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CN109476526A - 一种纤维制备方法 - Google Patents

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CN109476526A
CN109476526A CN201780039576.0A CN201780039576A CN109476526A CN 109476526 A CN109476526 A CN 109476526A CN 201780039576 A CN201780039576 A CN 201780039576A CN 109476526 A CN109476526 A CN 109476526A
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pressure
prefabricated component
hole
pressure pipe
length
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C·雅各布森
H·R·西蒙森
J·K·朗格塞
M·米基耶莱托
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Luna Innovations Germany GmbH
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NKT Photonics GmbH
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Abstract

公开了制备微结构光纤的方法。所述方法包括提供预制件并拉伸该预制件。该预制件具有中心轴、长度以及第一端和第二端，并且具有至少一个纵向延伸的纵向孔。该方法包括将压力管的第一端插入预制件的第一端处的预制件的孔中，并在拉伸期间通过压力管使该预制件的孔经受受控压力。

Description

一种纤维制备方法
技术领域
本发明涉及由预制件制备微结构光纤的方法。
背景技术
包括沿其至少长度部分延伸的一个或多个孔的微结构光纤是本领域熟知的，并且特别包括光子晶体光纤，在下文中称为PCF。微结构光纤是具有由包层区域围绕的芯的纤维，该包层区域具有布置在背景材料中的多个包裹物(有时称为包层特征或微结构)，通常为规则阵列。包裹物可以是气体、液体或固体包裹物。原则上，包裹物可以是空的，但实际上空隙通常包括一些气体分子。
微结构纤维可以例如是由二氧化硅玻璃制成的。可以将其它材料添加到二氧化硅玻璃中以改变其折射率或提供诸如光放大、灵敏度等的作用。
微结构光纤通常通过以下制备：首先制备具有期望横截面结构的预制件，然后在适合的温度下从预制件拉伸纤维，所述适合的温度确保预制件的材料足够柔软而不完全熔融。这样的方法例如在US 6,954,574中描述。通过堆叠多个条状物(cane)来制备预制件，每条条状物具有纵轴、第一端和第二端，条状物中的至少一些是毛细管，每条毛细管具有平行于条状物的纵轴并且从条状物的第一端延伸到条状物的第二端的孔。条状物形成为堆叠，其中布置成其纵轴基本上彼此平行并且与所述堆叠的纵轴平行的所述条状物提供所述预制件。然后，将预制件拉伸成纤维，同时保持至少一个毛细管的孔与第一压力下的流体源连通，同时将毛细管周围的压力保持在不同于第一压力的第二压力下，由此在拉伸过程中在第一压力下的孔的尺寸变得不同于在没有压力差的情况下变成的尺寸。
US 8215129公开了一种制备微结构纤维的方法，包括：提供包括多个纵向孔的预制件；将至少一个但不是全部的孔与一个连接器配合以将孔(多个孔)连接到外部压力控制器；将预制件拉伸成纤维，同时控制连接到压力控制器的孔(多个孔)中的气体压力。因此，在拉伸纤维期间，可以通过单独处理预制件中的每个孔并改变该孔中的压力来控制各个孔的尺寸。如果同时处理数个孔，那么在拉伸过程期间可以改变出现在实际纤维中的结构。连接器可包括多个腔室，每个腔室可连接到外部压力源，并且连接器和预制件可布置成使得纵向孔中的至少第一个终止于腔室中的第一个并且纵向孔中的至少第二个终止于腔室中的第二个；其中所述预制件布置成穿过一个或多个所述腔室，使得所述纵向孔中的至少一个终止于布置在所述预制件穿过的腔室旁边的腔室中。
US 7,793,521公开了一种制造光子晶体或光子带隙光纤的方法，包括提供在外径中包括多个孔的预制件，其中所述孔从所述预制件的第一端延伸到所述预制件的第二端，以及在预制件内形成至少一个径向向内延伸的狭槽，使得所述狭槽与至少一些孔相交，其中所述狭槽不与至少一个孔相交。该方法还包括通过将第一压力引入狭槽而在与狭槽相交的孔中建立第一压力，并通过将第二压力引入未与狭槽相交的至少一个孔的末端而在未与狭槽相交的至少一个孔中建立第二压力。该方法还包括将预制件拉伸成纤维，同时独立地控制第一和第二压力。
发明描述
在一个实施方案中，一个目的是提供一种制备微结构光纤的方法，该方法相对简单并且在纤维设计方面提供了很大的自由度，并且其中可以高精度地控制选择的纵向孔的直径。
在一个实施方案中，一个目的是提供一种制备微结构光纤的方法，通过该方法可以独立地控制选择的纵向孔中的压力。
这些和其它目的已经通过权利要求中限定的和如下文所述的本发明或其实施方案解决。
已经发现，本发明或其实施方案具有许多另外的优点，本领域技术人员从以下描述中将清楚这些另外的优点。
短语“径向距离”是指在垂直于关注的元件的中心轴的径向方向上确定的距离，所述元件例如纤维或预制件。短语“径向”是从中心轴径向向外的方向或者朝向中心轴径向向内的方向。
术语“基本上”在本文中应理解为包括普通产品差异和公差。
术语“微结构纤维”和“微结构光纤”可互换使用，并且在该上下文中旨在覆盖包括微结构的纤维，例如光子晶体纤维、光子带隙纤维、漏泄通道纤维、多孔纤维等。微结构光纤包括芯区域和围绕芯的包层区域，其中包层区域可以具有多个层和/或具有不同折射率的包层子区域。除非另有说明，折射率是指平均折射率，其通常针对芯区域和围绕它的每个包层和/或任选地针对每个包层子区域单独计算。包层被定义为具有厚度的层，该层包围芯区域，其中折射率基本上是均匀的，或者其中该层具有折射率基本上均匀的基材和以均匀图案排列的多个微结构。
术语“纵向孔”是指通常沿预制件或纤维的长度延伸的孔，例如沿孔长度或沿其截面延伸。除非另有说明，否则术语“孔”是指“纵向孔”。
术语“约”通常用于包括测量不确定性内的内容。当在范围中使用时，术语“约”在本文中应理解为表示测量不确定性内的内容包括在该范围内。
应该强调的是，当在本文中使用时，术语“包括(comprises)/包括(comprising)”将被解释为开放性术语，即应当用于指定具体陈述的特征(多个特征)的存在，例如元件(多个元件)、单位(多个单位)、整数(多个整数)、步骤(多个步骤)、组分(多个组分)及其组合，但不排除一个或多个其它所述特征的存在或增加。
在整个说明书或权利要求书中，除非上下文另有说明或要求，否则单数形式包含复数形式。
术语“芯”和“芯区域”可互换使用，术语“包层”和“包层区域”可互换使用。
在一个实施方案中，所述方法包括提供预制件和拉伸所述预制件。所述预制件具有中心轴、长度以及第一端和第二端，并且包括沿其长度延伸的至少一个纵向孔。所述方法包括将压力管的第一端插入所述预制件的第一端处的所述预制件的所述孔中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件的所述孔经受受控压力。
应该理解的是，至少一个纵向孔沿着预制件的长度纵向延伸，并且可以在预制件长度的部分中或在整个预制件长度中延伸，任选地除了可以在第二端处或在与第一端相比更靠近第二端的位置处关闭孔。已经发现该方法与现有技术方法相比非常简单，同时该方法在拉伸过程中同时提供了对一个或多个孔内的压力的非常精确的控制。此外，该方法允许在拉伸过程中单独控制各个孔中的压力，这允许改善对纤维的最终结构和最终光纤的光学性质的控制。
在通过压力管用一个压力控制孔描述以下的方法的情况下，应该理解的是，可以通过相应的管对几个孔进行压力控制。
预制件可以是包括至少一个纵向孔的任何预制件。
预制件可以例如是由玻璃制成的，所述玻璃如二氧化硅玻璃、软玻璃、硫属化物玻璃或其任何组合。玻璃可以包括折射率改变掺杂剂，例如Ge、B、F、P、Al和/或活性材料掺杂剂，如稀土元素Er或Yb。掺杂剂和/或活性物质可以施加在预制件的优选区域中，例如本领域已知的。
在一个实施方案中，压力管布置成在孔和压力供应之间提供气体连通。压力供应确保沿着预制件的长度延伸的纵向孔内的压力通过压力管控制到期望的水平。
压力管有利地是中空管。短语“在管中”是指在管的中空部分中。
该方法可以包括在一个或多个拉伸步骤中将预制件拉伸成微结构光纤。拉伸步骤中的至少一个包括在拉伸过程中通过压力管使预制件的孔经受受控压力。一个或多个步骤可以包括一个或多个预拉伸步骤。
在一个实施方案中，拉伸步骤包括预拉伸步骤，其中所述预拉伸步骤包括在拉伸过程中通过压力管使预制件的孔经受受控压力。
因此，可以在最终拉伸步骤之前改变至少一个孔的相对直径(多个相对直径)。
如果例如预制件的多个孔在预拉伸步骤中通过压力管经受增加的压力，则可以增加相对直径(多个相对直径)。其它孔可以例如通过经由其它压力管使这些孔经受降低的压力，使直径相对减小。
在一个实施方案中，拉伸步骤包括最终拉伸步骤，有利地，最终拉伸步骤包括在拉伸过程中通过压力管使预制件的孔经受受控压力。
在一个实施方案中，至少一个纵向孔在所述预制件的第一端处是打开的，以有助于将压力管的第一端插入到孔中。压力管的第一端可以简单地插入到预制件的第一端的孔中，并通过其与压力源的连接和/或通过诸如夹具的保持元件保持就位。
根据本发明，已经发现，可以通过以下在纵向孔和压力管之间获得安全的气体连接：简单地将压力管的第一端插入孔中并任选地使压力管长度部分扩展使得其外表面与纵向孔的外周表面配合，和/或施加密封材料，如胶水、环氧树脂、油脂和/或橡胶或任何其它柔韧的密封材料。
在一个实施方案中，所述方法包括调节压力管中的压力，使得所述压力管自密封到所述纵向孔。已经发现，在压力管中的压力至少在初始步骤中高于未插入孔中的压力管部分周围的压力的情况下，压力管可以是自密封的。为了确保精确的压力控制，期望至少一个纵向孔在距离预制件的第一端一定距离处关闭。有利地，纵向孔在预制件的与第一端相比更靠近第二端的位置处关闭。有利地并且为了最佳地使用预制件材料，在一个实施方案中纵向孔在预制件的第二端处关闭。
有利地，在纤维拉伸之前或纤维拉伸时，孔将在预制件的第二端处关闭。孔的关闭可以例如通过使孔塌陷或通过任何其它方法提供。
有利地，预制件保持在靠近其第一端的第一端部，并且微结构光纤从预制件第二端的第二端在升高的温度下被拉伸，例如，如现有技术中的纤维拉伸方法所知。
压力管有利地具有经选择以使其配合孔的外径和外周。孔的横截面形状可以是圆形或椭圆形或任何其它合适的形状。限定孔的表面也称为纵向孔的外周表面。在一个实施方案中，预制件包括至少一个具有基本上圆形的横截面形状的孔。在一个实施方案中，预制件包括至少一个具有非圆形横截面形状的孔。在孔具有非圆形横截面形状的情况下，直径被确定为最大直径。
压力管优选地具有对应于孔的横截面形状的外部横截面形状，然而其平均直径略小于孔的平均直径，使得压力管的第一端可以插入到孔中。
因此，在一个实施方案中，所述方法包括将压力管的第一端插入预制件的第一端处的预制件的孔中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件的孔经受受控压力。有利地，包括压力管的第一端的至少压力管长度部分插入纵向孔中。压力管长度部分应优选具有至少约0.5mm，如约1mm至约20cm，如约2mm至约5cm，如0.5至1cm的长度。
在一个实施方案中，压力管长度部分为整个压力管长度的约50％或更小。
术语“压力管长度部分”用于表示插入预制件的孔中的压力管的长度部分。
在实践中，期望压力管长度部分的长度足以在压力管长度部分和纵向孔之间提供密封，但是其不应过长，因为包括压力管长度部分的预制件的长度部分在一个实施方案中可以不被拉伸成纤维，或如果在供选择的实施方案中其被拉伸成纤维，那么得到的纤维将具有与由没有管长度部分(多个管长度部分)的预制件材料拉伸的纤维不同的特征。
因此，在其中压力管长度部分将被拉伸成为纤维的部分的实施方案中，期望的是，纵向孔具有一定长度，并且压力管长度部分的长度为纵向孔的长度的至少约50％，如纵向孔的长度的至少约80％，如纵向孔的长度的至少约90％，如基本上为纵向孔的长度。
由此可以拉伸压力管长度部分的材料以在纤维长度的全部或部分中成为纤维的部分。
在一个实施方案中，所述方法包括将压力管长度部分插入到预制件的孔中，以使压力管长度部分-即压力管长度部分的材料-成为预制件的部分。通过将预制件拉伸成微结构光纤，使得微结构光纤包括压力管长度部分的至少部分，可以应用压力管长度部分的材料以及压力管长度部分的壁厚作为改变微结构光纤的最终光学性质的参数。
因此，在一个实施方案中，压力管长度部分是由不同于用于纵向孔的背景材料的材料制成的。用于纵向孔的背景材料是围绕并形成孔壁的材料。
在一个实施方案中，压力管长度部分材料和用于纵向孔的背景材料在至少一种掺杂剂的存在和/或量方面不同。
在一个实施方案中，压力管长度部分是由二氧化硅制成的，优选地包含折射率改变掺杂剂和/或活性材料掺杂剂。
在一个实施方案中，所述压力管长度部分是由F掺杂的二氧化硅制成的。
在一个实施方案中，所述压力管或所述压力管的至少压力管长度部分的平均外径为在第一预制件端部处孔的平均内径的约50％至最高100％，如在所述第一预制件端部处所述孔的所述平均内径的约80％至约99％，如至少约90％，如在所述第一预制件端部处所述孔的所述平均直径的至少约95％。
在一个实施方案中，压力管与用于控制孔的压力的压力源气体连通，更优选地，压力管连接到供应开口处的压力供应，所述供应开口例如压力管的第二端处的供应开口。
有利地，压力管具有位于孔外部的供应部分，即从孔引导到与压力供应气体连接的压力管的部分。
在一个实施方案中，压力管的供应部分具有供应开口，该供应开口与用于控制孔内的压力的压力源气体连接。
在一个实施方案中，压力管的供应部分具有供应开口，该供应开口在压力调节室内。通过调节压力调节室内的压力，例如通过压力源调节，还调节了压力管内的压力，从而调节纵向孔内的压力。
在一个实施方案中，压力管的供应部分具有供应开口，该供应开口直接连接到用于调节压力管内的压力的压力源，从而调节纵向孔内的压力。
在一个实施方案中，所述方法包括调节压力管中的压力，使得压力管中的压力高于作用在压力管外侧上的压力。因此，压力控制孔的相对直径可以在拉伸期间膨胀。供选择地，施加压力控制以在拉伸过程中保持压力控制孔的相对孔直径或减小压力控制孔的相对孔直径。
压力管原则上可以是由任何材料制成的。在一个实施方案中，压力管是由可热成型的材料制成的，例如，可以在纤维拉丝塔模制或拉伸的材料。有利地，压力管是由二氧化硅制成的，所述二氧化硅任选地包括聚合物涂层。在一个实施方案中，压力管的至少供应部分具有外部聚合物涂层，并且任选地，压力管长度部分不含聚合物涂层。聚合物涂层增加了压力管的柔韧性并降低了压力管破裂的风险。
通过向由二氧化硅制成的压力管提供具有未涂覆的压力管长度部分的压力管长度部分和具有聚合物涂层的压力管供应部分，可以获得压力管的期望的大的中空部分横截面直径。同时，压力管供应部分可以期望地是柔韧的和抗破裂的。
如上所述，预制件的几个孔可以用如上所述的压力管进行压力控制。压力管可以连接到相同的压力供应或不同的压力供应。
在一个实施方案中，预制件包括沿其长度延伸的多个纵向孔，并且所述方法包括将相应压力管的第一端插入预制件的第一端处的预制件的多个孔中的每个中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件的孔经受受控压力。由此，其中插入压力管的每个单独的孔通过所述相应的压力管经受压力控制。因此，相应的孔可以彼此独立地进行压力控制。如果需要，一些孔可以保持无压力控制，例如对大气压力保持开放。
有利地，每个相应的压力管与用于控制孔的压力的压力源气体连通。
在一个实施方案中，每个相应的压力管与用于共同控制孔的压力的共用压力源气体连通。
在一个实施方案中，每个相应的压力管与用于单独或分组控制所述孔的压力的相应压力源气体连通。因此，例如，一组压力控制孔可以通过经由压力管与第一压力供应接触而受到压力控制，并且另一组压力控制孔可以通过经由压力管与第一压力供应接触而受到压力控制。
有利地，所述方法包括调节相应的压力源以在相应的压力下提供压力控制。因此，可以在拉伸过程中改变孔的相对直径。
在一个实施方案中，预制件的拉伸包括在拉丝塔中将所述预制件拉伸成微结构光纤，其中所述预制件在其第一端部经受至少一种压力控制，优选地在相应压力下经受两种或更多种独立受控的压力控制。
在一个实施方案中，预制件的拉伸包括在升高的温度下从其第二端部拉伸预制件组件。
优选地，所述方法包括通过在孔和压力供应之间布置压力管，控制沿预制件的长度延伸的预制件的一个或多个纵向孔中的每一个。压力供应确保通过压力管将沿预制件的长度延伸的纵向孔内的压力控制到期望的水平。
在一个实施方案中，提供本发明的方法用于制备包括不同横截面直径的纵向孔的光纤，例如WO15144181中描述的纤维。因此，该方法可用于确保最终纤维具有不同横截面直径的孔。
已经发现，本发明的方法可以有益地应用于在拉伸过程中调节或校正孔直径(多个孔直径)或预制件。例如，如果错误地将预制件中的孔制成具有比期望的更小的横截面直径，则可以在拉伸期间通过确保比如果预制件孔的横截面直径不小于期望直径时施加的压力更高的压力来校正。
此外，即使在预制件中具有相等横截面直径的两组孔的情况下，由于在拉伸期间根据该方面的实施方案的一个或多个孔的单独压力调节，所得到的拉伸纤维的孔可以具有不同的横截面直径。
在一个实施方案中，预制件包括多个中空管，如熔合在一起或熔合到所述预制件的另一部分的毛细管，所述方法包括在所述预制件的第一端处将相应压力管的第一端插入到预制件的中空管的每个中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述中空管经受受控压力。
在一个实施方案中，预制件包括外部包层中空管和多个内部包层中空管，其中所述内部包层中空管布置在内部并熔合到外部包层中空管。这样的预制件有利地用于制备空芯反谐振纤维，例如，如WO15185761中所述。在优选的实施方案中，预制件如共同未决申请PCT/DK2016/050460中所述，将其引入本文作为参考。该方法有利地包括在预制件的第一端处将相应压力管的第一端插入预制件的内部包层中空管的每个中，并在拉伸过程中通过压力管使中空管经受受控压力。
在一个实施方案中，内部包层中空管彼此不接触。内部包层中空管优选包括5、6、7或8个内部包层管。
在一个实施方案中，预制件是通过以下获得的预制件组件：将具有长度以及第一端和第二端的预制件中心元件和至少一个具有环形壁的预制件环元件组装，并将所述环形壁布置成围绕所述预制件中心元件以形成环壁预制件中心接口，其中所述预制件组件具有包括所述预制件中心元件的所述第一端和所述环形壁的所述第一端的第一端部。在共同未决的申请PCT/DK2016/050460中详细描述了这样的预制件组件，将其引入本文作为参考。在一个实施方案中，预制件组件优选地包括具有长度以及第一端和第二端的外包层管和孔，其中环形环壁在所述外包层管的孔内部，以形成环壁外包层管接口，其中所述预制件组件具有包括预制件中心元件的第一端、预制件环元件的第一端和外包层管的第一端的第一端部。
有利地，所述方法包括在至少部分拉伸的过程中使环壁预制件中心接口和环壁外包层管接口中的至少一个经受降低的压力。
在一个实施方案中，预制件中心元件包括至少一个纵向孔，并且所述方法包括将压力管的第一端插入到预制件中心元件的孔中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件中心元件的孔经受预制件中心受控压力。
在一个实施方案中，至少一个纵向孔包括在预制件中心元件的长度上延伸的至少第一类孔和至少第二类孔，所述方法包括在拉伸过程中使至少一个第一类孔经受第一预制件中心受控压力，并且使至少一个第二类孔经受第二预制件中心受控压力。
在一个实施方案中，预制件环元件包括具有在预制件环元件的长度方向上延伸的孔和/或至少一个间隙孔的至少一个中空管，所述方法包括在拉伸过程中使所述预制件环元件的至少一个孔经受预制件环元件受控压力，优选地，控制所述预制件环元件受控压力。
除非存在不组合这些特征的特定原因，否则包括范围和优选范围的如上所述的本发明的所有特征和本发明的实施方案可以在本发明的范围内以各种方式组合。
附图简述
参考附图，通过以下对本发明实施方案的说明性和非限制性描述，将进一步阐明本发明的上述和/或另外的目的、特征和优点。
图1示出了纤维拉丝塔的压力控制装置和准备用于拉伸成光纤的预制件的一部分。
图2示出了纤维拉丝塔的另一种压力控制装置和准备用于拉伸成光纤的预制件的一部分。
图3示出了具有多个纵向孔的预制件的第一端，并且其中相应压力管的第一端插入相应的孔中，用于在拉伸过程中对孔进行压力控制。
图4示出了另一种具有多个纵向孔的预制件的第一端，并且其中相应压力管的第一端插入相应的孔中，用于在拉伸过程中对孔进行压力控制。
图5示出了包括待拉伸的预制件的第一端和第二端的实施方案。
附图是示意性的，并且为了清楚起见可以简化。相同的附图标记自始至终用于相同或相应的部件。
根据下文给出的描述，本发明的另外的适用范围将变得显而易见。然而，应该理解的是，详述和具体实施例虽然表明了本发明的优选实施方案，但仅以说明的方式给出，因为根据该详述，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
图1显示压力控制装置，其包括压力控制盖136，其具有：加压装置，所述加压装置从上向下包括第一、第二和第三腔室C1、C2、C3；和相应的压力管连接P1、P2和P3。如果需要，压力控制盖136可以具有另外的腔室和相应的压力管连接，例如如共同未决申请PCT/DK2016/050364中所述的。压力管连接P1、P2和P3可以直接或间接连接到单个或共用的压力供应单元，用于控制相应腔室中的压力，例如，使用未示出的连接器连接，优选地彼此单独地连接。
预制件131是例如如上所述和/或在共同未决申请PCT/DK2016/050364中所述的预制件，其被保持在压力控制盖136中，使得包括预制件131的第一端131a的部分布置在第二腔室C2中，并且与第一端131a相距一定距离的预制件131的部分132布置在第三腔室C3中。压力控制盖136被密封到围绕预制件131的未示出的外包层，以阻隔最下面的腔室，在示例性实施方案中，最下面的腔室是第三腔室。在预制件131是预制件中心元件的情况下，压力控制装置优选地包括一个或多个另外的腔室，用于控制如上所述和/或在共同未决申请PCT/DK2016/050364中所述的环元件(多个环元件)中的孔。
预制件131包括多个次孔131b，其终止于预制件131的第一端131a，使得它们与第二腔室C2气体连通。预制件131的多个主孔通过压力管134与第一腔室C1气体连通。次孔和主孔可以相同或不同。压力管134–在此为简化起见示出两个压力管134–部分地插入主孔中，使得包括相应压力管134的第一端的压力管长度部分插入相应的孔中。
提供密封件137用于将腔室C1、C2和C3彼此阻隔。
在拉伸过程中，三个腔室C1、C2、C3中的压力通过相应的压力管连接P1、P2和P3控制。有利地，第三腔室中的压力相对较低，例如接近真空，以确保围绕预制件131的外包层或任选的环元件紧密地密封在预制件131上并且优选地熔合到预制件131。有利地控制第一和第二腔室C1、C2中的压力，使得预制件的主孔和次孔131b在纤维中产生具有不同横截面的孔。例如，第一腔室C1中的压力可以高于第二腔室C2中的压力。
可以应用许多其它配置来提供对相应孔和/或接口的单独控制。
图2是图1所示实施方案的变形。
图2示出了压力控制装置，其包括具有加压装置的压力控制盖146，所述加压装置从顶部向下包括共用的第一和第二腔室C2和第三腔室C3。与图1的实施方案相比，第一和第二腔室组合成共用的第二腔室C2。两个压力管连接P1和P2连接到共用腔室C2，压力管连接P3连接到第三腔室C3。
可以作为如图1所示的预制件131的预制件141被保持在压力控制盖146中，使得包括预制件131的第一端141a的部分布置在共用腔室C2中，并且与其第一端141a相距一定距离的预制件141的部分142布置在第三腔室C3中。
压力控制盖146被密封到围绕预制件141的未示出的外包层，以阻隔最下面的腔室，在示例性实施方案中，最下面的腔室是第三腔室，如图1的实施方案所述。
预制件141包括多个次孔141b，其终止于预制件141的第一端141a，使得它们与第二腔室C2气体连通。预制件141的多个主孔通过压力管144直接与压力管连接P1气体连通。密封件P1a布置成将第一压力管连接P1与共用腔室C2阻隔，因此共用腔室C2中的压力仅可通过第二压力管连接进行压力控制。
压力管144–在此为简化起见示出两个压力管144–部分地插入主孔中，使得包括相应压力管144的第一端的压力管长度部分插入相应的孔中。
提供密封件147用于将共用腔室C2与第三腔室C3阻隔。
在拉伸过程中，两个腔室C2、C3中的压力通过相应的压力管连接P2和P3控制，并且与主孔气体连通的压力管中的压力通过压力管连接P1控制。
图3中所示的预制件包括多个纵向孔151a、151b。仅示出了预制件的第一端(端面)150。孔的最内部的环151a(主孔)限定了预制件芯152。剩余的孔151b(次孔)布置在环绕孔的最内部的环151a的环中。压力管154布置成将主孔151a中的每个连接到压力供应，用于在拉伸过程中控制主孔151a内的压力。为简化起见，仅示出了三条压力管154。插入每条压力管的孔中的压力管长度部分154a有利地是未涂覆的二氧化硅，而压力管154的剩余部分(称为压力管供应部分)是聚合物涂覆的二氧化硅。次孔中的压力可以有利地在压力腔室中控制，例如图1和2中所示。
在拉伸过程中，可以有利地控制主孔151a和次孔151b中的相应压力，使得拉伸光纤中的主孔151a具有比次孔151b更大的横截面直径。
图4中所示的预制件有利地是如PCT/DK2016/050460中所述的用于中空芯纤维的预制件。
预制件包括预制件外部包层区域165和7条中空预制件管161a、161b，所述中空预制件管布置在被预制件外部包层区域165围绕并熔合到预制件外部包层区域165的非接触环中(即，管彼此不接触)。
压力管164布置成将三条预制件管161a(主中空管)中的每一条连接到未示出的压力供应，以在拉伸过程中控制主中空管161a中的压力。插入每条主中空管161a的孔中的压力管长度部分164a有利地是未涂覆的二氧化硅，而压力管164的剩余部分(称为压力管供应部分)是聚合物涂覆的二氧化硅。次中空管161b中的压力可以有利地在压力腔室中控制，例如图1和2中所示。
图5中所示的预制件171包括第一端170和第二端173，其中预制件的第二端173是锥形的，以准备被拉伸成纤维。符号表示预制件可以具有任何长度。
预制件171包括多个纵向孔171a。压力管174插入孔中–为了说明，仅示出了两条压力管174，但应该理解，压力管可以插入孔171a中的每个中。插入孔中的压力管长度部分174a足够长地延伸到孔中，例如，基本上在孔的整个长度上，以使压力管长度部分的材料将被拉伸成为纤维的部分。
当开始拉伸并且通过压力管174向孔171a施加增加的压力时，压力管将首先膨胀到孔171的尺寸，从而可以在拉伸期间控制孔171a中的压力。

Claims (33)

1.一种制备微结构光纤的方法，所述方法包括：
提供预制件并拉伸所述预制件，其中所述预制件具有中心轴、长度以及第一端和第二端，并且包括至少一个纵向延伸的纵向孔，并且其中所述方法包括将压力管的第一端插入所述预制件的第一端处的所述预制件的所述孔中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件的所述孔经受受控压力。
2.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括在一个或多个拉伸步骤中将所述预制件拉伸成微结构光纤，其中拉伸步骤中的至少一个包括在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件的所述孔经受受控压力。
3.权利要求2所述的方法，其中所述拉伸步骤包括预拉伸步骤，优选地，所述预拉伸步骤包括在拉伸过程中通过所述压力管使所述元件的所述孔经受受控压力。
4.权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述拉伸步骤包括最终拉伸步骤，优选地，所述最终拉伸步骤包括在拉伸过程中通过所述压力管使所述元件的所述孔经受受控压力。
5.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个纵向孔在所述预制件的第一端处是打开的，以有助于将所述压力管的所述第一端插入到所述孔中。
6.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个纵向孔在距离所述预制件的第一端一定距离处是关闭的，例如与所述预制件的第一端相比更靠近所述第二端，如在所述预制件的第二端处。
7.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述微结构光纤从其第二端被拉伸。
8.前述权利要求中任一项所述的方法，其中包括所述压力管的所述第一端的至少压力管长度部分插入到所述孔中。
9.权利要求8所述的方法，其中所述压力管长度部分为整个压力管长度的约50％或更小，其中所述压力管长度部分优选地具有约1mm至约20cm，如约2mm至约5cm，如约0.5至约1cm的长度。
10.权利要求8所述的方法，其中所述纵向孔具有长度，并且所述压力管长度部分的长度为纵向孔的长度的至少约50％，如纵向孔的长度的至少约80％，如纵向孔的长度的至少约90％，如基本上为纵向孔的长度。
11.权利要求8或权利要求10所述的方法，其中所述方法包括将所述压力管长度部分插入到所述预制件的所述孔中，以使压力管长度部分成为预制件的部分。
12.根据权利要求8、10和11中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述压力管长度部分插入到所述预制件的所述孔中，并将所述预制件拉伸成微结构光纤，所述微结构光纤包括所述压力管长度部分的至少部分。
13.根据权利要求8和10-12中任一项所述的方法，其中所述压力管长度部分是由二氧化硅制成的，该二氧化硅优选地包含折射率改变掺杂剂和/或活性材料掺杂剂，优选地，用于所述纵向孔的背景材料是二氧化硅，更优选地，所述压力管长度部分材料和用于所述纵向孔的背景材料在至少一种掺杂剂的存在和/或量方面不同。
14.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述压力管或所述压力管的至少所述压力管长度部分的平均外径为在所述第一预制件端部处所述孔的平均内径的约50％至最高100％，如在所述预制件端部处所述孔的所述平均内径的约80％至约99％，如至少约90％，如在所述预制件端部处所述孔的所述平均内径的至少约95％。
15.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述压力管与用于控制所述孔的压力的压力源气体连通，更优选地，所述压力管连接到供应开口处的压力供应，所述供应开口例如压力管的第二端处的供应开口。
16.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述压力管具有位于所述孔外部的供应部分，所述供应部分优选地与用于控制所述孔的压力的所述压力源气体连通，更优选地，所述压力管连接到供应开口处的所述压力供应，所述供应开口例如供应部分处的供应开口。
17.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述压力管是由二氧化硅制成的，优选地，所述压力管的至少所述供应部分具有外部聚合物涂层，任选地，所述压力管长度部分不含聚合物涂层。
18.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括调节所述压力管中的压力，使得所述压力管自密封到所述纵向孔。
19.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括调节所述压力管中的压力，使得所述压力管中的压力高于作用在所述压力管外侧上的压力。
20.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预制件包括多个沿其长度延伸的纵向孔，并且其中所述方法包括将相应的压力管的第一端插入所述预制件的所述第一端处的所述预制件的多个所述孔中的每个中，并且在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件的所述孔经受受控压力。
21.权利要求20所述的方法，其中所述相应压力管中的每个与用于控制所述孔的压力的压力源气体连通。
22.权利要求20或权利要求21所述的方法，其中所述相应压力管中的每个与用于共同控制所述孔的压力的共用压力源气体连通。
23.权利要求20或权利要求21所述的方法，其中所述相应压力管中的每个与用于单独或分组控制所述孔的压力的相应压力源气体连通。
24.权利要求23所述的方法，其中所述方法包括调节所述相应压力源以在相应的压力下提供压力控制。
25.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预制件的所述拉伸包括在拉丝塔中将所述预制件拉伸成所述微结构光纤，其中所述预制件在其第一端部经受至少一种压力控制，优选地在相应压力下经受两种或更多种独立受控的压力控制。
26.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预制件包括多个中空管，如熔合在一起或熔合到所述预制件的另一部分的毛细管，所述方法包括在所述预制件的第一端处将相应压力管的第一端插入到所述预制件的所述中空管的每个中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述中空管经受受控压力。
27.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预制件包括外部包层中空管和多个内部包层中空管，其中所述内部包层中空管布置在内部并熔合到外部包层中空管，所述方法包括在所述预制件的第一端处将相应压力管的第一端插入到所述预制件的所述内部包层中空管的每个中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述中空管经受受控压力。
28.权利要求27所述的方法，其中所述内部包层中空管彼此不接触，并且所述内部包层中空管优选包括5、6、7或8个内部包层管。
29.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预制件是通过以下获得的预制件组件：将具有长度以及第一端和第二端的预制件中心元件和至少一个具有环形壁的预制件环元件组装，并将所述环形壁布置成围绕所述预制件中心元件以形成环壁预制件中心接口，其中所述预制件组件具有包括所述预制件中心元件的所述第一端和所述环形壁的所述第一端的第一端部，所述预制件组件优选地包括具有长度以及第一端和第二端的外包层管和孔，其中所述环形环壁在所述外包层管的所述孔内部，以形成环壁外包层管接口，其中所述预制件组件具有包括所述预制件中心元件的所述第一端、所述预制件环元件的所述第一端和所述外包层管的所述第一端的第一端部。
30.权利要求29所述的方法，其中所述方法包括在至少部分拉伸的过程中使所述环壁预制件中心接口和所述环壁外包层管接口中的至少一个经受降低的压力。
31.权利要求29或权利要求30所述的方法，其中所述预制件中心元件包括所述至少一个纵向孔，并且所述方法包括将所述压力管的所述第一端插入到所述预制件中心元件的所述孔中，并在拉伸过程中通过所述压力管使所述预制件中心元件的所述孔经受预制件中心受控压力。
32.权利要求31所述的方法，其中所述至少一个纵向孔包括在预制件中心元件的长度上延伸的至少第一类孔和至少第二类孔，所述方法包括在拉伸过程中使所述至少一个第一类孔经受第一预制件中心受控压力，并且使所述至少一个第二类孔经受第二预制件中心受控压力。
33.根据权利要求29-32中任一项所述的方法，其中所述预制件环元件包括具有在预制件环元件的长度方向上延伸的孔和/或至少一个间隙孔的至少一个中空管，所述方法包括在拉伸过程中使所述预制件环元件的所述至少一个孔经受预制件环元件受控压力，优选地，所述预制件环元件受控压力在拉伸过程中独立于至少一种其它受控压力而受控，所述至少一种其它受控压力如所述预制件中心受控压力。
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