[发明专利]一种复合材料光纤及其制备方法

权利要求书

1.一种复合材料光纤，其特征在于它是一种多芯光纤，它由金属氧化物玻璃和化合物玻璃中的一种玻璃与高分子材料复合而成，它包括金属氧化物纤芯或化合物纤芯、填充于所述的金属氧化物纤芯或所述的化合物纤芯之间的高分子材料填充物；其中，所述的金属氧化物玻璃和所述的化合物玻璃的折射率均高于所述的高分子材料的折射率，所述的金属氧化物玻璃或所述的化合物玻璃与所述的高分子材料在熔融状态下拉丝温度差不大于50℃，使所述的金属氧化物玻璃和所述的化合物玻璃在熔融状态下不发生玻璃析晶；

所述的金属氧化物玻璃的金属氧化物为氧化碲、氧化锗、氧化锂、氧化锌，所述的化合物玻璃的化合物为硒化物、碲化物、氟化物、碘化物或磷化物，所述的高分子材料为碳链高聚物或杂链高聚物或元素有机高聚物，所述的碳链高聚物包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜树脂、聚甲基丙烯酸甲酯，所述的杂链高聚物包括聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯酰胺。

2.一种复合材料光纤的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：对第一高分子材料管进行预处理，以去除第一高分子材料管表面的污渍、气泡；然后将预处理后的第一高分子材料管制成毛细管；并将金属氧化物玻璃棒制成毛细棒；再将毛细棒插入毛细管的内孔中组合形成光波导基本单元；其中，毛细棒与毛细管在熔融状态下拉丝温度差不大于50℃，毛细管的内孔直径略大于毛细棒的直径；

所述的步骤1中，第一高分子材料管为聚醚砜树脂管，金属氧化物玻璃棒为二氧化碲玻璃棒；

步骤2：将数个光波导基本单元相互平行排列且紧贴堆栈形成截面接近于圆形的复合材料堆栈体；然后束缚复合材料堆栈体，以维持复合材料堆栈体的结构；再对复合材料堆栈体进行拉伸，制备得到复合材料预制体；

步骤3：将数个复合材料预制体相互平行排列且紧贴堆栈成截面接近于圆形的结构，并插入到第二高分子材料管的内孔中，形成复合材料光纤预制棒；其中，第二高分子材料管与第一高分子材料管为同一种高分子材料管，或第二高分子材料管与第一高分子材料管为两种不同的高分子材料管，且第二高分子材料管与第一高分子材料管在熔融状态下拉丝温度差不大于50℃，毛细棒、第二高分子材料管与第一高分子材料管在熔融状态下拉丝温度浮动在±10～20℃；

步骤4：对复合材料光纤预制棒进行光纤拉丝，得到复合材料多芯光纤，该复合材料多芯光纤包括数根纤芯及填充于纤芯之间的高分子材料填充物，纤芯为金属氧化物纤芯或化合物纤芯。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料光纤的制备方法，其特征在于所述的步骤3中，第二高分子材料管为聚醚砜树脂管。

4.根据权利要求2或3所述的一种复合材料光纤的制备方法，其特征在于所述的步骤2中，使用非全束缚方式并采用束缚环结合耐高温金属丝束缚复合材料堆栈体，先采用束缚环束缚于复合材料堆栈体的尾端上，后采用耐高温金属丝束缚于复合材料堆栈体除尾端的其余部分上，耐高温金属丝的软化温度均远高于光波导基本单元的软化温度。

5.根据权利要求2所述的一种复合材料光纤的制备方法，其特征在于所述的步骤2中，对复合材料堆栈体进行拉伸，制备得到复合材料预制体的具体过程为：将复合材料堆栈体置于高温炉中，经高温炉熔融后由同步驱动四轮皮带牵引装置进行匀速拉伸，得到直径完全均匀的复合材料预制体。

6.根据权利要求2或5所述的一种复合材料光纤的制备方法，其特征在于所述的步骤4中，采用光纤拉丝塔系统对复合材料光纤预制棒进行光纤拉丝，所述的光纤拉丝塔系统由预制棒进给装置、高温炉、光纤转向引导轮、具有能够调整拉丝速度和调节裸光纤直径的主光纤牵引轮的主牵引系统、舞蹈轮、具有收线盘的成品光纤收线装置组成，所述的预制棒进给装置提供复合材料光纤预制棒给所述的高温炉，所述的高温炉使复合材料光纤预制棒熔融成丝形成裸光纤，裸光纤通过所述的光纤转向引导轮后进入所述的主牵引系统中，所述的主牵引系统中的主光纤牵引轮改变裸光纤的直径后得到复合材料多芯光纤，复合材料多芯光纤经过所述的舞蹈轮匹配收纤速度后由所述的成品光纤收线装置中的收线盘收集。