微结构聚合物光纤制备技术研究

微结构聚合物光纤以其制备工艺简单,实用性强而倍受研究人员关注。在国家自然科学重点基金的资助下,提出了微结构聚合物光纤预制棒的化学原位本体聚合技术和PMMA颗粒料挤出技术以及微结构聚合物光纤预制棒的套管法二次拉伸技术,成功制备了微结构掺诺丹明6G型、椭圆芯高双折射型、无限单模型和布拉格光栅光纤型等各种微结构聚合物光纤。通过对微结构聚合物光纤制备工艺的研究,对几种已经成功开发的微结构聚合物光纤进行报道。     

POF在三方面的最新进展

聚合物光纤（POF）和微结构POF（MPOF）分别是数据通信和不同类型传感器应用中“最后一百米”最有前途的解决方案。但为了进一步开发新型POF，需要在预制棒制造新工艺、新型光纤拉丝设备和POF的新应用三个方面进行研发。在POF拉丝过程中，采用普通电阻炉加热，沿预制棒径向会不可避免地产生大的温度升降。为了克服这一问题，开发出一种具有红外（IR）炉和普通电阻炉两种加热方法的新型加热炉。采用1．2μ波长的IR加热装置进行IR加热。因此，可以采用较大直径的预制棒并提高拉丝速度。制造出多个阶跃折射率新型预制棒用于开发工作。采用带有旋转管的车床装置进行预制棒制造。当观察到UV激活不足时，高效施加热激发径向聚合反应并对反应加以控制。通过在高温和高压下聚合预制棒芯使预制棒最终成型，由此获得的预制棒不需要缩棒。对POF深入细致的研究和开发包括两种标准折射率导引光纤以及用于激光器、放大器、非线性信号处理和生物光子应用的微结构POF。这样可以进一步扩展POF的有效应用范围。芬兰和丹麦的几位研究人员证明，此项研究工作是独创的，以前没有介绍或公布过。     

大尺寸预制棒高速拉丝技术研究

本文对Φ120-200mm预制棒、2000m/min高速拉丝技术进行了较为深入的研究.分别介绍了大尺寸预制棒高速拉丝对光纤衰减、翘曲度、不圆度、包层直径波动和强度方面的影响。通过对拉丝炉结构和光纤退火装置的改造,优化了拉丝炉温场和气流分布.大大改善了大尺寸预制棒高速拉丝光纤衰减、翘曲度、不圆度、包层直径波动和强度性能。     

新型聚合物传像光纤制作方法探索

探索了新型聚合物传像光纤的制备方法。阐述了传像光纤中的光线传输理论及光纤设计理论,为传像光纤的研制提供理论指导。借助聚合物微结构光纤制作技术,在正六边形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构光纤预制棒的孔洞内填充高折射率的聚苯乙烯(PS)纤维,形成一次预制棒,热拉伸后熔并再拉伸,研制出直径为0.22mm,单丝直径为3μm的超高分辨率传像光纤。经过测试,该传像光纤可以分辨10μm的微刻度。探索用直径为0.25mm的特制PMMA芯/氟塑料包层光纤经过一步排列堆积制作传像光纤预制棒,拉伸制成直径为2mm,7200pixel,单丝直径为20μm的传像光纤。实验发现,吸附于光纤表面的灰尘对传像光纤的结构和图像质量有严重影响。     

光纤预制棒保温工艺的研究

通过Masao Kawach等建立的烧结终止阶段封闭球形气孔模型烧结条件介绍了光纤预制棒中氦气的产生原因。保温工序可以减少石英玻璃内的气孔以降低光纤预制棒内的He,He在石英玻璃中的扩散机理符合Fick定律,据此分析出了在微正压条件下烧结的光纤预制棒,通过保温处理后,氦气在光纤预制棒内的浓度分布符合正态分布。试验结果显示,延长保温时间,光纤预制拉丝时裸纤气泡减少;保温时间不变,光纤预制棒直径增大,拉丝时裸纤气泡增多。文章的研究成果将对不同半径光纤预制棒保温工艺的设置具有积极的指导意义。     

微结构光纤制备中的问题分析

分析了微结构光纤制备过程中存在的一些问题,简述了温度、空气孔中的空气压力、表面张力等因素对微结构光纤中毛细管形变的影响.建立了可行的制备技术工艺路线.同时比较了微结构光纤预制棒制作的不同方法,详细介绍了改进的堆积法方案.     

利用改进的堆积法制备微结构光纤

通过改进的堆积法,制备无间隙孔微结构光纤（MSF）。该方法包括3个步骤：1）通过传统堆积法,制备MSF的预制棒;2）对预制棒进行预定型处理,对其一端加热使毛细管熔死,再将预制棒放入高温炉中加热至1600℃,并对另一端加压加气,内部毛细管受气压扩张,进而膨胀使间隙孔受力消失．所有的包层毛细管熔到一起形成了一整体,这样有助于拉丝时保持光纤的结构;3）完成拉丝过程。用这种改进的堆积法进行MSF的制备,取得了很好的试验结果。     

降低单模光纤损耗的工艺研究

结合光纤散射机理分析,从光纤预制棒折射率分布、掺杂浓度、拉丝张力和拉丝热处理等方面着手研究,通过优化预制棒沉积工艺和改善拉丝条件来制备低损耗单模光纤,并采用光时域反射仪(OTDR)进行检测,结果表明,单模光纤在满足ITU-T G.652标准的同时,在1 550nm波长的衰减可进一步降低。     

PCF预制棒加压拉丝工艺

在光子晶体光纤(PCF)拉丝实践基础上,分析了PCF预制棒在拉丝时的受力情况.其中对表面张力和黏滞力的影响进行了较详细的分析,讨论了加压拉丝工艺.对PCF预制棒结构设计、制作,以及拉丝工艺提出了一些建议.     

光纤的固有损耗

瑞利散射在光纤损耗中占主导地位。研究了石英基光纤中掺杂剂浓度和非真实温度与瑞利散射的关系，以及采用汽相纵向沉积（VAD）法制造的石英玻璃预制棒。掺P205石英预制棒的最低瑞利散射系数大约是纯石英的80％。相反，当加热到1800℃时，掺F和掺GeO2以及纯石英玻璃预制棒的瑞利散射系数增加了5％～10％，因为密度变化与其非真实温度成正比。此外，通过控制预制棒的组成或优化光纤拉丝条件。在制得的光纤中获得了非常低的瑞利散射系数。利用这些结果重新评价了掺P2O5、掺GeO2和纯石英芯光纤的固有损耗，根据预制棒的瑞利散射系数，发现它们在1．55μm下的固有损耗为0．095～0．130dB／km。     

利用非化学汽相沉积法制备掺Yb^3＋光子晶体光纤的研究

提出了一种制备掺Yb^3＋光子晶体光纤（PCF）的新方法,即：非化学气相沉积法。利用溶液掺杂法,将SiO2、YiCl3、AlCl3、K2CO3材料在水溶液中混合,再蒸发、烘干得到均匀的混合材料,经2 000℃以上高温熔炼制备出高掺Yb^3＋浓度石英玻璃。用掺Yb^3＋石英玻璃作为纤芯,通过堆积法制备光纤预制棒,再经拉丝...     

As-S多模红外光纤的双坩埚法制备工艺

对As-S芯皮(纤芯—包层)结构多模光纤的制备工艺进行了研究。通过设定芯料管和皮料管压力比、拉丝速度和拉丝温度等工艺参数,可获得不同直径以及芯径皮厚比的多模As-S芯皮结构红外光纤。当双坩埚尺寸固定,光纤芯径会随着芯料管和皮料管压力比的增大而增大,而皮厚则会减小;但当皮料管压力减小到一定程度并保持一定时,光纤芯径和皮厚受芯料管压力改变的影响就不明显了;一般拉丝速度越快,直径就越小。由于红外玻璃原料中杂质S—H的含量对As-S红外光纤损耗的影响比较显著,因此应着力提高原料纯度,降低As-S红外光纤损耗,以实现As-S红外光纤的国内产业化。     

浅谈光纤拉丝中的析晶问题

光纤拉丝过程通常是把石英预制棒放入到石墨加热炉中熔化拉制成丝,如果在拉丝过程中发生意外而降低炉温,可能会导致预制棒熔化端头发生析晶现象,影响后续拉丝效果。本文对石英玻璃折晶的原理进行分析,提出了改善此问题的方法。     

基于LCFM的分布式光纤热风管温度检测

为了解决分布式光纤温度传感器在高炉热风管现场出现的温度漂移问题,采用光源中心频率匹配法对其进行了理论推导和实验验证。通过对入射光电流与参考光电流的差值进行检测来实时调整F-P光滤波器的带宽,使滤波器允许通过的频率范围始终包含光源的中心频率,实现滤波器带宽与光源中心频率的匹配。采用频率匹配法使光纤传感器输出的Raman比与距离的曲线在不同环境温度下基本重合,传感器的线性度约为0.52%。结果表明,采用光源中心频率匹配法可减小光纤传感器的温漂,且不影响传感器的线性度。将中心频率匹配法与分布式光纤温度传感技术相结合对于实现热风管表面温度的有效测量具有一定的意义。     

光纤的淬冷增强原理

本文从拉丝工艺技术的角度出发，讨论了高速、高温拉丝工艺方法对光纤的淬冷增强原理。     

高温气相掺杂法制备高掺铥石英光纤

介绍了用高温气相掺杂技术制备高掺铥双包层光纤的原理及制备工艺。通过料路温度与掺杂浓度的对比实验,以及对该新制备工艺的研究完善,找到了合适的料路温度,提高了铥的掺杂浓度和掺杂浓度的均匀性,新工艺有效消除了预制棒芯部的凹陷,降低了光纤的本底损耗,最终制作出掺杂浓度高(≥0.6%)、内包层形状为D形的高性能的掺铥双包层光纤。     

适于光纤到家庭的新型光纤：多芯单模光纤

本文介绍法国电信公司和阿尔卡特公司开发的多芯单模光纤,重点介绍了４芯单模光纤的结构设计、预制棒制造工艺、拉丝技术和光纤特性,也介绍了该新型光纤在ＦＴＴＨ用途中的技术经济优越性。     

光纤拉丝机一机两炉的设计改造

改造方案是在原进口中频感应加热炉拉丝机上再加装一台石墨加热炉,使之成为一机两炉工作状态,同时在一台电脑控制下,使用同一拉丝控速系统,可在同一主体设备上分别将大,小直径规格的预制棒拉制成光纤.     

Scattering characteristics in reheated fluorozirconate glasses

The relation between the scattering intensity and reheating conditions in fluorozirconate glasses was studied precisely to clarify the effect of devitrification induced by fiber drawing using the preform method. The drawing-induced scattering is substantially caused by the nucleation of microcrystallites and begins to increase at a temperature lower than that predicted by DTA or DSC measurements. Nevertheless, it is revealed that ultralow-loss fluoride glass fibers can be drawn without excess loss increase by the perform method under optimized glass compositions and reheating conditions.