Способ изготовления оптических заготовок

,1 а Е ТЕЛЬСТВ прямолинейниспользуютгомополимерказателя пр АН ГССРА.Схиртладуридзе,нидзе омл на которыи наматываю меризаци имеющего зеЛ,Ди К высоким ления идрическую н том ОПТИЧЕСКИ ют объемпри котовдоль рад ся к спос овок для ль изобтовк носител(К + дрическ но друга с 1 сЬ), где Н го прутка; рической з шагом, равным радиус цилин- К - номер витка длинноме вания о и олготовке;енты. 8 и в цил того п щин полимернои 5 - соп лиме рн и толп преобл сок им ения (я л ения; на фига длиной Ь,(инои ширинои це ленть В одном кон структурные з нием показатеюкружком), в др звенья с низк преломления (о начеенья с вья преломл отмеченные угом - с щ значен тмечен к руктур ем пок естико казате.ты пок аэателя м). Наазан еломл е и иядо и По итая линия)звеньев сиями показа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ(57) Изобретение относитбам изготовления заготоцтических изделий. Церетения - получениезаготовки для формироческих волокон, Для зчу струи смеси осуществляют зобретение относится к способ изготовления заготовок цля оптических иэделий, которые должны иметьзаданный профиль градиента показателя преломления, и может быть использовано в оптике,11 ель изобретения - получениедлинномерной заготовки для формонания оптических волоконНа фиг. 1 приведена установка,общий вид; на фиг. 2,3 - схематично вид на формусоответственно;дрический прутоквысоким значение с торца и сверху на фиг. 4 - цилиниз гомополимера с м показателя преломперемещаемую форму илиндрический пруток иэс высоким значением пополученную после сополиенту, начиная с конца,лысую долю структур с чением показателя прело спекают полученную цили заготовку нагреванием, в струе смеси обеспечиваое соотношение моиомеров, ом точки, расположенные иуса цилиндрической загосположены в ленте друг от правление увеличения по ломления по длине 1, лр стрелкой, Показатель и в ленте меняется от и, рине 8 ленты (прерывис соотношение структуршгс высоким и низким значентеля преломления одинаково, так какограничительная пластинка 7 способствует равномерному перераспределению смеси мономеров в зоне заполненияформы 16. Следовательно, по ширинеБ ленты показатель преломления не меняется,На фиг. 6 показана сополимернаялента, частично намотанная на пруток Оиз полимера с высоким значением показателя преломления с того конца, вкотором доля структурных звеньев свысоким значением показателя преломления больше; иа фиг. 7 - полученнаяцилиндрическая заготовка; на фиг. 8 -график профиля радиального градиента показателя преломления и в заготовке,Предложенный способ реализуется припомощи следующего устроиства (фиг. ),и ( 1),Сосуды 1 и 2 предназначены для полимеров с соответственно высоким и низким значениями показателя преломления. В сосудах вставлены поршни 3 и 254, иад которыми имеются кулачки 5 и6 закрепленные на оси 7, Один конецЭоси 7 вставлен в упор 8, а другойсоединен с электродвигателем 9,снабженным редуктором. На концах сосудов 1 и 2 имеются краны 10 и 11.К кранам 10 и 11 присоединен тройн к 12 в котором вставлен смесительи1413, соединенный электродвигателемНа конце тройника 12 имеются два выходных штуцера. Под выходными штуцерами 15 в строго горизонтальнойплоскости расположена прямоугольнаяформа 16, дно которой покрыто целлофаном, К выходным штуцерам 15 прик 40реплена ограничительная пластина 17.Форма снабжена крышкой 18 из кварцевого стекла с обогревом 19. В крышке 18 имеются два отверстия 20 дляподачи инертного газа, 45Способ осуществляется следующимобразом.В сосуды 1 и 2 через краны 10 и11 при помощи поршней 3 и 4 всасываются соответствующие мономеры, содержащие инициаторы полимеризации; в сосуд 1 - мономер с высоким показателем преломления. Закрываются краны10 и 11, к ним присоединяется тройник12 о смесителем 13. Сосуды 1 и 2поднимаются до соприкосновения поршней 3 и 4 к кулачкам 5 и 6. При включении электродвигателя 9 кулачки 5 и6, вращаясь в направлении, указанном стрелкой, перемещают вниз поршни .3 и 4, в результате чего из сосудов 1 и 2 вытекают соответствующиемономеры. Мономеры поступают в тройник 12, где перемешиваются червячнымсмесителем 13, Профиль кулачка 5обеспечивает постепенное уменьшениескорости перемещения поршня 3, а профиль кулачка 6 - постепенное нарастание скорости перемещения поршня 4. Благодаря этому в тройник 12поступает смесь мономеров, в которойобъемная доля мономера с высоким показателем преломления непрерывно убывает, а мономера с низким показателем преломления - нарастает, Смесьмономеров через выходные штуцеры15 поступает в форму 6, которая равномерно перемещается в направлении,указанном стрелкой. Ограничительнаяпластинка 7 способствует равномерному перераспределению смеси мономеров в зоне заполнения формы 16. Продолжительность поступления смеси мономеров в форму 16 равна продолжительности его перемещения на всюдлину. После заполнения формы 16выходные штуцеры 15 вместе с ограничительной пластинкой 7 принимаются, а форма 16 закрывается крышкой18. Через одно из отверстий 20 вформу 16 впускают инертный гаэ, Далее проводят фото- или термополимеризацию смеси, включая обогрев 19.После завершения процесса сополимеризации пленочную ленту вынимаютиз формы 16, плотно заматывают нацилиндрический пруток из гомополимерас высоким показателем преломления,причем намотку ленты начинают с того конца, в котором объемная долякомпонента с высоким показателемпреломления больше, После намоткиленты полученную цилиндрическую гаэотовку спекают нагреванием в термостате. Для определения заданного радиального профиля градиента показателя преломления допустим, что нужно получать цилиндрическую заготовку высотой Б и радиусом В , Заготовка представляет собой сополимерную ленту, намотанную на цилиндрический пруток из гомополимера радиусом Н, Профиль радиального градиента показателя преломления и в заготовке имеет вид, показанный на фиг, 8.(3) Допустим, сополимер образуется из мономеров, которые при раздели" тельной полимериэации образуют полимеры с показателем преломления п, и п, причем пи . Очевидно, что уменьшение п от центра заготовки к периферии (йиг. 8) является следствием уменьшения в сополимере объемной доли заполимеризовавшегося компонента с высоким показателем преломления - ц) от 1 до 0 и соответствуюшего увеличения объемной доли заполимеризовавшегося компонента с низким показателем преломления (1-Ц). Поэтому ход кривой на фиг.8 не изменится, если на ординате вместо п отложить ц) и точку и совместить с точкой 100%-ного содержания компонента с и , а точку и- с точкой его нулевого содержанияСчитаем, что среднее значение показателяпреломления в сополимере равно В соотношении (1) подразумевается,что с зависит от 2, причем 0г й В.Тогда соотношение (1) перепишется ввиде п(г) = и г) + и 1 - г) . (2) Решая (2) относительно (г) полуЕсли с помощью Фиг, 8 и выражения(3) точечно построить графикг)получим кривую. Если раскрутить цилиндрическую заготовку, то получим ленту длиной Ь, шириной Я и толщиной Ь. Разность значений плотностей полимеров с высоким и низким значениями показателя преломления в соответствии с изменением состава сополимера по длине ленты должна привести к адекватному изменению толшины ленты. Однако, поскольку это изменение в данном случае ввиду малой толщины ленты сушественно мало, толщина ленты Ь по всей длине принимается равномерной, Намотанная лента представляет собой спираль. В первом приближении вместо спирали можно рассмотреть совокупность окружностей с пере 1 = 2(Н, + КЬ), (4) где К - номер витка, К = 1,2,3. Полная длина раскрученной ленты равна1+т15 = 2 н(шЯ Ь-ш)2 где т - количество витков, щ = 1,2,3,.;., .Точки, расположенные вдоль радиуса цилиндрической заготовки в раскрученной ленте, располагаются другот друга с шагом 2 й(Я+ КЬ),С учетом определенных значенийплотностей мономеров и полимерови заданных параметров заготовкидляобеспечения изменяюшегося во времениобъемного соотношения компонентовв струе смеси, необходимо создатьопределенную скорость подачи моно 30 меров в смеситель, что обеспечивается подбором кулачков в устройстве, задаюших перемещение поршней всосудах с мономерами. Для обеспечения заданного радиального градиентапоказателя преломления в заготовкенеобходимо Форму, в которую подаютсмесь мономеров, перемещать относительно струи с определенной скоростью, обеспечивающей расположениеточек друг относительно друга наленте, соответствуюших точкам, расположенным вдоль радиуса цилиндрической заготовки, на расстоянии2(В, + КЬ),45 П р и м е р. В сосУды 1 и 2 всасывают соответственно свежеперегнанные стирол и метилметакрилат на высоту примерно 80 мм и закрывают краны 10 и 11. Оба мономера содержат5 О перекись бензола (массовая доля0,5 Е). Мономеры в соотношении, которое задается путем подачи их всмеситель с необходимой скоростью,что определяется профилями кулачков,перемещающих поршни в сосудах 1 и2. Смесь мономеров поспутает в форму 16 длиной 76 мм и шириной 40 мм,Продолжительность поступления смесимономеров в Форму 16 и перемещенияпоследнего равна 2,5 мин, Гополимеризацию проводят при 70-80 С в течение бч. В стеклянный капилляр длиной 10 мм и внутренним диаметром 2 мм вводят свежеперегнанный стирол, содержащий 0,5 мас,И перекиси бенэола. Запаивают концы капилляра иопомещают в термостат при 100 Г в течение 6-8 ч. После охлаждения капилляр разбивают и освобождают полистирольный пруток. Сополимерную пленку плотно наматывают на полистирольный пруток, обворачивают алюминиевой фольгой и в вертикальном положении спекают в термостате при 130-140 С в течение 0,5 ч, Далее цикл повторяется. Формула изобретенияСпособ изготовления оптических заготовок с заданным профилем радиального градиента показателя преломления, включающий дозированное с заданным объемным соотношением смешение жидких мономеров с разным значением показателя преломления, подачи струи смеси в подвижную форму и последующую сополимериэацию смеси, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью получения длинномерной заготовки для формирования оптических волокон, осуществляют подачу струи смеси в прямолинейно перемещаемую форму и используют цилиндрический пруток иэ гомополимера с высоким значением показателя преломления, на который наматывают полученную после сополимеризацииленту, начиная с конца, имеющегобольшую долю структур с высоким значением показателя преломления, испекают полученную цилиндрическую 15 заготовку нагреванием, при этом вструе смеси обеспечивают объемноесоотношение мономеров, при которомточки, расположенные вдоль радиусацилиндрической заготовки, располо жены в ленте одна относительно другой с шагом, равным2 в(Б, + КЬ),25 где В, - радиус цилиндрическогопрутка;К - номер витка в цилиндрической заготовке;толщина сополимерной ленты.52180 Составитель И. ФроловаТехред Л.Олийнык Корректор И, Иаксимивинец Редактор Т. Лазоренк оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 6897/26 Тирам 535 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д, Ь/5