[发明专利]一种单模阶跃型聚合物光纤及其制备方法

说明书

本发明涉及一种单模阶跃型聚合物光纤及其制备方法，解决了现有SI‑POF预制棒制造过程中很难保证芯层达到光折射率均匀分布的要求，以及SI‑POF芯层中引入的掺杂剂显著增加了光传播损耗的技术问题，其由芯层和包层组成，所述包层包裹在所述芯层外，且与所述芯层相连接，所述芯层材料为Zeonex E48R，所述芯层直径为4.4～4.8μm；所述包层材料为Zeonex 480R，所述包层外径为124～126μm；所述芯层和所述包层为同心轴结构；同时本发明公开了单模阶跃型聚合物光纤的制备方法；可广泛应用于聚合物光纤制备技术领域。

技术领域

本发明涉及聚合物光纤制备技术领域，具体涉及一种单模阶跃型聚合物光纤及其制备方法。

背景技术

众所周知，聚合物光纤(Polymer Optical Fibers，POF)是以高折射率的聚合材料制作的芯层和低折射率包层构成的光导纤维。POF自身并不发光，须给予一定的光照射，光由POF的一端进入，沿芯层经多次全反射，从另一端将光的明暗、光的明灭、信号的变化射出。与玻璃光纤相比，POF具有良好的生物相容性、较低的加工温度、较大的弹性应变极限和较低的杨氏模量等特性等优势，在光栅传感应用中具有更广泛应用前景。

目前POF包括光纤径向上折射率不变化的阶跃型光纤(SI-POF)，SI-POF通过在芯层聚合物内添加掺杂剂来提高芯层相对于包层的折射率，然而，由于大多数掺杂剂的熔融温度小于芯层聚合物的玻璃化转变温度，在熔融混合过程中，掺杂剂在芯层聚合物内不可避免的出现分散效果不理想的现象，因此，在SI-POF预制棒制造过程中很难保证芯层达到光折射率均匀分布的要求，且在使用过程中，SI-POF芯层中引入的掺杂剂显著增加了光的传播损耗。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种单模阶跃型聚合物光纤及其制备方法，满足芯层达到光折射率均匀分布的要求，并降低光的传播损耗。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种单模阶跃型聚合物光纤，其由芯层和包层组成，包层包裹在芯层外，且与芯层相连接，芯层材料为高光纤透过率、低吸湿性、低双折射率的Zeonex E48R，芯层直径为4.4～4.8μm；包层材料为高光纤透过率、低吸湿性的Zeonex 480R，包层外径为124～126μm；芯层和包层为同心轴结构。

优选的，本发明的芯层直径为4.8μm，包层外径为125μm，湿度灵敏度较小，且光传输损耗较低。

优选的，考虑到实际生产情况，本发明芯层、包层的同轴度通常控制在0.15～0.3μm。

上述任一项的一种单模阶跃型聚合物光纤的制备方法，其包括以下步骤：

(1)通过精密挤出机将Zeonex E48R颗粒熔融挤出成圆棒，并冷却至室温25℃，最终制成的圆棒直径控制在4.8～5.2mm；其中熔融温度在该材料玻璃转化温度以上，温度控制在140～180℃。

(2)通过精密挤出机将Zeonex 480R颗粒熔融挤出成圆筒，并冷却至室温25℃，最终制成的圆筒外径控制在125.5～126mm，内径控制在4.3～4.7mm；其中熔融温度在该材料玻璃转化温度以上，熔融温度控制在140～180℃。

(3)分别对步骤(1)制得的圆棒的外表面、步骤(2)制得的圆筒的内、外表面进行研磨抛光，使圆筒的内表面与圆棒的外表面尺寸处于过盈配合H7/s6。通过化学机械研磨抛光处理，一方面以消除熔融挤压制备过程中引入的圆棒外表面、圆筒内表面的气孔等制造缺陷，另一方面确保圆筒和圆棒的尺寸精度和比例，并保证冷态下圆筒内壁和圆棒外表面尺寸处于过盈配合范围(H7/s6)。

(4)将步骤(3)制得的圆棒的一端拉丝成过渡段和圆细丝段，拉制温度控制在160～180℃，拉制完成后并冷却至室温25℃；圆细丝段的直径控制在0.5～1mm，长度大于步骤(3)制得的圆筒的长度，圆细丝与圆棒的未拉伸段之间连接设有过渡段，过渡段为圆锥台状结构，且过渡段的锥面朝向圆细丝段。