[发明专利]全固态光子晶体光纤预制棒的挤压制备方法

说明书

本发明涉及一种全固态光子晶体光纤预制棒的挤压制备方法，首先利用第一顶压杆使纤芯出口模具的纤芯出口与包层玻璃出口处于同一平面，之后在第二顶压杆施加的压力下，通过具有多个纤芯出口排列的纤芯出口模具，使纤芯玻璃形成纤芯玻璃柱阵列，纤芯玻璃柱阵列与包层玻璃同时以恒定速度从预制棒出口被挤出，使得纤芯玻璃避免了在预制棒出口挤出过程中出现变形或受到外界空气内氧气等杂质的不利影响，从而可以有效去掉芯玻璃表面和包层玻璃表面缺陷，提高所得光纤预制棒中纤芯规则度和光学质量。

技术领域

本发明涉及光纤预制棒领域，尤其涉及一种全固态光子晶体光纤预制棒的挤压制备方法。

背景技术

相较于传统光纤而言，光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber，PCF)或微结构光纤(Micro-Structured Fiber，MSF)具备许多独特而新颖的物理特性，如：可控的非线性、无尽单模特性、可调节的奇异色散、低弯曲损耗以及大模场面积等，这些特性是常规单模光纤难以实现的。因此，光子晶体光纤引起了国内外科学界的广泛关注；与此同时，光子晶体光纤制造工艺技术也取得了巨大进步。

根据光子晶体光纤的结构不同，可以将光子晶体光纤简单地分为空气填充型光子晶体光纤和全固态光子晶体光纤。其中，全固态光子晶体光纤与空气填充型光子晶体光纤相比有几大优势：全固态光子晶体光纤在拉制过程中，光纤微结构不容易变形、易与传统光纤熔接、热阻小、抗污染性强及易于制备全光纤器件等。

红外软玻璃(如硫系玻璃、重金属氧化物玻璃和氟化物玻璃等)因其具有较低的声子能量、优异的红外传输特性、极高的线性和非线性折射率等优良特性，在近年来受到了国内外前所未有的关注。不仅如此，红外软玻璃还具有较低的转变温度、良好的化学稳定性和热稳定性以及较好的力学性能等优势。因此，全固态红外软玻璃光子晶体光纤在中远红外光学中应该有更为广泛的应用。但是，目前针对全固态光子晶体光纤预制棒，尤其是全固态红外软玻璃光子晶体光纤预制棒的制备方法仅有堆积法一种，利用堆积法制备得到的全固态光子晶体光纤存在变形严重、芯包界面缺陷多以及光损耗很大的问题，没有实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种全固态光子晶体光纤预制棒的挤压制备方法。该全固态光子晶体光纤预制棒的挤压制备方法通过挤压成型设备，在配套设计的纤芯出口模具中，能够将纤芯玻璃在玻璃软化温度附近挤压成所需要排列整齐的玻璃柱阵列，之后将玻璃柱阵列与包层玻璃共同挤出，得到光纤预制棒。该全固态光子晶体光纤预制棒的挤压制备方法可以有效控制纤芯阵列的变形，完善芯包玻璃之间的界面，避免空气内氧气等杂质对纤芯的不利影响，提高所得光纤预制棒中纤芯玻璃表面和包层玻璃表面的质量，并解决随后拉丝过程中出现的光纤预制棒产品结构变形问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：全固态光子晶体光纤预制棒的挤压制备方法，其特征在于，包括如下步骤1至步骤10：

步骤1，预先准备挤压筒、挤压腔、纤芯出口模具、第一顶杆、第二顶杆、挤压头和光纤预制棒出口模具；其中，所述挤压筒具有上部开口且挤压筒的底部设置有预制棒出口；所述挤压腔具有顶部开口且挤压腔的底部设置有下部开口；所述纤芯出口模具具有N个纤芯出口，N≥2；所述挤压腔的下部开口与纤芯出口模具的各纤芯出口紧密连通；所述挤压腔的顶部开口尺寸小于第一顶杆的顶压端的直径，且挤压腔的顶部开口尺寸大于第二顶杆的顶压端的直径；

步骤2，准备分别经酒精冲洗干净且烘干的纤芯玻璃锭和包层玻璃锭；其中，所述纤芯玻璃锭的外径与挤压腔的内径相适配；所述包层玻璃锭的外径与挤压筒的内径相适配；

步骤3，将所述包层玻璃锭放入挤压筒的底部，将所述纤芯玻璃锭放入装有挤压头的挤压腔内，然后将挤压腔与纤芯出口模具装配，以使纤芯出口模具位于包层玻璃锭的上方，挤压头位于纤芯玻璃锭的上方；

步骤4，将放置有纤芯玻璃锭的挤压腔放置到挤压筒内，并将第一顶杆的顶压端顶触到挤压腔顶部的外表面，且使得第一顶杆的顶压端与纤芯出口模具中心位于同一直线上；