[发明专利]一种利用溶液制作纤芯的多材料光纤的制备方法

说明书

本发明属于光纤制备的技术领域，公开了一种利用溶液制作纤芯的多材料光纤的制备方法。方法：1)将包层材料制备成棒状，获得棒状包层材料；所述棒状包层材料设有空腔；2)采用溶剂将材料配成溶液或分散液；所述材料为芯层材料或芯层材料的前驱体；3)将溶液或分散液置于棒状包层材料的空腔中，然后进行光纤拉制；或者将棒状包层材料固定在拉丝装置上，升温加热，当棒状包层材料成锥状时，从棒状包层材料的开孔端加入步骤2)中的溶液或分散液，拉丝，获得光纤。本发明的方法简单，通过溶液作为缓冲，能够很好地保证纤芯的分散、连续，以及其功能性质不被破坏；且不容易在光纤的纤芯部分引入缺陷，并利于维持拉丝过程的稳定和调控。

技术领域

本发明属于光纤拉制技术领域，具体涉及一种利用溶液制作芯层的多材料光纤的制备方法。本发明的光纤通过热拉法制备。

背景技术

光纤的制备方法主要为热拉法，热拉法的步骤主要包括预制棒的制备和光纤的拉制过程。预制棒的制备方法主要包括管棒法(Rod-in-tube)、熔融纤芯法(Molten-core)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)等。预制棒的结构是光纤结构在宏观尺寸上的对应，一般由芯层和包层组成，包层材料要求具有热塑性，例如高分子材料、玻璃材料等；芯层材料一般为粉体、块体，主要以棒材、纤维、粉末为主。芯层材料通过光纤的拉制直接或间接地成为光纤的纤芯。一般通过机加工和热固化将芯层、包层材料组装起来。光纤拉制的具体过程包括：将做好的预制棒放入拉丝塔的加热炉内，炉内温度等于或略高于包层软化温度，待包层软化后，在预制棒自身重力或外部拉力的作用下，被拉制成细丝，其横截面尺寸迅速减小，长度成几何倍数增长，一般情况下，芯层材料在拉制过程中与包层同步变化。通过材料和结构的设计，可以得到纤芯材料不同、纤芯结构不同，具备不同功能和性质的光纤。通过两种及以上芯包材料的组合，实现一种或多种功能的光纤称为多材料光纤。目前已经出现了具备光、电、声、热、磁等一种或多种探测传感等功能的多材料光纤。

除热拉法之外，还有纺丝、沉积、涂布、物理集成、打印等制备光纤的方法，能够制备一些难以用热拉法拉制成光纤的材料，但这些方法对设备条件要求较高，制备步骤繁杂，目前还难以广泛应用。因此，目前应用最广泛的仍是热拉法。

对于热拉法拉制的光纤，其预制棒的芯层材料以粉末、棒材为主，且芯层材料一般填满包层材料的孔道，芯层材料与包层之间软化温度、热膨胀系数等性质的配合也限制了一些材料难以甚至不能通过热拉法拉制成光纤。如玻璃材料作为芯层，其软化温度一般要求略低于包层的软化温度，且热膨胀系数要求与包层材料接近，否则拉制的光纤纤芯或者包层容易出现裂纹或者气泡影响拉制过程及其功能。

为了拓展热拉法的应用范围，本发明提供了一种将溶液作为预制棒芯层的多材料光纤的制备方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种通过溶液制作纤芯的多材料光纤的制备方法(Solution-in-tube，SIT)。本发明在拉丝过程中纤芯前驱体溶液通过受热蒸发、挥发等物理变化或溶液中发生沉淀、凝结等化学反应，形成光纤的纤芯。本发明的光纤为纤芯与前驱体材料以及包层材料不同的多材料光纤。本发明的方法简单，所制备的光纤中纤芯部分更连续均匀，且拉丝过程中给整体带来的热干扰更均匀，利于维持拉丝过程的稳定和调控。而且本发明的方法不容易在光纤的纤芯部分引入缺陷，使得光纤的性质更加稳定。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种利用溶液制作纤芯的多材料光纤的制备方法，包括以下步骤：

1)将包层材料制备成棒状，获得棒状包层材料；所述棒状包层材料设有空腔，空腔与棒状包层材料同轴或空腔的轴线与棒状包层材料的轴线平行；所述空腔中至少一端为开孔，即所述空腔为通孔或一端为开孔；所述空腔的直径≤棒状包层材料外直径的1/3；