利用真空泵對所述真空腔抽真空，使得當真空腔內(nèi)的真空度低于10^-2Pa時，向真空腔內(nèi)補充惰性氣體，使真空腔內(nèi)的氣壓與外界大氣壓相同。

6.根據(jù)權利要求1～5任一項所述的全固態(tài)光子晶體光纖預制棒的擠壓制備方法，其特征在于，在步驟9中，所述擠壓腔內(nèi)的纖芯玻璃與擠壓筒內(nèi)的包層玻璃均被勻速擠出。