一種制備硫系玻璃套管的設(shè)備及方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種制備硫系玻璃套管的設(shè)備及方法，解決了硫系玻璃套管的制備難題，使應(yīng)用棒管法制備高性能的硫系玻璃光纖和制備硫系玻璃光子晶體光纖成為可能。該制備硫系玻璃套管的設(shè)備包括電熱爐、用于放置制備硫系玻璃原料的石英管、搖擺控制電機(jī)、旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)以及用于固定石英管的一套夾持部件；所述石英管位于電熱爐內(nèi)，夾持部件固定安裝于旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)軸端，夾持部件與旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸同軸；電熱爐與搖擺控制電機(jī)相連、由搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺。本發(fā)明專利技術(shù)應(yīng)用“旋轉(zhuǎn)法”制備硫系玻璃套管的新技術(shù)，解決了硫系玻璃套管的制備難題。本發(fā)明專利技術(shù)制備的硫系玻璃套管壁厚均勻，尺寸精確可控，內(nèi)壁光潔無損傷。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，特別是涉及采用棒管法制備光纖時(shí)所需的外層套管的制備工藝及制備硫系玻璃光子晶體光纖時(shí)所需的空心管的制備工 藝。
技術(shù)介紹
硫系玻璃光纖在中遠(yuǎn)紅外光波的廣生、調(diào)制和傳輸中具有重要的應(yīng)用，如用硫系玻璃光纖排成的傳像束可用于中遠(yuǎn)紅外圖像的傳輸及變換；用稀土離子摻雜的硫系玻璃光纖可用于中遠(yuǎn)紅外光纖放大器及激光器。目前普通玻璃光纖的制備方法主要有棒管法和雙坩堝法。一般來說，制備普通的具有芯包結(jié)構(gòu)的光纖，棒管法相較于雙坩堝法可以更好的控制芯包比及絲徑大小，其形成的芯包界面及外表面亦優(yōu)于雙坩堝法，因此用棒管法制備的光纖的損耗及機(jī)械性能更優(yōu)異。硫系玻璃光子晶體光纖是不同于普通光纖的一類新型光纖，該光纖先由空心管拉制出空心毛細(xì)管，再由毛細(xì)管按特殊結(jié)構(gòu)排列成具有光子帶隙的微結(jié)構(gòu)光纖。不管是用棒管法制備普通硫系玻璃光纖，還是制備硫系玻璃光子晶體光纖，都需要首先制備出硫系玻璃套管，但是由于硫系玻璃的特殊性，傳統(tǒng)氧化物玻璃套管采用的鉆孔法和澆鑄法等皆不適用于硫系玻璃，目前硫系玻璃套管制備技術(shù)一直無法有效解決，嚴(yán)重限制了高性能硫系玻璃光纖的發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了，解決了硫系玻璃套管的制備難題，使應(yīng)用棒管法制備高性能的硫系玻璃光纖和制備硫系玻璃光子晶體光纖成為可能。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是一種制備硫系玻璃套管的設(shè)備，其特殊之處在于包括電熱爐、用于放置制備硫系玻璃原料的石英管、搖擺控制電機(jī)、旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)以及用于固定石英管的一套夾持部件；所述石英管位于電熱爐內(nèi)，夾持部件固定安裝于旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)軸端，夾持部件與旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸同軸；電熱爐與搖擺控制電機(jī)相連、由搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺。當(dāng)旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)控制石英管旋轉(zhuǎn)時(shí)，石英管處于水平狀態(tài)。當(dāng)搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺電熱爐時(shí)，使得位于電熱爐內(nèi)的石英管同時(shí)搖擺，因而放置于石英管內(nèi)的制備硫系玻璃原料在搖擺控制電機(jī)的控制下混合均勻。上述設(shè)備還包括導(dǎo)軌，所述電熱爐包括上、下兩部分，分別固定在導(dǎo)軌上，電熱爐的上、下兩部分能夠沿導(dǎo)軌背向移動(dòng)分離，石英管位于所述上、下兩部分的電熱爐之間，導(dǎo)軌的下部通過連接桿與搖擺控制電機(jī)相連，旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)與導(dǎo)軌相連。電熱爐的上、下兩部分能夠沿導(dǎo)軌背向移動(dòng)分離后，便于對(duì)經(jīng)過電熱爐加熱的石英管進(jìn)行冷卻。上述導(dǎo)軌的下部通過連接桿與搖擺控制電機(jī)的偏心輪相連。上述導(dǎo)軌與石英管之間垂直。上述的夾持部件是錐形固定槽，石英管的兩端分別置于錐形固定槽內(nèi)。一種采用上述設(shè)備制備硫系玻璃套管的方法，其特殊之處在于，包括以下步驟(I)選用羥基含量低于IOppm的石英管，用超聲波清洗10 30分鐘，用去離子水漂洗干凈，置于真空干燥箱中，抽真空，在100 300°C下烘12 24小時(shí)，緩慢降至室溫，真空干燥箱中充入高純氮?dú)猓〕鍪⒐懿⒘⒓从梅饪谀し饪冢瑐溆茫?2)選用純度為99. 99%以上的單質(zhì)原料，把原料和經(jīng)過步驟(I)處理過的石英管一同置于氮?dú)獗Ｗo(hù)的手套箱中，在手套箱中根據(jù)玻璃的制作配方精確稱量原料，并置于石英管中；(3)將裝有原料的石英管從手套箱中取出，然后接入真空泵抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到9 X KT3Pa時(shí)，把石英管置于120°C 200°C的馬弗爐中加熱除水，除水時(shí)間為30 90分鐘，之后對(duì)石英管進(jìn)行熔封；(4)將封好口的石英管置于電熱爐中，并用夾持部件固定好石英管，然后用電熱爐加熱，升溫至600 950°C，同時(shí)啟動(dòng)搖擺控制電機(jī)(4)，所述設(shè)備搖擺，頻率5 15次/分鐘，熔制8 24小時(shí)，當(dāng)石英管內(nèi)的原料熔制均勻后，停止搖擺控制電機(jī)，并控制搖擺控制電機(jī)(4)使石英管處于水平狀態(tài)，開啟旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)(3)，轉(zhuǎn)速200 400rad/分鐘，石英管中的玻璃溶液(6)由于離心效果而均勻附著于石英管壁上，然后將電熱爐(2)沿導(dǎo)軌(I)分別上下移開，用壓縮空氣急速冷卻石英管(5)，之后停止旋轉(zhuǎn)，把石英管迅速轉(zhuǎn)移至溫度為材料退火溫度的馬弗爐中退火，最后用氫氟酸將石英管腐蝕溶解或?qū)⑹⒐芮瞄_，得到硫系玻璃套管。上述步驟(3)中是用氫氧焰或乙炔焰對(duì)石英管進(jìn)行封口的。上述單質(zhì)原料為As和S，制得的硫系玻璃套管的組分為As2S3或單質(zhì)原料為Ge、Sb和Se,制得的硫系玻璃套管的組分為Ge28Sb12Se6tl,或單質(zhì)原料為As和Se,制得的硫系玻璃套管組分為As2Se3,或單質(zhì)原料為As、Se和Te，制得的硫系玻璃套管組分為As3Se5Te2。本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本專利技術(shù)提出了應(yīng)用“旋轉(zhuǎn)法”制備硫系玻璃套管的新技術(shù)，解決了硫系玻璃套管的制備難題。本專利技術(shù)制備的硫系玻璃套管壁厚均勻，尺寸精確可控，內(nèi)壁光潔無損傷。附圖說明圖I為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記I-導(dǎo)軌；2-電熱爐；3_旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)；4_搖擺控制電機(jī)；5_石英管；6_石英管中的玻璃熔液；7_夾持部件；8_連接桿。具體實(shí)施例方式如圖I所示，本專利技術(shù)提供了一種制備硫系玻璃套管的設(shè)備，包括電熱爐2、用于放置制備硫系玻璃原料的石英管5、搖擺控制電機(jī)4、旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)3以及用于固定石英管的一套夾持部件7 ;石英管位于電熱爐內(nèi)，夾持部件固定安裝于旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)軸端，夾持部件與旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸同軸；電熱爐與搖擺控制電機(jī)相連、由搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺。為了使制備的硫系玻璃套管厚度均勻、管壁光潔，當(dāng)旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)控制石英管旋轉(zhuǎn)時(shí)，石英管處于水平狀態(tài)較好；為了使放置在石英管內(nèi)的制備硫系玻璃原料混合均勻，將電熱爐與搖擺控制電機(jī)相連、由搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺，由于石英管位于電熱爐內(nèi)，當(dāng)搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺電熱爐時(shí)，也將帶動(dòng)石英管搖擺。為了便于對(duì)石英管進(jìn)行冷卻，本專利技術(shù)的設(shè)備還包括導(dǎo)軌1，電熱爐包括上、下兩部分，分別固定在導(dǎo)軌上，電熱爐的上、下兩部分能夠沿導(dǎo)軌背向移動(dòng)分離。石英管位于所述上、下兩部分的電熱爐之間。導(dǎo)軌的下部通過連接桿8與搖擺控制電機(jī)相連，具體旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)與導(dǎo)軌相連。導(dǎo)軌與石英管之間垂直。為了使搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺電熱爐，可以將導(dǎo)軌固定在一個(gè)軸上，導(dǎo)軌的下部通過連接桿與搖擺控制電機(jī)的偏心輪相連，當(dāng)搖擺控制電機(jī)工作時(shí)，電熱爐將會(huì)繞導(dǎo)軌所固定的軸在紙平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)搖擺。其中，該設(shè)備的夾持部件可以采用固定槽，具體可以為錐形固定槽，當(dāng)采用錐形固定槽時(shí)，石英管的兩端分別置于錐形固定槽內(nèi)。采用本專利技術(shù)的設(shè)備制備硫系玻璃套管的方法，包括以下步驟(I)選用羥基含量低于IOppm的石英管，用超聲波清洗10 30分鐘，用去離子水漂洗干凈，置于真空干燥箱中，抽真空，在100 300°C下烘12 24小時(shí)，緩慢降至室溫，真空干燥箱中充入高純氮?dú)猓〕鍪⒐懿⒘⒓从梅饪谀し饪冢瑐溆茫?2)選用純度為99. 99%以上的單質(zhì)原料，把原料和經(jīng)過步驟(I)處理過的石英管一同置于氮?dú)獗Ｗo(hù)的手套箱中，在手套箱中根據(jù)玻璃的制作配方精確稱量原料，并置于石英管中；(3)將裝有原料的石英管從手套箱中取出，然后接入真空泵抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到9 X KT3Pa時(shí)，把石英管置于120°C 200°C的馬弗爐中加熱除水，除水時(shí)間為30 90分鐘，之后用氫氧焰或乙炔焰對(duì)石英管進(jìn)行熔封；(4)將封好口的石英管置于電熱爐中，并用夾持部件固定好石英管，然后用電熱爐加熱，升溫至600 950°C，同時(shí)啟動(dòng)搖擺控制電機(jī)(4)，所述設(shè)備搖擺，頻率5 15次/分鐘，熔制8 24小時(shí)，當(dāng)石英管內(nèi)的原料熔制均勻后，停止搖擺控制電機(jī)，并控制搖本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制備硫系玻璃套管的設(shè)備，其特征在于：包括電熱爐、用于放置制備硫系玻璃原料的石英管、搖擺控制電機(jī)、旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)以及用于固定石英管的一套夾持部件；所述石英管位于電熱爐內(nèi)，夾持部件固定安裝于旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)軸端，夾持部件與旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸同軸；電熱爐與搖擺控制電機(jī)相連、由搖擺控制電機(jī)拖動(dòng)搖擺。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭海濤，許彥濤，彭波，陸敏，韋瑋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：