[发明专利]聚合物光纤及其制造方法

说明书

本发明涉及一种制造聚合物光纤的方法，特别是，本发明涉及一种制造具有梯度光折射率分布的聚合物光纤的方法。

对本发明来说，术语“聚合物光纤”定义为一具有芯层的纤维（或细软棒），其内可传输光，和一包层，其将光限制于纤芯。包层还为纤芯提供了机械强度和保护。

所研究的聚合物光纤可用以代替铜电缆和玻璃纤维。对其所进行的改进的最初目的是，降低制造成本，增强机械和光运行的性能，并且简化了制造工艺。

通常，聚合物光纤（POF）具的广泛的使用范围，如电子学，医学，汽车，工业，国防和通信。为了简化起见，可将这些应用分为成象和照明或通信。在短距离通信应用方面，POF可以同玻璃光纤和铜电缆竞争，而在成象和照明应用方面，它又可与玻璃光纤相竞争。

POF的一个技术上的限制就是缺乏一种有效的方法来一致和可靠地生产出一种具有梯度光折射率的POF。在通信应用方面，尤其是数据通信，梯度光折射率分布使POF的运行能力得到增强，例如，它们可用于网络和计算机中的计算机连接，以便传输数据。

由于各种原因，现行方法还不能一致可靠地生产出具有适用的梯度光折射率分布的POF。因此，在工业上，一直存在着对于这种方法的需求。

本发明可满足上述所述需求，简单地说，它提供了一种有效的方法，可用以生产出具有梯度光折射率分布的多层聚合物光纤。另外，本发明的方法可生产出这种聚合物光纤，它至少包括两层聚合物材料层，其以同心结构设置并封装在外包层内。

特别是，本发明提供了一种用以制造具有梯度光折射率分布的多层聚合物光纤的方法，其光纤至少包括两层以同心结构设置的聚合物材料层，并且封装在外包层内，其中方法包括下列步骤：

A、通过挤出第一和第二聚合物材料层以及聚合物材料外包层来制成预制的聚合物光纤;其中第一聚合物材料层具有预定的光折射率并构成光纤，第二聚合物材料层环境纤芯并具有小于一层所述折射率的光折射率，和外包层环绕第二层并具有小于第二层所述折射率的光折射率;并且第一、第二和包层是以同心结构设置的;

B、冷却预制的聚合物光纤;

C、将预制的聚合物光纤加热到一定温度，使得聚合物层在其各个交接面处达到熔化;

D、将加热的预制聚合物光纤控制到预定直径;并且

E、冷却多层聚合物光纤，由此该纤维具有梯度光折射率分布。

本发明还提供了一种具有梯度光折射率分布的多层聚合物光纤，其包括至少两层以同心结构设置的聚合物材料层，并封装在外包层内，其中所述纤维是按照上述所述方法制成的。

本发明提供了一种用于制造具有梯度光折射率分布的多层聚合物光纤的方法，其光纤包括以同心结构设置的内纤芯层，外包层和一层或多层中间层，其中所述方法包括下列步骤：

A、通过挤出内芯层，外包层和一层或多层中间层，其各层是由聚合材料制成，来制成一预制的聚合物光纤;其中纤芯层具有预定的光折射率，其中各中间层环绕纤芯，并且每个中间层紧接上一中间层，其中每个中间层具有小于纤芯层和各接着的上一中间层的所述折射率的光折射率，其中外包层环绕最后的中间层，并且有小于所述最后中间层折射率的光折射率，并且其中内芯层，外包层和各中间层是以同心结构设置的;

B、冷却预制的聚合物光纤;

C、将预制聚合物光纤加热到一定温度，使得聚合物层在其各交接面处达到熔化;

D、将加热的预制聚合物光纤控制预定直径;和

E、冷却多层聚合物光纤，由此该纤维具有梯度光折射率分布。

在本发明方法中的各步骤顺序是严格要求的，如果不按这些步骤的顺序，就不能获得本发明的POF。

由本发明所制成的聚合物光纤可有效地用于各种场合以替代铜电缆和玻璃光纤。这些应用场合包括成象和照明应用和通信应用，尤其是在数据通信方面。

因此，本发明的一个目的就是提供一种聚合物光纤。

本发明的另一目的是提供一种具有梯度光折射率分布的纤维。

本发明的再一目的是提供一种具有梯度光折射率分布的纤维，其至少包括两层以同心结构设置的聚合物材料层，并且其封装在外包层内。

本发明的又一目的是提供一种聚合物光纤的制造方法。

本发明的还一目的是提供一种制造具有梯度光折射率分布的聚合物光纤的方法。

本发明的另一目的是提供一种制造具有梯度光折射率分布的聚合物光纤的方法，其光纤至少包括两层以同心结构设置的聚合物材料层，并且其封装在外包层内。

本发明还一目的就是提供一种具有梯度光折射率的聚合物光纤，它可用于成象和照明的应用中和通信的应用中。