一种铋铒石英光纤3D打印增材制备方法

本发明涉及光纤制备，尤其是涉及一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法。

背景技术：

1、石英光纤在波导、光纤放大器和激光器中应用非常广泛。石英光纤多采用化学气相沉积(cvd)或棒、管的堆积来进行生产，采用传统的基于cvd技术的石英光纤制造在目前商用光纤的大规模生产中占据主导地位。随着电信行业的发展，对光纤的性能和功能提出了越来越多的要求。研究人员致力于研发具有定制结构和材料设计的特种光纤，以获得更好的新功能?；赾vd、棒管堆叠的纤维制造技术难以同时实现复杂结构和先进材料特种光纤的制备。

2、随着3d打印增材制造技术的发展，研究人员尝试采用3d打印增材制造的方法制备特种光纤。但是目前3d打印增材制造技术多应用于低温软玻璃，如硼硅酸盐或硫族化合物中。但是二氧化硅是一种耐高温的材料，并且高纯度的二氧化硅也难以成型和掺杂。这对采用3d打印增材制备技术制备石英光纤提出了挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，解决3d打印增材技术难以应用在特种石英光纤上的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，包括以下步骤：

3、s1、为需要打印的石英光纤预制件进行建模，得到三维模型，将三维模型分割成二维平面，并将二维平面的截面信息存储在3d打印设备中；

4、s2、将纳米颗粒分散在光固化树脂中，得到光固化纳米粒子溶液；

5、s3、将光固化纳米粒子溶液放入3d打印机的料斗内，采用3d打印机进行打印，并采用紫外光对光固化纳米粒子溶液进行固化，得到预制件壳体；

6、s4、在光固化纳米粒子溶液中加入ercl3、bicl3纳米粒子，混合均匀，得到纤芯溶液；

7、s5、将纤芯溶液加入到预制件壳体中的孔内，固化，得到预制件前体；

8、s6、将预制件前体进行烧结，去除光固化树脂，冷却到室温，得到预制件；

9、s7、对预制体进行拉伸，得到铋铒石英光纤。

10、优选的，所述s2中，光固化纳米粒子溶液包括以下质量百分比的成分：37.4％的纳米粒子，36.9％的hema、19％的poe、6.4％的tegda、0.2％的dpo、0.1％的对苯二酚。

11、优选的，所述纳米粒子包括以下质量百分比的成分：60％-70％的sio2、30％-40％的geo2和0.01％-0.1％al2o3。

12、优选的，所述sio2、geo2和al2o3纳米粒子的粒径为20nm-50nm。

13、优选的，所述s3中，紫外光的波长为385nm，紫外光的强度为5.8mw/cm2，照射时间为3.5s。

14、优选的，所述s4中，ercl3、bicl3纳米粒子的粒径为20nm-50nm，er粒子的掺杂浓度为1000ppm-10000ppm，bi粒子的掺杂浓度为100ppm-1000ppm。

15、优选的，所述s5中，固化的温度为60℃-80℃，固化时间为1-3小时。

16、优选的，所述s6中，烧结具体过程为：首先以1℃/min的升温速率升高到200℃，保温1.5小时；然后以1℃/min的升温速率升高到400℃，保温1.5小时；再以1℃/min的升温速率升高到600℃，保温2小时；最后以3℃/min的升温速率升高到1200℃，保温2小时。

17、本发明所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，实现了铋铒石英光纤的3d打印生产，生产的预制件中最小孔直径可以达到1.5mm，生产出的预制件经过烧结后，保留了预制件前体的结构，结构稳定性高。

18、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于，所述s2中，光固化纳米粒子溶液包括以下质量百分比的成分：37.4％的纳米粒子，36.9％的hema、19％的poe、6.4％的tegda、0.2％的dpo、0.1％的对苯二酚。

3.根据权利要求2所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于，所述纳米粒子包括以下质量百分比的成分：60％-70％的sio2、30％-40％的geo2和0.01％-0.1％al2o3。

4.根据权利要求3所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于：所述sio2、geo2和al2o3纳米粒子的粒径为20nm-50nm。

5.根据权利要求1所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于：所述s3中，紫外光的波长为385nm，紫外光的强度为5.8mw/cm2，照射时间为3.5s。

6.根据权利要求1所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于：所述s4中，ercl3、bicl3纳米粒子的粒径为20nm-50nm，er粒子的掺杂浓度为1000ppm-10000ppm，bi粒子的掺杂浓度为100ppm-1000ppm。

7.根据权利要求1所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于：所述s5中，固化的温度为60℃-80℃，固化时间为1-3小时。

8.根据权利要求1所述的一种铋铒石英光纤3d打印增材制备方法，其特征在于，所述s6中，烧结具体过程为：首先以1℃/min的升温速率升高到200℃，保温1.5小时；然后以1℃/min的升温速率升高到400℃，保温1.5小时；再以1℃/min的升温速率升高到600℃，保温2小时；最后以3℃/min的升温速率升高到1200℃，保温2小时。

技术总结
本发明公开了一种铋铒石英光纤3D打印增材制备方法，属于光纤制备技术领域。铋铒石英光纤3D打印增材制备方法包括以下步骤：S1、为预制件进行建模；S2、将纳米颗粒分散在光固化树脂中，得到光固化纳米粒子溶液；S3、采用3D打印机对光固化纳米粒子溶液进行打印，并固化，得到预制件壳体；S4、在光固化纳米粒子溶液中加入ErCl<subgt;3</subgt;、BiCl<subgt;3</subgt;纳米粒子，得到纤芯溶液；S5、将纤芯溶液加入到预制件壳体中的孔内，得到预制件前体；S6、将预制件前体进行烧结，得到预制件；S7、对预制体进行拉伸，得到铋铒石英光纤。本发明采用上述铋铒石英光纤3D打印增材制备方法，能够解决3D打印增材技术难以应用在特种石英光纤上的问题。

技术研发人员：赵前程,朱涛,杨云聪,张梦瑶,高磊,黄礼刚,史磊磊
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8