基于三维打印技术的光纤预制棒制备初步研究

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1、分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文基于三维打印技术的光纤预制棒制备初步研究硕士研究生：赵其锴指导教师：杨兴华教授学科、专业：光学工程论文主审人：田凤军副教授哈尔滨工程大学2017年12月分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文基于三维打印技术的光纤预制棒制备初步研究硕士研究生：赵其锴指导教师：杨兴华教授学位级别：工程硕士学科、专业：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大

2、学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngPreliminaryStudyonOpticalFiberPreformsFabricationBasedonThree-dimensionalPrintingTechnologyCandidate:ZhaoQikaiSupervisor:Prof.YangXinghuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:OpticalEngineeringDateofSubmission:Decembe

3、r,2017DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全

4、了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日

5、基于三维打印技术的光纤预制棒制备初步研究摘要熔融沉积成型技术是三维打印技术中的一种快速成型，采用层层累积的方式制作三维模型的工艺。三维打印技术最大的优势是直接将计算机中设计的模型打印成实体，不需要其他的加工步骤或成型模具，缩短了制造周期，降低成本，提升了生产效率。与传统的生产工艺相比，使用该技术能够制造出几乎任意的形状和更加复杂的产品。此外，它在医学、工艺品制造、建筑等领域具有非常广泛的应用，但是很少应用在光纤预制棒制备方面。目前，有许多种制备聚合物光纤预制棒的方法。对于常规结构的光纤预制棒，采用挤压法，凝胶面聚合法和离心法制备。对于微结构光纤预制棒，采用棒或管的堆积方

6、法、钻孔法、聚合物的铸造方法制备。但是，这些制备方法对于制造设备的要求较高，成本昂贵，费时费力而且还会消耗大量的材料，具有很多的局限性。与传统的光纤预制棒制备方法相比，使用熔融沉积成型技术制备光纤预制棒具有无需机械加工，耗时短，经济环保等优点。本文中，为了充分地利用三维打印技术的这些优势，将三维打印技术与光纤制备技术相结合，提出了一种新型的聚合物光纤预制棒制备技术。该技术尝试选用两种透过率高、导光性好、折射率分布均匀的高分子材料分别作为制备光纤预制棒的纤芯和包层材料。通过对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚乳酸（PLA）、聚碳酸酯（PC）、等多种材料的分析，最终

7、选择ABS材料和PC材料分别作为聚合物光纤预制棒的包层和纤芯材料。在包层的制备过程中，分别调整打印机的打印层高、打印温度和打印速度，获得最优化的打印条件。通过手工抛磨的方法，获得与包层孔洞相匹配的纤芯。随后，对纤芯进行清洗、烘干等操作，将纤芯紧密的插入到包层中从而获得异形芯光纤预制棒。在光纤预制棒制备完成后，采用光纤拉丝塔进行拉制并对光纤损耗进行测量、分析。最后，对光纤内的传播模式进行理论分析，并使用COMSOL软件进行数值仿真。这项工作对于光纤制造业，医疗和光纤传感等领域具有积极的影响和重要的意义。关键词：聚合物光纤，三维打印，光纤预制