[发明专利]连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于高速光通讯网络中的宽带接入网领域，特别是涉及一种连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维(渐变型有机聚合物光导纤维)的方法及用于制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的装置。

背景技术

现代光通讯正以突飞猛进的速度向高速、大容量方向发展。光通讯的主干线已经由玻璃光纤铺设完毕。但是在局域网还是由铜缆承担。由于铜缆的传输带宽低，限制了通讯高速公路的真正实现。

本发明中提及的折射率沿径向呈渐变的有机聚合物光导纤维，俗称“渐变型有机聚合物光导纤维”。渐变型有机聚合物光导纤维由于折射率呈渐变，因而导致光导纤维的传输带宽可达1000兆赫兹以上。完全超过铜电缆的传输带宽。是未来光纤到户的首选介质。

通常，制备渐变型有机聚合物光导纤维的方法大都无法实现连续化，因此在工业生产量级上还是空白。已有的方法是采用首先制备折射率沿径向呈渐变的有机聚合物预制棒，然后再对该有机聚合物预制棒进行拉丝，得到渐变型有机聚合物光导纤维。该方法类似于玻璃光纤的制备方法。

也有采用多层共挤出的方法来制备渐变型有机聚合物光导纤维，但是一般的多层共挤方法没有解决层与层之间形成的界面，这将会造成光损耗偏大。另外，每台挤出机挤出的有机聚合物量是有波动的，这会导致渐变型有机聚合物光导纤维的折射率分布不理想，影响传输带宽。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上技术方案存在的缺陷，从而提供一种连续化制备折射率沿径向呈渐变的有机聚合物光导纤维的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种可实现上述目的用于制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置。

本发明方法得到的折射率沿径向呈渐变的有机聚合物光导纤维的每一层都是由透明有机共聚物或均聚物材料组成，虽然有机聚合物光导纤维的每层有机聚合物的折射率不同但相差很小，呈折射率从光导纤维的中心向边缘呈逐渐减低的形式(渐变的形式)，且层与层之间无界面。由于所有各层都是以同心圆的结构设计的，因此可得到折射率沿径向呈渐变的有机聚合物光导纤维。层数越多，传输带宽越大

为了能够更好的实现连续化制备折射率沿径向呈渐变的渐变型(GI)有机聚合物光导纤维，本发明的方法是在连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置上实现的，所述的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置是在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机的物料出口与共挤模头的入口之间安装有有机聚合物熔体齿轮泵。连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置可精确控制物料流出量，该装置的-有机聚合物熔体齿轮泵起到了稳定纤芯波动的重要作用。有机聚合物熔体齿轮泵主要是由两个相同的相互啮合的设计精密的齿轮组成，具有单独的驱动电机，理想情况下是一种容积式输送设备。有机聚合物熔体齿轮泵显著的稳压效果为实现精密挤出有机聚合物成型过程提供了有力的技术保障。常规的单螺杆挤出机主要完成物料的熔融、建压和挤出，但由于在挤出工艺过程中，有机聚合物物料加料量的不均匀、机筒和机头温度的波动、螺杆转速的脉动等现象的发生是很难避免的，这些都会造成挤出的有机聚合物物料量的不均匀，导致牵引拉制的光导纤维的纤径波动严重，影响了纤维的质量。

本发明提供的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置包括螺杆挤出机、有机聚合物熔体齿轮泵、共挤模头、牵引设备和收丝设备，如图1所示，在螺杆挤出机的物料出口与一具有n层同芯环形的共挤模头的入口之间安装有有机聚合物熔体齿轮泵，在共挤模头的出口前方安装有纤维牵引设备和收丝设备；

所述的螺杆挤出机是n台，且每台螺杆挤出机的物料出口与所述的具有n层同芯环形的共挤模头的入口之间都安装有有机聚合物熔体齿轮泵；

上述的n为≥4。

所述的螺杆挤出机n为≥4台时，所对应的具有n层同芯环形的共挤模头具有相同的n层，且每一台螺杆挤出机的有机聚合物熔体齿轮泵的出口端各自对应于具有n层同芯环形的共挤模头的各层入口。

所述的有机聚合物熔体齿轮泵是由两个相同的相互啮合的齿轮组成，且该相互啮合的齿轮与驱动电机相连接。

所述的螺杆挤出机是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

本发明提供的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置通过有机聚合物物料在各自的螺杆挤出机中加热熔融后，通过各自的螺杆挤出机分别经同芯环形的共挤模头的各层的各自出口同步挤出，经共挤模头的机头出口后，并经牵引设备(如牵引机)拉伸，得到同心圆柱体多层结构的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维。