Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям

159 
 
 
Рис. 3. 22. Принципиальная схема установки вытяжки волокна. [7] 
Стрелками указано сверху вниз: Преcформа, Печь, Лазерный микрометр, Нанесение 
первичного покрытия, Ультрафиолетовое отвердение, Приемное устройство. 
Процесс вытягивания начинается верху башни, где стержневая заготовка 
зажимается в центрирующем патроне. Нижний конец заготовки подается в 
электрическую цепь, где нагревается до температуры больше 2000
о
С. 
Графитовый нагревательный элемент защищен средой из инертного газа аргона. 
Заготовка медленно сверху опускается в печь, откуда вниз выходит 
вытягиваемое из заготовки волокно. Скорость вытягивания и скорость подачи 
автоматически контролируются компьютером. 
Диаметр волокна проверяется измерительным прибором с лазерным 
управлением. Полученные данные передаются в систему контроля, которая 
регулирует скорость вытяжной шпилевой лебедки, находящейся внизу башни. 
Увеличение диаметра волокна приводит к увеличению скорости вытягивания, и 
наоборот. Обычно диаметр волокна составляет от 80 до 125 мкм, а скорость 
вытягивания 3-10 м/с. Волокно охлаждается окружающими воздухом. У 
полученного вытягиванием волокна соотношение между геометрическими 
параметрами оболочки и сердцевины такое же, как у заготовки. Однако 
соотношение между размерами капилляров и сердцевины уменьшается в 
готовом волокне относительно стержневой заготовки.
Фирмой Blaze Photonics было выращено ФКВ со средним диаметром 
капилляров 
25
d
нм

, а усредненное расстояние между капиллярами, т.е. период 
фотонно-кристаллическое структуры 
1
мкм
 
. Получение волокон с такими 

160 
параметрами, стало возможным после решения сложной технологической 
проблемы – одновременного обеспечения как строгой периодичности фотонной 
структуры оболочки волокна, так и постоянства отношения диаметра 
капилляров к периоду фотонной структуры (
/
d
const
 
). 
Одним из распространенных методов решения этой проблемы является 
использование многоэтапного процесса формирования готовой стрежневой 
заготовки, когда исходная заготовка многократно нагревается и протягивается 
до более узкого сечения. Периодический нагрев и вытягивание позволяют 
целенаправленно изменить параметр 
/
d

. 
Другой эффективный метод заключается в заполнении капилляров не 
воздухом, а другим веществом, например, стеклом другого состава, тогда 
получается волокно с «твердыми дырками». Возникает проигрыш в величине 
контраста показателя преломления сердцевины 
1
1, 76
n

и оболочки 
2
1,53
n

, но 
возникает возможность создать фотонно-кристаллическое волокно (ФКС) с 
рекордным коэффициентом нелинейности 
1
230 (
)
nl
Вт км


и потерями 5 дБ/м 
на длине волны 1655 мкм. 
Затем волокно покрывается слоем акрилата и получает первичную защиту. 
Это происходит в башне. Первичная оболочка состоит из мягкого внутреннего 
слоя акрилата, и более жесткого наружного слоя. Некоторые производители 
используют силикон вместо акрилата. Первичная оболочка защищает волокно 
от влаги и предотвращает микро изгибы волокна. Сразу же после нанесения 
первичного покрытия оно отверждается под действие ультрафиолетового 
излучения. При второй проверке диаметр волокна проверяется диаметр 
первичного покрытия, и его соосность с волокном. 

жүктеу/скачать 12,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: