擠制硫系玻璃光纖預(yù)制棒的雙套筒擠壓模具及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制備光纖預(yù)制棒的擠壓模具，尤其涉及一種擠制硫系玻璃光纖預(yù)制棒的雙套筒擠壓模具及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫系玻璃具有優(yōu)良的中紅外透光性、高的線性和非線性折射率、低的聲子能量，因此硫系玻璃光纖在紅外紅信號(hào)和激光傳輸、非線性光學(xué)、中紅外激光等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用背景和潛力。目前，硫系玻璃光纖的制備工藝主要有雙坩禍法、棒管法和堆積擠出法。
[0003]雙坩禍法裝置由兩個(gè)石英坩禍組成，纖芯和包層材料分別放在兩個(gè)坩鍋中，通過(guò)調(diào)節(jié)坩禍出口尺寸和氣體壓力實(shí)現(xiàn)具有不同芯包比光纖的拉制。此方法制備的光纖芯包界面散射缺陷少，利于制備低損耗光纖。但工藝對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格，芯包比的均勻性較難控制，亦不適用于制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)光纖，同時(shí)該工藝要求纖芯和包層材料具有極好的抗析晶能力。
[0004]棒管法采用纖芯玻璃棒直接插進(jìn)包層玻璃套管中形成光纖預(yù)制棒，然后拉制成光纖。棒管法易于控制光纖芯包比的均勻性，對(duì)纖芯和包層材料的抗析晶性能要求不像雙坩禍法那么苛刻。然而，高光學(xué)質(zhì)量的薄壁硫系玻璃包層套管很難制備，這使得棒管法不適用于制備芯包比很大的光纖。
[0005]堆積擠出法利用擠壓模具在活塞的壓力下迫使加熱到軟化狀態(tài)的玻璃從模具出口被擠出得到光纖預(yù)制棒，然后拉制成光纖。擠壓過(guò)程中，下層玻璃會(huì)自然包裹在外層，上層玻璃被包在內(nèi)層，形成光纖預(yù)制棒。該方法對(duì)玻璃的預(yù)處理要求簡(jiǎn)單，且纖芯和包層玻璃在擠壓過(guò)程中結(jié)合良好，芯包界面缺陷少。由于芯包尺寸通過(guò)被擠壓的兩種玻璃的厚度粗略調(diào)節(jié)，因此芯包比的均勻性很難精確控制。此外，此方法很難制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的光纖預(yù)制棒，如纖芯和包層形狀不同的光纖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)具有均勻芯包比和復(fù)雜結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的制備，本發(fā)明提供了一種擠制硫系玻璃光纖預(yù)制棒的雙套筒擠壓模具及使用方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]一、一種擠制硫系玻璃光纖預(yù)制棒的雙套筒擠壓模具，包括外層套筒、內(nèi)層套筒、分流器和活塞，其中:
[0009]內(nèi)層套筒位于外層套筒內(nèi)，外層套筒和內(nèi)層套筒底部分別開(kāi)設(shè)有外層套筒噴嘴、內(nèi)層套筒噴嘴；
[0010]分流器為分布有若干通孔的圓板，通孔包括中心孔和分布于中心孔周?chē)娜舾芍苓吙?；分流器置于外層套筒底部，?nèi)層套筒噴嘴插入分流器中心孔；
[0011]活塞內(nèi)設(shè)與內(nèi)層套筒匹配的環(huán)形槽，使得活塞正好置入外層套筒、內(nèi)層套筒間的環(huán)形空腔以及內(nèi)層套筒內(nèi)腔。
[0012]上述周邊孔，其尺寸和形狀均相同。
[0013]上述中心孔孔徑與內(nèi)層套筒噴嘴外徑相匹配。
[0014]作為優(yōu)選，外層套筒噴嘴呈漏斗狀。
[0015]上述外層套筒內(nèi)徑和分流器直徑相匹配，所述的外層套筒噴嘴入口內(nèi)徑小于分流器直徑。
[0016]上述內(nèi)層套筒噴嘴內(nèi)徑小于外層套筒噴嘴出口內(nèi)徑。
[0017]上述活塞包括外層活塞體和內(nèi)層活塞體，外層活塞體和內(nèi)層活塞體間形成環(huán)形槽，外層活塞體與內(nèi)層套筒、外層套筒間的環(huán)形空腔匹配，內(nèi)層活塞體與內(nèi)層套筒內(nèi)腔匹配。
[0018]二、上述擠制硫系玻璃光纖預(yù)制棒的雙套筒擠壓模具的使用方法，包括步驟:
[0019](I)將作為纖芯材料的硫系玻璃棒插入內(nèi)層套筒內(nèi)，硫系玻璃棒直徑與內(nèi)層套筒內(nèi)徑匹配；
[0020](2)將作為包層材料的硫系玻璃套管插入外層套筒、內(nèi)層套筒形成的空腔內(nèi)，硫系玻璃套管內(nèi)徑與內(nèi)層套筒外徑匹配，其外徑與外層套筒內(nèi)徑匹配，硫系玻璃套管和硫系玻璃棒長(zhǎng)度相同；
[0021](3)使硫系玻璃棒和硫系玻璃套管軟化，同時(shí)在活塞頂端施加壓力，從而從外層套筒噴嘴處擠壓出具有纖芯和包層結(jié)構(gòu)的硫系玻璃光纖預(yù)制棒。
[0022]作為優(yōu)選，硫系玻璃棒和硫系玻璃套管的內(nèi)外壁均需進(jìn)行拋光處理。
[0023]上述硫系玻璃套管采用鉆孔法獲得。
[0024]本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果:
[0025]1、擠出的預(yù)制棒芯包尺寸分別由內(nèi)外層套筒噴嘴尺寸決定，可通過(guò)改變內(nèi)外層套筒噴嘴尺寸在大范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)芯包比，且芯包比的均勻性易控制。
[0026]2、擠出的預(yù)制棒芯包形狀分別由內(nèi)外層套筒噴嘴的出口形狀決定，可通過(guò)改變內(nèi)外層套筒噴嘴的出口形狀擠出具有不同芯包形狀的預(yù)制棒。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0028]可用于精確控制擠出預(yù)制棒芯包比的均勻性；同時(shí)，可用于擠出具有特定芯包形狀的光纖預(yù)制棒。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本發(fā)明雙套筒擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]其中:1-外層套筒，1.1-外層套筒噴嘴，2-內(nèi)層套筒，2.1-內(nèi)層套筒噴嘴，3-分流器，4-活塞，4.1-外層活塞體，4.2-內(nèi)層活塞體，5-纖芯玻璃棒，6-包層玻璃套管。
【具體實(shí)施方式】
[0031]文中“芯包結(jié)構(gòu)”為纖芯和包層結(jié)構(gòu)的縮寫(xiě)；“芯包形狀”為纖芯和包層形狀的縮寫(xiě)；“芯包比”指纖芯和包層的直徑比。
[0032]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0033]如圖1所示，一種擠制硫系玻璃光纖預(yù)制棒的雙套筒擠壓模具，由外層套筒1、內(nèi)層套筒2、分流器3和活塞4組成，內(nèi)層套筒I位于外層套筒2內(nèi)，外層套筒I底部設(shè)有外層套筒噴嘴1.1，內(nèi)層套筒2底部設(shè)有內(nèi)層套筒噴嘴2.1，內(nèi)層套筒噴嘴2.1內(nèi)徑小于外層套筒噴嘴1.1出口內(nèi)徑。分流器3置于外層套筒I底部；內(nèi)層套筒2位于分流器3上部、且內(nèi)層套筒噴嘴2.1插入分流器3內(nèi)；活塞4包括外層活塞體4.1和內(nèi)層活塞體4.2，外層活塞體4.1和內(nèi)層活塞體4.2形成環(huán)形槽，該環(huán)形槽與內(nèi)層套筒2匹配。活塞4自上而下擠壓，外層活塞體4.1可填滿內(nèi)層套筒2和外層套筒I間形成的環(huán)形腔，內(nèi)層活塞體4.2可填滿內(nèi)層套筒2內(nèi)腔。
[0034]分流器3為分布有若干通孔的圓板，通孔包括中心孔和分布于中心孔周?chē)闹苓吙?，中心孔直徑等于?nèi)層套筒噴嘴2.1外徑，使得內(nèi)層套筒噴嘴2.1可正好插入中心孔。中心孔和周邊孔的形狀和尺寸可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。
[0035]外層套筒I內(nèi)徑等于分流器3直徑，使得分流器3可正好置于外層套筒I內(nèi)；外層套筒噴嘴1.1最大內(nèi)徑小于分流器3直徑。為防止分流器3周邊孔被堵住，外層套筒噴嘴1.1為漏斗狀。
[0036]利用上述雙套筒擠壓模具，通過(guò)調(diào)整內(nèi)層套筒噴嘴和外層套筒噴嘴出口的尺寸和形狀，從而可擠制具有不同芯包比和不同芯包形狀的硫系玻璃光纖預(yù)制棒。
[0037]本發(fā)明雙套筒擠壓模具的使用步驟如下:
[0038]I)準(zhǔn)備作為纖芯材料的硫系玻璃棒，即圖1中纖芯玻璃棒5，硫系玻璃棒直徑等于內(nèi)層套筒內(nèi)徑，保證硫系玻璃棒剛好放入內(nèi)層套筒中，硫系玻璃棒長(zhǎng)度小于內(nèi)層套筒深度。
[0039]2)準(zhǔn)備作為包層材料的硫系玻璃套管，即圖1中包層玻璃套管6，硫系玻璃套管可通過(guò)常規(guī)鉆孔法獲得。硫系玻璃套管外徑等于外層套筒內(nèi)徑，保證硫系玻璃套管剛好放入外層套筒中；硫系玻璃套管內(nèi)徑等于內(nèi)層套筒外徑，保證內(nèi)層套筒剛好插入硫系玻璃套管中，硫系玻璃套管長(zhǎng)度等于硫系玻璃棒長(zhǎng)度。
[0040]3)首先，將分流器放入外層套筒底部，將內(nèi)層套筒噴嘴插入分流器中心孔；然后，將硫系玻璃棒插入內(nèi)層套筒內(nèi)，將硫系玻璃套管插入內(nèi)層套筒、外層套筒間形成的空腔內(nèi)；最后，將活塞置于外層套筒、內(nèi)層套筒間的環(huán)形腔以及內(nèi)層套筒內(nèi)腔內(nèi)，并處于硫系玻璃棒和硫系玻璃套管上方。
[0041]4)將步驟3)裝置好的雙套筒擠壓磨具置于擠壓機(jī)中，升