橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，通過兩個(gè)階段的分級(jí)擠壓，制備得到的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒尺寸精度高、具有穩(wěn)定的纖芯?包層比例，且纖芯的橢圓度與對(duì)應(yīng)的擠壓模上的擠壓孔的橢圓度基本一致，纖芯與包層貼合地非常緊密，纖芯?包層界面清晰、完整；本發(fā)明方法可控性好，可以精確控制橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度，克服了傳統(tǒng)鉆孔或減壓燒縮法制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒存在結(jié)構(gòu)缺陷的弊端，同時(shí)，與傳統(tǒng)改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法（MCVD）制備光纖預(yù)制棒的方法相比，成本大幅降低，此外，解決了傳統(tǒng)套管法制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒存在的纖芯?包層界面差的問題。
【專利說明】
橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光纖預(yù)制棒制作領(lǐng)域，具體是一種橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫系玻璃具有良好的紅外透過性能(依組份不同，其透過范圍為0.5?25μπι)，較低的聲子能量(小于350 cm—”，較高的折射率(2?3.5)。此外，硫系玻璃還具有較低的轉(zhuǎn)變溫度(Tg為150?250 °C)、較好的力學(xué)性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，基于硫系玻璃拉制成的硫系玻璃光纖具有機(jī)械性能及物理化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。
[0003]保偏光纖是一種對(duì)線偏振光具有較強(qiáng)的偏振保持能力的光纖。由于其具有良好的偏振態(tài)保持能力，被廣泛應(yīng)用于光纖傳感和各種偏振相干檢測器方面。按照雙折射現(xiàn)象產(chǎn)生的方式不同，可將保偏光纖分為幾何型保偏光纖和應(yīng)力型保偏光纖。幾何型保偏光纖主要是由于材料幾何結(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱性導(dǎo)致光纖材料折射率的改變，從而產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，比如橢圓芯保偏光纖，一般地，橢圓芯保偏光纖纖芯的橢圓度e的計(jì)算公式為e=a/b，其中a為橢圓的長軸長度，b為橢圓的短軸長度;應(yīng)力型保偏光纖主要是依靠外嵌入的應(yīng)力棒和光纖纖芯的熱膨脹系數(shù)的不同，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力，在熱應(yīng)力的作用下導(dǎo)致材料折射率的變化，從而產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，比如熊貓型保偏光纖。由于幾何型保偏光纖的雙折射主要是由幾何雙折射引起的，相比于應(yīng)力型保偏光纖，幾何型保偏光纖的雙折射具有穩(wěn)定性好和溫度無關(guān)性的特點(diǎn)。
[0004]目前，制備橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的主要方法有研磨法和減壓燒縮法。用研磨法制備橢圓芯保偏光纖，先根據(jù)要求將包層和芯棒沉積好后，將圓棒兩側(cè)的圓弧研磨至平，再高溫拉絲即可獲得橢圓芯保偏光纖。此方法由于預(yù)制棒加工面呈近似橢圓形，磨拋加工難度大，而且拉制的光纖橫截面形狀不均勻，并且縱向均勻性也不容易保證。用減壓燒縮法制備橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒，先利用氣相沉積工藝在襯底管內(nèi)壁上沉積包層和芯層，然后將管內(nèi)氣壓減小，要確保沉積管內(nèi)的氣壓小于外界環(huán)境的大氣壓，然后升高溫度，在低壓高溫的作用下將芯層熔縮成橢圓形，即可制得橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒。應(yīng)用減壓燒縮法制備橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒過程中，由于需要準(zhǔn)確控制氣體量與溫度的關(guān)系，而實(shí)際控制難度較大，因此很難實(shí)現(xiàn)高精度橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的制作。
[0005]用擠壓法制備光纖預(yù)制棒，對(duì)具有較陡粘度-溫度曲線或較易析晶的硫系玻璃來說非常適用。在這種方法中，玻璃組合坯體被放置在擠壓筒中并將溫度加熱至玻璃的軟化溫度以上，然后玻璃在高壓下按某一固定的速率通過底部的模具被擠出，從而得到具有芯包層結(jié)構(gòu)的硫系玻璃預(yù)制棒。在擠壓中，較高的壓強(qiáng)和較低的擠壓溫度能夠有效降低玻璃的析晶概率。并且在擠壓過程中，玻璃表面不會(huì)受到機(jī)械損傷和外部雜質(zhì)干擾，所有經(jīng)擠壓制得的硫系玻璃光纖預(yù)制棒的表面的光潔程度遠(yuǎn)高于其他制備方法。國內(nèi)對(duì)于制備傳統(tǒng)保偏光纖預(yù)制棒的專利大部分都集中在應(yīng)力型保偏光纖，幾何型保偏光纖預(yù)制棒的制備專利和文獻(xiàn)較少。其中專利CN104445912A介紹的是一種熊貓保偏光纖預(yù)制棒的制作方法，將2根保偏應(yīng)力棒按照應(yīng)力分布需求對(duì)稱固定在芯棒的兩側(cè)，采用外部沉積法對(duì)芯棒和保偏應(yīng)力棒進(jìn)行外包層沉積，獲得預(yù)制棒疏松體，最后對(duì)預(yù)制棒疏松體進(jìn)行燒結(jié)，獲得界面為圓形的熊貓型保偏光纖預(yù)制棒。該專利涉及到外部沉積步驟，因此制作成本較高，而且在外部沉積的過程中，應(yīng)力棒容易炸裂，保偏應(yīng)力棒很難精確地按照應(yīng)力要求固定在芯棒兩側(cè)，因此制備精度不高。綜上，有必要開發(fā)一種橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，本發(fā)明正是基于此目的而提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，不僅可以精確控制橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度，而且可以制備任意橢圓度的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒，同時(shí)制備成本大幅降低。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)準(zhǔn)備一上部開口的擠壓筒，所述的擠壓筒的底壁開設(shè)有擠壓口；準(zhǔn)備一擠壓頭，所述的擠壓頭的外徑與所述的擠壓筒的內(nèi)徑相適配，所述的擠壓頭的底部設(shè)有下部開口的空腔，所述的空腔的正中心設(shè)置有第一頂桿，所述的第一頂桿的上端可拆卸地連接固定在所述的擠壓頭上，所述的第一頂桿的底面與所述的擠壓頭的底面齊平;準(zhǔn)備一下部開口的保護(hù)套管，該保護(hù)套管的頂壁的中心開設(shè)有縱向通孔，所述的保護(hù)套管的外形尺寸與所述的空腔相適配，所述的第一頂桿的外徑大于所述的縱向通孔的孔徑;準(zhǔn)備一套擠壓模，該套擠壓模由多個(gè)擠壓模構(gòu)成，每個(gè)所述的擠壓模的中部開設(shè)有一個(gè)橢圓形的擠壓孔，各個(gè)所述的擠壓模上的擠壓孔的橢圓度不等，每個(gè)所述的擠壓模的外徑與所述的保護(hù)套管的內(nèi)徑相適配;準(zhǔn)備經(jīng)酒精沖洗干凈并烘干的一纖芯硫系玻璃錠和一包層硫系玻璃錠，且纖芯硫系玻璃的線性折射率大于包層硫系玻璃的線性折射率，所述的纖芯硫系玻璃錠的外徑與所述的保護(hù)套管的內(nèi)徑相適配，所述的包層硫系玻璃錠的外徑與所述的擠壓筒的內(nèi)徑相適配；
(2)根據(jù)待制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度，從所述的一套擠壓模中挑選出擠壓孔的橢圓度相匹配的一個(gè)擠壓模；
(3)先將所述的包層硫系玻璃錠放入所述的擠壓筒的底部，然后將所述的纖芯硫系玻璃錠和挑選的擠壓模放入所述的保護(hù)套管內(nèi)，并使所述的纖芯硫系玻璃錠疊放在該擠壓模的上方，再將所述的保護(hù)套管連同纖芯硫系玻璃錠和擠壓模一起放置在所述的包層硫系玻璃錠上，最后將所述的擠壓頭連同所述的第一頂桿一起放入所述的擠壓筒內(nèi)，使所述的第一頂桿的底面與所述的保護(hù)套管的頂面接觸，且所述的第一頂桿、縱向通孔、擠壓模上的擠壓孔和擠壓口的中心在同一直線上；
(4)對(duì)所述的擠壓筒進(jìn)行加熱，加熱至擠壓筒的溫度達(dá)到T，擠壓筒的溫度T滿足:Tg〈T〈Tx，其中Tg取值于纖芯硫系玻璃和包層硫系玻璃這兩種玻璃的轉(zhuǎn)變溫度中的較大值，Tx取值于纖芯硫系玻璃和包層硫系玻璃這兩種玻璃的析晶溫度中的較小值，加熱后擠壓筒內(nèi)的纖芯硫系玻璃錠和包層硫系玻璃錠受熱軟化;對(duì)所述的擠壓頭的頂部施壓，通過所述的第一頂桿推動(dòng)所述的保護(hù)套管連同纖芯硫系玻璃錠和擠壓模一起擠入所述的包層硫系玻璃錠中，使所述的擠壓模的底面與所述的包層硫系玻璃錠的底面齊平；
(5)保持?jǐn)D壓筒的溫度T不變，取出所述的擠壓頭，拆卸所述的第一頂桿，將與所述的第一頂桿等長的第二頂桿裝配在所述的擠壓頭上，所述的第二頂桿的外徑小于所述的縱向通孔的孔徑，然后將擠壓頭連同所述的第二頂桿一起放入所述的擠壓筒內(nèi)，使所述的第二頂桿的底面與所述的保護(hù)套管的頂面齊平，再次對(duì)所述的擠壓頭的頂部施壓，使所述的第二頂桿的底端穿過所述的縱向通孔伸入所述的纖芯硫系玻璃錠中，將纖芯硫系玻璃從所述的擠壓模上的擠壓孔擠出，最終將纖芯硫系玻璃與包層硫系玻璃從所述的擠壓口一同擠出，該擠出產(chǎn)物即為橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的半成品，擠出的同時(shí)采用牽引機(jī)構(gòu)對(duì)該半成品進(jìn)行同步牽引；
(6)將擠出的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒半成品在所述的Tg溫度下退火4-6小時(shí)后，再緩慢降溫至室溫，即得到單模硫系橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒。
[0008]本發(fā)明方法擠壓制備橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒時(shí)，將纖芯硫系玻璃錠放置在保護(hù)套管內(nèi)，保護(hù)套管可以保護(hù)纖芯硫系玻璃，確保纖芯硫系玻璃能夠整體擠入包層硫系玻璃錠中，此外，在取出擠壓頭、拆卸第一頂桿并更換第二頂桿時(shí)，該保護(hù)套管還可防止其內(nèi)側(cè)的玻璃在壓力作用下向上反向流動(dòng)，確保擠壓的順利進(jìn)行。本發(fā)明的擠壓過程，分兩個(gè)階段進(jìn)行:第一階段，對(duì)擠壓筒進(jìn)行加熱，在特定溫度下，使纖芯硫系玻璃錠和包層硫系玻璃錠受熱軟化，對(duì)擠壓頭的頂部施壓，通過第一頂桿推動(dòng)保護(hù)套管連同纖芯硫系玻璃錠和擠壓模一起擠入包層硫系玻璃錠中，使擠壓模的底面與包層硫系玻璃錠的底面齊平;第二階段，保持?jǐn)D壓筒的溫度T不變，換上第二頂桿后，再次對(duì)擠壓頭的頂部施壓，使第二頂桿的底端穿過縱向通孔伸入纖芯硫系玻璃錠中，將纖芯硫系玻璃從擠壓模上的擠壓孔擠出，最終將纖芯硫系玻璃與包層硫系玻璃從擠壓口一同擠出，該擠出產(chǎn)物即為橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的半成品，在Tg溫度下退火4-6小時(shí)后，再緩慢降溫至室溫，即得到單模硫系橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒，該橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒具有穩(wěn)定的纖芯-包層比例。
[0009]步驟(4)和步驟(5)中的擠壓過程在真空腔內(nèi)進(jìn)行，擠壓前利用真空栗對(duì)該真空腔抽真空，當(dāng)真空腔內(nèi)的真空度低于10—2 Pa時(shí)，向真空腔內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)饣蚨栊詺怏w，使真空腔內(nèi)的氣壓與外界大氣壓相同。
[0010]本發(fā)明制備方法中，配備有一套擠壓模，在不同橢圓度的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒制備時(shí)，可根據(jù)待制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度對(duì)擠壓模進(jìn)行更換，通過更換不同的擠壓模即可對(duì)預(yù)制棒的纖芯的橢圓度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整及精確控制，克服了傳統(tǒng)制備方法無法精確控制預(yù)制棒的纖芯的橢圓度的弊端。各個(gè)所述的擠壓模上的擠壓孔的橢圓度e的取值范圍為0<e<m。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明提供的橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，通過兩個(gè)階段的分級(jí)擠壓，制備得到的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒尺寸精度高、具有穩(wěn)定的纖芯-包層比例，且纖芯的橢圓度與對(duì)應(yīng)的擠壓模上的擠壓孔的橢圓度基本一致，纖芯與包層貼合地非常緊密，纖芯-包層界面清晰、完整;本發(fā)明方法可控性好，可以精確控制橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度，克服了傳統(tǒng)鉆孔或減壓燒縮法制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒存在結(jié)構(gòu)缺陷的弊端，同時(shí)，與傳統(tǒng)改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法(MCVD)制備光纖預(yù)制棒的方法相比，成本大幅降低，此外，解決了傳統(tǒng)套管法制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒存在的纖芯-包層界面差的問題。
【附圖說明】
[0012]圖1為實(shí)施例1和實(shí)施例2中第一階段擠壓開始前擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖；
圖2為實(shí)施例1和實(shí)施例2中第一階段擠壓結(jié)束時(shí)(即第二階段擠壓開始)擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖；
圖3為實(shí)施例1和實(shí)施例2中第二階段擠壓結(jié)束時(shí)擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖；
圖4為實(shí)施例1和實(shí)施例2中擠壓制備得到的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的端面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例1:以As4QS3QSe3()作為纖芯玻璃材料，以As38S62作為包層玻璃材料，擠壓制備成纖芯橢圓度約為3的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒，其擠壓制備方法包括以下步驟:
(1)準(zhǔn)備一上部開口的擠壓筒1，擠壓筒I的底壁開設(shè)有擠壓口11;準(zhǔn)備一擠壓頭2，擠壓頭2的外徑與擠壓筒I的內(nèi)徑相適配，擠壓頭2的底部設(shè)有下部開口的空腔21，空腔21的正中心設(shè)置有第一頂桿31，第一頂桿31的上端可拆卸地連接固定在擠壓頭2上，第一頂桿31的底面與擠壓頭2的底面齊平;準(zhǔn)備一下部開口的保護(hù)套管4，該保護(hù)套管4的頂壁的中心開設(shè)有縱向通孔41，保護(hù)套管4的外形尺寸與空腔21相適配，第一頂桿31的外徑大于縱向通孔41的孔徑;準(zhǔn)備一套擠壓模，該套擠壓模由多個(gè)擠壓模構(gòu)成，每個(gè)擠壓模的中部開設(shè)有一個(gè)橢圓形的擠壓孔，各個(gè)擠壓模上的擠壓孔的橢圓度不等，每個(gè)擠壓模的外徑與保護(hù)套管4的內(nèi)徑相適配;準(zhǔn)備經(jīng)酒精沖洗干凈并烘干的纖芯硫系玻璃錠6和As38S62包層硫系玻璃錠7，As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃錠6的外徑與保護(hù)套管4的內(nèi)徑相適配，As38S62包層硫系玻璃錠7的外徑與擠壓筒I的內(nèi)徑相適配；
(2)根據(jù)待制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度(e=3)，從一套擠壓模中挑選出擠壓孔51的橢圓度為3的一個(gè)擠壓模5;
(3)先將As38S62包層硫系玻璃錠7放入擠壓筒I的底部，然后將AS4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃錠6和挑選的擠壓模5放入保護(hù)套管4內(nèi)，并使AS4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃錠6疊放在該擠壓模5的上方，再將保護(hù)套管4連同AS4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃錠6和擠壓模5—起放置在As38S62包層硫系玻璃錠7上，最后將擠壓頭2連同第一頂桿31—起放入擠壓筒I內(nèi)，使第一頂桿31的底面與保護(hù)套管4的頂面接觸，且第一頂桿31、縱向通孔41、擠壓模5上的擠壓孔51和擠壓口 11的中心在同一直線上；
(4)對(duì)擠壓筒I進(jìn)行加熱，加熱至擠壓筒I的溫度達(dá)到T，擠壓筒I的溫度T滿足:Tg〈T〈Tx，其中Tg取值于As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃和As38S62包層硫系玻璃這兩種玻璃的轉(zhuǎn)變溫度中的較大值，Tx取值于As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃和As38S62包層硫系玻璃這兩種玻璃的析晶溫度中的較小值，具體將擠壓筒I的溫度T控制在210 °C〈T〈240 °C，加熱后擠壓筒I內(nèi)的As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃錠6和As38S62包層硫系玻璃錠7受熱軟化;對(duì)擠壓頭2的頂部施壓，第一階段擠壓開始，第一階段擠壓開始前擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖見圖1，通過第一頂桿31推動(dòng)保護(hù)套管4連同As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃錠6和擠壓模5—起擠入As38S62包層硫系玻璃錠7中，使擠壓模5的底面與As38S62包層硫系玻璃錠7的底面齊平，此時(shí)第一階段擠壓結(jié)束，擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖見圖2;
(5)保持?jǐn)D壓筒I的溫度T不變，取出擠壓頭2，拆卸第一頂桿31，將與第一頂桿31等長的第二頂桿32裝配在擠壓頭2上，第二頂桿32的外徑小于縱向通孔41的孔徑，然后將擠壓頭2連同第二頂桿32—起放入擠壓筒I內(nèi)，使第二頂桿32的底面與保護(hù)套管4的頂面齊平，再次對(duì)擠壓頭2的頂部施壓，第二階段擠壓開始，使第二頂桿32的底端穿過縱向通孔41伸入As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃錠6中，將As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃從擠壓模5上的擠壓孔51擠出，最終將As4QS3QSe3()纖芯硫系玻璃與As38S62包層硫系玻璃從擠壓口 11一同擠出，該擠出產(chǎn)物即為橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的半成品8，擠出的同時(shí)采用牽引機(jī)構(gòu)對(duì)該半成品8進(jìn)行同步牽弓I，第二階段擠壓結(jié)束，第二階段擠壓結(jié)束時(shí)擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖見圖3;
(6)將擠出的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒半成品8在Tg溫度下退火5小時(shí)后，再緩慢降溫至室溫，即得到實(shí)施例1的單模硫系橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒。將擠出的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒放在顯微鏡下觀察，可以看出纖芯的橢圓度與對(duì)應(yīng)的擠壓模上的擠壓孔的橢圓度基本一致，并且Ai^&oSeso纖芯與As38S62包層貼合地非常緊密，纖芯-包層界面清晰、完整，不存在傳統(tǒng)方法制備的預(yù)制棒的纖芯-包層界面差的問題，因此制備得到的實(shí)施例1的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒具有較高的尺寸精度。擠壓制備得到的實(shí)施例1的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的端面圖見圖4。圖4中，81為纖芯玻璃，82為包層玻璃。
[0015]實(shí)施例2:以AS4QS6Q作為纖芯玻璃材料，以As39Se61作為包層玻璃材料，擠壓制備成纖芯橢圓度約為3的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒，其擠壓制備方法包括以下步驟:
(1)準(zhǔn)備一上部開口的擠壓筒1，擠壓筒I的底壁開設(shè)有擠壓口11;準(zhǔn)備一擠壓頭2，擠壓頭2的外徑與擠壓筒I的內(nèi)徑相適配，擠壓頭2的底部設(shè)有下部開口的空腔21，空腔21的正中心設(shè)置有第一頂桿31，第一頂桿31的上端可拆卸地連接固定在擠壓頭2上，第一頂桿31的底面與擠壓頭2的底面齊平;準(zhǔn)備一下部開口的保護(hù)套管4，該保護(hù)套管4的頂壁的中心開設(shè)有縱向通孔41，保護(hù)套管4的外形尺寸與空腔21相適配，第一頂桿31的外徑大于縱向通孔41的孔徑;準(zhǔn)備一套擠壓模，該套擠壓模由多個(gè)擠壓模構(gòu)成，每個(gè)擠壓模的中部開設(shè)有一個(gè)橢圓形的擠壓孔，各個(gè)擠壓模上的擠壓孔的橢圓度不等，每個(gè)擠壓模的外徑與保護(hù)套管4的內(nèi)徑相適配;準(zhǔn)備經(jīng)酒精沖洗干凈并烘干的AS4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6和48393661包層硫系玻璃錠7，As4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6的外徑與保護(hù)套管4的內(nèi)徑相適配，48393661包層硫系玻璃錠7的外徑與擠壓筒I的內(nèi)徑相適配；
(2)根據(jù)待制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度(e=3)，從一套擠壓模5中挑選出擠壓孔51的橢圓度為3的一個(gè)擠壓模5;
(3)先將層硫系玻璃錠7放入擠壓筒I的底部，然后將AS4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6和挑選的擠壓模5放入保護(hù)套管4內(nèi)，并使AS4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6疊放在該擠壓模5的上方，再將保護(hù)套管4連同AS4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6和擠壓模5—起放置在As39Se61包層硫系玻璃錠7上，最后將擠壓頭2連同第一頂桿31—起放入擠壓筒I內(nèi)，使第一頂桿31的底面與保護(hù)套管4的頂面接觸，且第一頂桿31、縱向通孔41、擠壓模5上的擠壓孔51和擠壓口 11的中心在同一直線上；
(4)對(duì)擠壓筒I進(jìn)行加熱，加熱至擠壓筒I的溫度達(dá)到T，擠壓筒I的溫度T滿足:Tg〈T〈Tx，其中Tg取值于AS4QS6Q纖芯硫系玻璃和六幻必郵工包層硫系玻璃這兩種玻璃的轉(zhuǎn)變溫度中的較大值，TX取值于AS4QS6Q纖芯硫系玻璃和48393661包層硫系玻璃這兩種玻璃的析晶溫度中的較小值，具體將擠壓筒I的溫度T控制在200 °C〈T〈210 °C，加熱后擠壓筒I內(nèi)的AS4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6和48393661包層硫系玻璃錠7受熱軟化;對(duì)擠壓頭2的頂部施壓，第一階段擠壓開始，第一階段擠壓開始前擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖見圖1，通過第一頂桿31推動(dòng)保護(hù)套管4連同AS4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6和擠壓模5—起擠入As39Se6^層硫系玻璃錠7中，使擠壓模5的底面與八8393661包層硫系玻璃錠7的底面齊平，此時(shí)第一階段擠壓結(jié)束，擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖見圖2;
(5)保持?jǐn)D壓筒I的溫度T不變，取出擠壓頭2，拆卸第一頂桿31，將與第一頂桿31等長的第二頂桿32裝配在擠壓頭2上，第二頂桿32的外徑小于縱向通孔41的孔徑，然后將擠壓頭2連同第二頂桿32—起放入擠壓筒I內(nèi)，使第二頂桿32的底面與保護(hù)套管4的頂面齊平，再次對(duì)擠壓頭2的頂部施壓，第二階段擠壓開始，使第二頂桿32的底端穿過縱向通孔41伸入As4QS6Q纖芯硫系玻璃錠6中，將As4QS6Q纖芯硫系玻璃從擠壓模5上的擠壓孔51擠出，最終將As4QS6Q纖芯硫系玻璃與As39Se6^層硫系玻璃從擠壓口 11 一同擠出，該擠出產(chǎn)物即為橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的半成品8，擠出的同時(shí)采用牽引機(jī)構(gòu)對(duì)該半成品8進(jìn)行同步牽引，第二階段擠壓結(jié)束，第二階段擠壓結(jié)束時(shí)擠壓筒內(nèi)狀態(tài)示意圖見圖3;
(6)將擠出的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒半成品8在Tg溫度下退火6小時(shí)后，再緩慢降溫至室溫，即得到實(shí)施例2的單模硫系橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒。將擠出的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒放在顯微鏡下觀察，可以看出纖芯的橢圓度與對(duì)應(yīng)的擠壓模5上的擠壓孔51的橢圓度基本一致，并且纖芯與As39Se61包層貼合地非常緊密，纖芯-包層界面清晰、完整，不存在傳統(tǒng)方法制備的預(yù)制棒的纖芯-包層界面差的問題，因此制備得到的實(shí)施例2的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒具有較高的尺寸精度。擠壓制備得到的實(shí)施例2的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的端面圖見圖4。圖4中，81為纖芯玻璃，82為包層玻璃。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)準(zhǔn)備一上部開口的擠壓筒，所述的擠壓筒的底壁開設(shè)有擠壓口；準(zhǔn)備一擠壓頭，所述的擠壓頭的外徑與所述的擠壓筒的內(nèi)徑相適配，所述的擠壓頭的底部設(shè)有下部開口的空腔，所述的空腔的正中心設(shè)置有第一頂桿，所述的第一頂桿的上端可拆卸地連接固定在所述的擠壓頭上，所述的第一頂桿的底面與所述的擠壓頭的底面齊平;準(zhǔn)備一下部開口的保護(hù)套管，該保護(hù)套管的頂壁的中心開設(shè)有縱向通孔，所述的保護(hù)套管的外形尺寸與所述的空腔相適配，所述的第一頂桿的外徑大于所述的縱向通孔的孔徑;準(zhǔn)備一套擠壓模，該套擠壓模由多個(gè)擠壓模構(gòu)成，每個(gè)所述的擠壓模的中部開設(shè)有一個(gè)橢圓形的擠壓孔，各個(gè)所述的擠壓模上的擠壓孔的橢圓度不等，每個(gè)所述的擠壓模的外徑與所述的保護(hù)套管的內(nèi)徑相適配;準(zhǔn)備經(jīng)酒精沖洗干凈并烘干的一纖芯硫系玻璃錠和一包層硫系玻璃錠，且纖芯硫系玻璃的線性折射率大于包層硫系玻璃的線性折射率，所述的纖芯硫系玻璃錠的外徑與所述的保護(hù)套管的內(nèi)徑相適配，所述的包層硫系玻璃錠的外徑與所述的擠壓筒的內(nèi)徑相適配； (2)根據(jù)待制備的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的纖芯的橢圓度，從所述的一套擠壓模中挑選出擠壓孔的橢圓度相匹配的一個(gè)擠壓模； (3)先將所述的包層硫系玻璃錠放入所述的擠壓筒的底部，然后將所述的纖芯硫系玻璃錠和挑選的擠壓模放入所述的保護(hù)套管內(nèi)，并使所述的纖芯硫系玻璃錠疊放在該擠壓模的上方，再將所述的保護(hù)套管連同纖芯硫系玻璃錠和擠壓模一起放置在所述的包層硫系玻璃錠上，最后將所述的擠壓頭連同所述的第一頂桿一起放入所述的擠壓筒內(nèi)，使所述的第一頂桿的底面與所述的保護(hù)套管的頂面接觸，且所述的第一頂桿、縱向通孔、擠壓模上的擠壓孔和擠壓口的中心在同一直線上； (4)對(duì)所述的擠壓筒進(jìn)行加熱，加熱至擠壓筒的溫度達(dá)到T，擠壓筒的溫度T滿足:Tg〈T〈Tx，其中Tg取值于纖芯硫系玻璃和包層硫系玻璃這兩種玻璃的轉(zhuǎn)變溫度中的較大值，Tx取值于纖芯硫系玻璃和包層硫系玻璃這兩種玻璃的析晶溫度中的較小值，加熱后擠壓筒內(nèi)的纖芯硫系玻璃錠和包層硫系玻璃錠受熱軟化;對(duì)所述的擠壓頭的頂部施壓，通過所述的第一頂桿推動(dòng)所述的保護(hù)套管連同纖芯硫系玻璃錠和擠壓模一起擠入所述的包層硫系玻璃錠中，使所述的擠壓模的底面與所述的包層硫系玻璃錠的底面齊平； (5)保持?jǐn)D壓筒的溫度T不變，取出所述的擠壓頭，拆卸所述的第一頂桿，將與所述的第一頂桿等長的第二頂桿裝配在所述的擠壓頭上，所述的第二頂桿的外徑小于所述的縱向通孔的孔徑，然后將擠壓頭連同所述的第二頂桿一起放入所述的擠壓筒內(nèi)，使所述的第二頂桿的底面與所述的保護(hù)套管的頂面齊平，再次對(duì)所述的擠壓頭的頂部施壓，使所述的第二頂桿的底端穿過所述的縱向通孔伸入所述的纖芯硫系玻璃錠中，將纖芯硫系玻璃從所述的擠壓模上的擠壓孔擠出，最終將纖芯硫系玻璃與包層硫系玻璃從所述的擠壓口一同擠出，該擠出產(chǎn)物即為橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的半成品，擠出的同時(shí)采用牽引機(jī)構(gòu)對(duì)該半成品進(jìn)行同步牽引； (6)將擠出的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒半成品在所述的Tg溫度下退火4-6小時(shí)后，再緩慢降溫至室溫，即得到單模硫系橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，其特征在于步驟(4)和步驟(5)中的擠壓過程在真空腔內(nèi)進(jìn)行，擠壓前利用真空栗對(duì)該真空腔抽真空，當(dāng)真空腔內(nèi)的真空度低于10—2 Pa時(shí)，向真空腔內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)饣蚨栊詺怏w，使真空腔內(nèi)的氣壓與外界大氣壓相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓度任意可調(diào)的橢圓芯保偏光纖預(yù)制棒的擠壓制備方法，其特征在于各個(gè)所述的擠壓模上的擠壓孔的橢圓度e的取值范圍為0<e<m。
【文檔編號(hào)】C03B37/012GK105923988SQ201610311922
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】江嶺, 王訓(xùn)四, 劉碩, 戴世勛, 聶秋華, 沈祥, 劉自軍, 吳波, 趙浙明, 密楠, 潘章豪, 孫禮紅
【申請(qǐng)人】寧波大學(xué)