[实用新型]制作多组分玻璃光纤预制棒的模具装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及玻璃光纤，特别是一种制作多组分玻璃光纤预制棒的模具装置。适用于具有不同纤芯结构类型的特种玻璃光纤预制棒的制作，尤其适用于各种基质的多组分玻璃光纤预制棒的制作。

背景技术

多组分玻璃光纤在光纤通信、光纤传感、医疗器械、仪表照明、光学工程等行业具有广泛的用途。特别是随着光网络传输容量的日益扩大，以往在常规石英光纤传输中的一些光学非线性效应得到了很大的积累和提高，对光信号传输产生了微扰和破坏，已经成为光通信过程中不能忽视的问题，从而促进了各种具有不同结构类型和色散模式的多组分特种玻璃光纤的发展，以解决光纤传输过程中遇到的各种光学问题。

从目前光纤预制棒的制作现状来看，通过化学气相沉积法制作常规的石英光纤是工业生产中产量最大、工艺最为成熟的方法。但是，对于端面形状较为复杂的特种玻璃光纤来说，化学气相沉积法的实际操作工艺难度大；尤其是对于多组分特种玻璃光纤来说，由于化学气相沉积法所能提供的原料仅为有限的几种，不能满足玻璃基质的组分变化要求，因此基本上不采用化学气相沉积的方法来制作多组分玻璃光纤。

传统的制作多组分玻璃光纤的方法主要有管棒法和吸注法。其中，管棒法是通过分别加工包层玻璃套管和纤芯玻璃棒，然后将纤芯玻璃棒插入包层套管构成的，该方法存在的问题是：包层套管是通过精密机械加工而成，这一方面在加工过程中引入了杂质，引入了光纤芯和包层之间的杂质损耗，另一方面纤芯玻璃棒是直接插入包层套管中间的，二者界面之间不可避免的存在一定的空隙，从而产生损耗，另外，玻璃套管的内部抛光、套管的内径、长度等都受到实际操作的限制，很难制得低损耗的单模玻璃光纤。吸注法是先将包层玻璃液倒入模具，然后迅速在模具上方继续倒入芯料玻璃液，通过模具下面未冷却玻璃液的少量滴漏，通过重力作用吸入模具上端的芯料玻璃液，从而制得光纤预制棒。该方法的特点是避免了机械加工带来的损耗，但是芯料在预制棒中的直径不均匀，可利用的纤芯玻璃棒短；漏料不容易控制，可重复性差；而且为了保证芯料的吸入，浇注时必须保证包层和芯料玻璃液的低粘度，从而在操作过程中容易引入气泡而增加光学损耗。

申请号为200410051091.8的发明专利中采用一种结合管棒法和吸注法的新制作方法，即先制备包层玻璃棒，通过精密加工成包层套管；然后将玻璃套管加热到高于玻璃转变温度T_g、低于玻璃熔化温度T_s下，直接倒入熔制好的玻璃芯料，再退火制得预制棒。这种采用热浇注的方法，避免了芯和包层之间的空隙，但仍然对包层套管采用了机械加工的方法，因此也就不能避免杂质的引入和加工的难度；同时，这种采用芯料玻璃液浇注已经成型的包层套管的方法，尽管在套管玻璃转变温度T_g以上进行，但实际操作中往往容易引起包层套管爆裂，操作难度大。

申请号为200510049336.8的专利采用了先制备相对称的半圆形预制棒，然后合在一起进行加热熔接的方式来制备出预制棒。该种方法不需要精密的机械加工，而且可以制作不同端面结构的玻璃光纤。但是，在通过两块对称的玻璃块体进行熔合之前，必须要对需熔合的端面进行清洗、抛光，以去除玻璃母体制备时模具引入的杂质；同时，两块母体玻璃在结合的时候不可避免地会存在一定的偏差，而这个偏差对于制备类似单模等芯径较细的预制棒来说，将会大大影响到纤芯的圆度和同心度。

申请号为200710150748.6的发明专利中采用了一种特制的玻璃棒浇注炉，通过模具在该炉内先制备出纤芯玻璃棒材料，熔拉变细后放置于模具中预热，然后再浇注入包层玻璃液，退火后制备出预制棒。该种方法的优点是制作工艺比较简单，而且不需要采用精密机械加工，芯与包层界面结合紧密而无杂质混入。缺点是：一方面该专利并未给出具体的纤芯玻璃棒放置方法，不能保证纤芯玻璃棒与包层套管的同心度；另一方面该专利公布的模具内径只有10mm左右，需要采用二次熔拉法才能制得单模光纤，增加了制备工艺的复杂性和难度；同时该专利采用了玻璃模具，不能制备与该模具热膨胀系数或软化温度相近的多组分玻璃基质，因而限制了其使用范围。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种制作多组分玻璃光纤预制棒的模具装置。本实用新型解决了现有多组分玻璃光纤预制棒制作过程中界面损耗大、特殊端面结构玻璃光纤制作难度大、制作工艺复杂等问题。可以精确控制光纤端面的结构，工艺简单，可操作性好，生产效率高等优点。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案如下：