[發明專利]一種復合材料光纖及其制備方法

有效

• 申請號: 202010316451.1
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111562645B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 江昕;鄭羽;付曉松;鄒琪琳
• 申請（專利權）人: 艾菲博(寧波)光電科技有限責任公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;C03C13/04;C03B37/025
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 周玨

1.一種復合材料光纖，其特征在于它是一種多芯光纖，它由金屬氧化物玻璃和化合物玻璃中的一種玻璃與高分子材料復合而成，它包括金屬氧化物纖芯或化合物纖芯、填充于所述的金屬氧化物纖芯或所述的化合物纖芯之間的高分子材料填充物；其中，所述的金屬氧化物玻璃和所述的化合物玻璃的折射率均高于所述的高分子材料的折射率，所述的金屬氧化物玻璃或所述的化合物玻璃與所述的高分子材料在熔融狀態下拉絲溫度差不大于50℃，使所述的金屬氧化物玻璃和所述的化合物玻璃在熔融狀態下不發生玻璃析晶；

所述的金屬氧化物玻璃的金屬氧化物為氧化碲、氧化鍺、氧化鋰、氧化鋅，所述的化合物玻璃的化合物為硒化物、碲化物、氟化物、碘化物或磷化物，所述的高分子材料為碳鏈高聚物或雜鏈高聚物或元素有機高聚物，所述的碳鏈高聚物包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯，所述的雜鏈高聚物包括聚酰胺、聚酰亞胺、聚丙烯酰胺。

2.一種復合材料光纖的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：對第一高分子材料管進行預處理，以去除第一高分子材料管表面的污漬、氣泡；然后將預處理后的第一高分子材料管制成毛細管；并將金屬氧化物玻璃棒制成毛細棒；再將毛細棒插入毛細管的內孔中組合形成光波導基本單元；其中，毛細棒與毛細管在熔融狀態下拉絲溫度差不大于50℃，毛細管的內孔直徑略大于毛細棒的直徑；

所述的步驟1中，第一高分子材料管為聚醚砜樹脂管，金屬氧化物玻璃棒為二氧化碲玻璃棒；

步驟2：將數個光波導基本單元相互平行排列且緊貼堆棧形成截面接近于圓形的復合材料堆棧體；然后束縛復合材料堆棧體，以維持復合材料堆棧體的結構；再對復合材料堆棧體進行拉伸，制備得到復合材料預制體；

步驟3：將數個復合材料預制體相互平行排列且緊貼堆棧成截面接近于圓形的結構，并插入到第二高分子材料管的內孔中，形成復合材料光纖預制棒；其中，第二高分子材料管與第一高分子材料管為同一種高分子材料管，或第二高分子材料管與第一高分子材料管為兩種不同的高分子材料管，且第二高分子材料管與第一高分子材料管在熔融狀態下拉絲溫度差不大于50℃，毛細棒、第二高分子材料管與第一高分子材料管在熔融狀態下拉絲溫度浮動在±10～20℃；

步驟4：對復合材料光纖預制棒進行光纖拉絲，得到復合材料多芯光纖，該復合材料多芯光纖包括數根纖芯及填充于纖芯之間的高分子材料填充物，纖芯為金屬氧化物纖芯或化合物纖芯。

3.根據權利要求2所述的一種復合材料光纖的制備方法，其特征在于所述的步驟3中，第二高分子材料管為聚醚砜樹脂管。

4.根據權利要求2或3所述的一種復合材料光纖的制備方法，其特征在于所述的步驟2中，使用非全束縛方式并采用束縛環結合耐高溫金屬絲束縛復合材料堆棧體，先采用束縛環束縛于復合材料堆棧體的尾端上，后采用耐高溫金屬絲束縛于復合材料堆棧體除尾端的其余部分上，耐高溫金屬絲的軟化溫度均遠高于光波導基本單元的軟化溫度。

5.根據權利要求2所述的一種復合材料光纖的制備方法，其特征在于所述的步驟2中，對復合材料堆棧體進行拉伸，制備得到復合材料預制體的具體過程為：將復合材料堆棧體置于高溫爐中，經高溫爐熔融后由同步驅動四輪皮帶牽引裝置進行勻速拉伸，得到直徑完全均勻的復合材料預制體。

6.根據權利要求2或5所述的一種復合材料光纖的制備方法，其特征在于所述的步驟4中，采用光纖拉絲塔系統對復合材料光纖預制棒進行光纖拉絲，所述的光纖拉絲塔系統由預制棒進給裝置、高溫爐、光纖轉向引導輪、具有能夠調整拉絲速度和調節裸光纖直徑的主光纖牽引輪的主牽引系統、舞蹈輪、具有收線盤的成品光纖收線裝置組成，所述的預制棒進給裝置提供復合材料光纖預制棒給所述的高溫爐，所述的高溫爐使復合材料光纖預制棒熔融成絲形成裸光纖，裸光纖通過所述的光纖轉向引導輪后進入所述的主牽引系統中，所述的主牽引系統中的主光纖牽引輪改變裸光纖的直徑后得到復合材料多芯光纖，復合材料多芯光纖經過所述的舞蹈輪匹配收纖速度后由所述的成品光纖收線裝置中的收線盤收集。