CN101918808A - 在光学纤维的制造期间对光学纤维进行评价的方法 - Google Patents

Abstract

一种在光学纤维的制造期间对光学纤维(103)进行评价的方法，所述方法包括：在从纤维预成型件(101)拉伸光学纤维的同时使预定初始长度的光学纤维受到预定第一张应力(410)；检测所述初始长度的光学纤维中发生的纤维破裂的数量(415)；如果检测到的纤维破裂的数量超过预定第一阈值，则停止纤维拉伸过程(430)；否则从光学纤维移除第一张应力并且继续拉伸过程直到完成(420，425)。

Description

在光学纤维的制造期间对光学纤维进行评价的方法

技术领域

本发明一般涉及光学纤维并且涉及其制造。具体地，本发明涉及一种在光学纤维的生产期间、尤其是在从预成型件拉伸纤维期间的光学纤维的评价方法。

背景技术

光学纤维，尤其是旨在用于电信应用的那些光学纤维，需要具有良好的光学性质。这些性质包括例如低的衰减和低的脉冲扩散。

光学纤维应当具有的另一重要性质是充分高的抗张强度。抗张强度是光学纤维需要拥有(至少在给定程度上)以便保证在光学纤维的安装期间不发生光学纤维的损坏和破裂的机械性质。

为了保护光学纤维表面免受机械和化学损坏，在从纤维预成型件的拉伸过程期间，光学纤维通常通过施加合成涂层到其上而被涂覆。

然而，即使涂覆的纤维通常具有低的抗张强度，例如因为用于加热预成型件的烤炉中的颗粒或其它外来颗粒在纤维仍然处于烤炉室中时损坏纤维表面(例如，存在于烤炉室中的杂质可在纤维表面上引起缺陷，该缺陷减小纤维强度)，或者由于拉伸过程工作情况的重要变化(例如，冷却情况的修改或纤维涂层施加步骤中发生的问题)。而且，从其拉伸纤维的预成型件中已经存在的其它杂质可能是使纤维抗张强度特性变得更差的纤维缺陷的原因。纤维的抗张强度实际上取决于这些缺陷的频率和尺寸，这些缺陷的频率和尺寸通常在整个纤维长度上统计地分布。

因此，需要评估光学纤维的抗张强度以保证在包括光学纤维的光缆的安装期间保证充分高的抗张强度值。

在过去，纤维抗张强度的测试直接在线完成，典型地在光学纤维拉伸步骤的下游(特别地恰好在拉伸光学纤维卷绕到收集线轴上之前)。通过施加(使用合适的设备)到正被拉伸的纤维适于引起应变的张力，整个拉伸纤维长度被在线测试，该应变模仿当纤维放置在光缆中时(尤其是在纤维的安装期间)纤维将经受的应力情况。应变值通常在光学纤维的数据表中被指定，并且例如等于1％，虽然光学纤维在现场受到的具体纤维应变可取决于具体应用；例如，对于海底光缆安装，该应变可以高达2％。这种在线筛选在整个拉伸纤维长度上被执行，因为它也执行总是在成品上被执行的质量检查(即，对离开制造过程的最终产品不设想另外的检查)。在线筛选例如在美国专利No.4148218、美国专利No.6892589和美国专利No.4601208中被公开。

缺陷的存在引起正被拉伸的纤维的破裂，该破裂容易被检测到。然后，许多破裂消极地影响纤维拉伸速率，并且使得拉伸过程相当不连续。另一问题在于，已经发现恰好在拉伸之后的纤维比已经过去一定时间后有点更有抵抗性。因此，恰好在拉伸之后的纤维的在线筛选(通过引起1％应变)实际上不去除所有缺陷。

最近，在光学纤维制造设备厂，纤维受到所谓的“离线筛选测试”或“离线筛选”。拉伸纤维从拉伸后收集线轴展开，在辊上被引导并且在其整个长度上加载有预定张力(适于引起纤维数据表中指定的纤维应变，例如用于1％应变的700MPa)；施加的力引起纤维与缺陷对应地破裂，并且因此可消除绝大多数缺陷。施加的力的典型值是诸如在纤维上引起1％应变。由于现代纤维制造厂保证的高纯度，纤维中两个连续的缺陷之间的典型平均距离大于数十千米。离线筛选测试例如在美国专利No.5076104中被公开。

然而，离线纤维筛选步骤的主要缺点是，已经从其拉伸光学纤维的可能差质量的开始预成型件(例如，由于外来颗粒存在于预成型件中或预成型件外表面上，或者由于在预成型件的形成期间因为光学纤维的复杂且精密的拉伸步骤(例如，由于很小的直径、很高的速率、很高的竖直塔)引起的工作情况发生的变化)仅当在已经从那个预成型件获得的已制造的光学纤维上执行抗张强度测试步骤时才能被检测。差质量的开始预成型件导致在光学纤维的抗张强度测试步骤期间发生在拉伸光学纤维上的大量连续破裂。由于两个连续破裂之间的平均长度的显著降低(有时甚至小于光学纤维的通常大约为5km的最小商业跨距)是不可接受的，因此制造的光学纤维必须被丢弃。对于已经浪费昂贵的原材料(特别对于光学纤维涂层)以及时间而没有获得任何结果的制造商来说，这清楚地表示很高的成本。

此外，在预成型件的差质量是由于制造过程的问题的情况下，由于离线执行测试步骤(即，当已经制造完光学纤维时)并且因此在已经获得光学纤维之后的一段时间，抗张测试的消极结果当已经生产且拉伸多于一个预成型件时才能够被确认，使得大量光学纤维必须被丢弃。

为了测试要从其拉伸光学纤维的预成型件，可以在光学上检查预成型件。″Applied Optics″，Vol.18，No.1，Jan.1，1979，pp.23-30中出版的H.M.Presby等人的论文“Optical Fiber Preform Diagnostics”中公开这些方法的例子。非破坏性测试光学样本的方法也已经在美国专利No.4501492中被公开。

然而，在拉伸过程之前施加在预成型件上的这些光学方法不考虑在预成型件拉伸过程期间出现的纤维缺陷。根据引用的美国专利No.4501492，甚至可以在该过程期间分析纤维，但当然难以在高的速率下具有好的空间分辨率。

因此，预成型件的光学检查不能揭示可能在用来获得光学纤维的连续拉伸步骤期间出现的缺陷。此外，在从预成型件拉升光学纤维时也在光学纤维上执行光学检查的情况下，这种方法远远不能有效检测拉伸光学纤维中的可能缺陷，这是由于在用于现代光学纤维制造过程的高速率下不能保证好的空间分辨率。

发明内容

本申请人已经解决设计光学纤维评价方法的问题，只要考虑到纤维抗张强度，该评价方法就不会或至少较少受到上述已知纤维筛选方法的问题的影响。具体地，本申请人已经面对在光学纤维的拉伸期间检查光学纤维的质量的问题，从而避免制造有缺陷的光学纤维(有缺陷的光学纤维将不适于被商业化并且因此将必须被丢弃)并避免浪费原材料、动力能源、人的时间和机器的时间。

由于通常在离线筛选测试期间(获得的光学纤维受到指定的张应力以便检查其质量)发现光学纤维是有缺陷的，时间和材料的浪费更加大。

本申请人已经认识到，通过在光学纤维的拉伸的恰好第一阶段预先测试获得的光学纤维的恰好第一长度的抗张强度，能够保证在光学纤维的制造过程期间良好质量(例如，基本上没有缺陷)的预成型件的使用以及正确使用过程参数的指定值，所述测试在光学纤维制造过程期间被在线执行。

具体地，本申请人已经认识到，通过在光学纤维的拉伸期间仅施加合适的张应力(该张应力小于用于离线纤维筛选的张应力以便检查已生产的光学纤维的质量)到拉伸光学纤维的初始长度，光学纤维制造过程的质量和生产率有利地被提高。典型地，所述初始长度取决于纤维破裂之间的统计距离；优选地，所述初始长度大约为10km。因此，如果光学纤维通过测试，则可以假定要从那个预成型件生产的剩余光学纤维(典型地，从预成型件获得数百千米拉伸纤维)也将通过该测试并且将基本上不从这种预成型件获得废品(即，具有大的且不可接受的数量的连续破裂的有缺陷的光学纤维)。此外，本申请人也已经认识到，如果光学纤维通过预先抗张强度测试(即，通过执行拉伸光学纤维的所述初始长度的在线测试)，则拉伸过程的质量可以认为是满意的并且在预成型件的拉伸期间在拉伸光学纤维中不引入任何另外缺陷。

本申请人已经发现，上述技术问题可以通过为光学纤维制造过程提供抗张强度测试步骤被解决，根据该抗张强度测试步骤，预定张力被施加到拉伸光学纤维的恰好第一长度，所述张力此后在从该预成型件获得的剩余光学纤维长度的拉伸期间被移除。

由于本发明，由于施加到正被拉伸的纤维的张力基本上在光学纤维中的每一个缺陷处在光学纤维中引起破裂并且由于有缺陷的预成型件和/或拉伸过程异态，具有低的机械强度以及过程工作情况中的异态的预成型件将在预先抗张强度测试步骤期间被检测出。因此，通过在光学纤维制造过程的恰好初始阶段检查光学纤维的抗张强度，可以评价预成型件质量和过程工作情况，使得由此引起的光学纤维应当拥有希望的抗张强度值，因此减小过程废料。

根据本发明的一方面，提供一种光学纤维在其制造期间的评价方法，所述方法包括：

在从纤维预成型件拉伸光学纤维的同时使预定初始长度的光学纤维受到预定第一张应力；

检测所述初始长度的光学纤维中发生的纤维破裂的数量；

如果检测到的纤维破裂的数量超过预定第一阈值，则停止纤维拉伸过程；

否则从光学纤维移除第一张应力并且继续拉伸过程直到完成。

该方法还可包括通过使整个已拉伸光学纤维受到预定的第二张应力而使已拉伸光学纤维经受离线抗张强度测试。

在所述停止纤维拉伸过程之后，可执行以下步骤：

清洁纤维拉伸塔；

重新开始纤维拉伸过程；

使预定的另外长度的光学纤维在正在被拉伸时受到预定的第一张应力；

如果检测到的纤维破裂的数量超过预定第二阈值，则再次停止纤维拉伸过程。

该方法还可在所述再次停止纤维拉伸过程之后还包括纤维拉伸过程、丢弃纤维预成型件。

所述第一张应力特别地小于所述第二张应力。

具体地，所述第一张应力小于或等于所述第二张应力的60％。

所述第一张应力可以在所述第二张应力的20％到50％之间。

所述第一张应力可以被选择成在从大约200克到大约1000克的范围中，更优选地从大约300克到大约600克。

所述预定初始长度可以是至少大约10km。

所述预定第一阈值可等于2或3。

所述预定第二阈值可等于0。

根据本发明的另一方面，提供一种光学纤维拉伸设备，该光学纤维拉伸设备包括适于在光学纤维正在被拉伸时选择性地施加预定的额外张应力到光学纤维的纤维张紧装置，所述纤维张紧装置可用于施加所述额外张应力到已拉伸光学纤维的预定初始长度。

该设备还可包括离线纤维筛选设备，该离线纤维筛选设备适于通过使整个已拉升光学纤维受到预定的离线张应力而使拉伸光学纤维经受离线抗张强度测试。

所述额外张应力可以小于所述离线张应力，具体地小于或等于所述离线张应力的60％，并且更加具体地在所述离线张应力的20％到50％之间。

所述额外张应力可以被选择成在从大约200克到大约1000克的范围中，更优选地从大约300克到大约600克。

所述预定初始长度可以是至少大约10km。

所述纤维张紧装置可包括在正在拉伸光学纤维时可选择性地施加到光学纤维的额外重物。

额外重物可以安装在可移动支架上，该可移动支架在升降装置的作用下可竖向移动。

纤维张紧装置可包括安装在可竖向移动的滑架上的滑轮，该可竖向移动的滑架布置成可由额外重物加载。

附图说明

通过要结合附图阅读的仅以非限制性例子的方式提供的本发明的实施例的以下详细描述，本发明的这些和其它特征和优点将变得清楚，其中：

图1示意性地示出光学纤维拉伸设备；

图2示意性地示出根据本发明的实施例的装置，该装置适于用在图1的光学纤维拉伸设备中，用来施加抗张强度到正被拉伸的光学纤维；

图3A和3B示意性地示出处于两种不同操作状态的图2的装置；

图4是用于在线纤维筛选的根据本发明的实施例的方法的示意性流程图；并且

图5A、5B和5C是报告在通过两种拉伸过程获得的三个不同的样品长度的拉伸光学纤维中观察到的纤维破裂的概率的图表。

具体实施方式

参考附图，在图1中示意性地示出一种用来拉伸光学纤维的总体表示为100的设备。设备100典型地插在纤维拉制塔(图中未示出)中。

玻璃预成型件101被拉到熔炉(烤炉)102中以获得光学玻璃纤维103。纤维103由牵引设备150拉下。纤维103的直径由第一直径测量装置140测量。在偏离目标值(例如，125μm)的情况下，第一直径测量装置140适于发送信号到牵引设备150，该牵引设备将适当地改变其旋转速度。

纤维103当穿过冷却管112时被冷却到典型地低于50℃的温度，并且纤维103随后穿过第一涂敷装置121，该第一涂敷装置适于将典型地以粘性树脂的形式的第一层涂料涂敷到纤维103上。

然后，纤维103穿过包括一个或更多个UV(紫外)灯的固化装置131，该固化装置引起形成第一涂层的树脂完全或至少部分硬化(交联)(硬化程度取决于UV功率和/或纤维拉伸速度)。

覆盖有第一涂层的纤维103的直径由第二直径测量装置141测量。该测量值可用作反馈以控制冷却管112的适当工作状态，以便调节纤维103进入第一涂敷装置121的染料的温度(纤维可以拖动的树脂的量，即第一涂层的厚度，取决于染料几何形状且取决于相对于树脂的温度的进入的纤维的温度)。

然后，纤维103穿过第二涂敷装置122，该第二涂敷装置施加例如也以粘性树脂的形式的第二层涂料。然后，纤维103穿过包括一个或更多个UV灯的第二固化装置132，该第二固化装置引起形成第二涂层的树脂完全或至少部分硬化(硬化程度也取决于UV功率和/或纤维拉伸速度)。

然后，覆盖有第二涂层的纤维103的直径由第三直径测量装置142测量。

在牵引设备150中，纤维103被带155挤压并且部分地缠绕在辊151上。带155在三个辊152、153和154上穿过，以便具有指定张力并保证向下拉纤维103所必要的摩擦力。

根据本发明的实施例，在牵引装置150之后，纤维张紧装置160在线地插在拉伸塔中的纤维拉伸设备100中并且它适于在纤维拉伸期间使纤维103受到额外张力。稍后将详细描述纤维张紧装置160。

在纤维张紧装置160之后，本身已知的纤维卷绕装置引起纤维103卷绕在线轴170上。

方块180示意性地表示适于使整个已拉制的纤维受到预定张应力的常规离线纤维筛选测试设备。

图2中详细示出纤维张紧装置160的根据本发明的实施例。应当指出，图2中示出的实施例对本发明不是限制性的，并且额外张力可以使用不同的纤维张紧装置以其它方式施加到纤维。

纤维张紧装置160包括三个滑轮或辊211、212和213。辊213位于辊211和212之间的中间，并且它安装在连接到两个滑架231和232的杆220上，该两个滑架可沿两个竖向引导件221和222自由运动。杆220可以装载有另外的可变重物241。辊213、杆220、滑架231和232和另外重物241的总重量此后将称为“总重量”，并且在图中用P表示。

在操作中，光学纤维103在正在被拉伸时且在已经被涂敷后穿过三个辊211、212和213。由于总重量P，纤维103受到等于P/2的张力。施加到纤维的总重量P的值单意地对应于一定纤维应变，该纤维应变进一步取决于光学纤维的杨氏模量E并且取决于其直径；光学纤维通常由具有大约72Gpa的杨氏模量E的二氧化硅制成并且具有典型的直径D＝125±1μm，因此对应于施加的张力T＝P/2的总重量P引起等于T除以纤维横截面除以杨氏模量E的应变：T/((3.14＊(D/2)²)＊E)。

在纤维拉伸过程期间，可以移除和/或改变重物241。

在图3A和3B中示意性地示出装置300，该装置300适于施加另外重物241到中心辊213安装在其上的杆220上或从该杆220移除该另外重物241(为了清楚起见，在图3A和3B中不描绘出辊213)。

具体地，在图3A中，装置300被示出为处于第一(停用)工作状态，其中另外重物241不装载在杆220上，而是通过细杆305由两个例如气动柱塞340和341支撑。在这种状态下，总重量P对应于辊213、杆220和滑架231和232的总重量，并且它相对较小，使得由于这个重量而在纤维上引起基本上可以忽略的应变。

在图3B中，装置300被示出为处于第二(起用)工作状态，其中，由于两个气动柱塞340和341塌缩并且不支撑承载另外重物241的细杆305，重物241装载在杆220上。另外重物241的值使得在纤维上引起指定应变。

在纤维拉伸期间用于纤维抗张强度性质的评价的根据本发明的实施例的纤维评价方法可以是以下(参考图4的示意性流程图)。

在纤维拉伸过程的开始(方块405)，起用在线纤维筛选(方块410)。起用用来施加另外重物241的装置300(图3B中示出的状态)，使得另外重物241被施加到正被拉伸的纤维103。另外重物241的施加引起额外张力被施加到纤维，并且这种额外张力在纤维103中引起指定应变。

如果从预成型件可获得的纤维的总长度的预定初始长度中发生的纤维破裂的数量小于被认为是临界的预定数量N1(判定块415，退出分支Y)，则停用在线纤维筛选(方块420)：装置300被停用并且处于图3A中示出的状态中，剩余的预成型件按照常规被拉伸而不施加到纤维额外张力(方块425)。

如果在拉伸纤维的预定初始长度中在在线筛选期间发生的纤维破裂的数量等于或大于预定数量N1(例如，一个、两个或更多破裂发生)(判定块415，退出分支N)，则拉伸过程暂停，且从熔炉102的热区域移除预成型件101。小心地清洁且控制拉伸塔(方块430)。然后，通过操作相同的预成型件101重新开始拉伸过程(方块435)。

优选地，在重新开始拉伸过程之后在线纤维筛选被保持起用(例如，装置300被维持在图3B中示出的起用状态中)(方块440)，以便测试拉伸纤维的另外长度。所述另外长度可能等于在先前步骤中被测试的拉伸纤维的初始长度。

如果在拉伸纤维的所述另外的预定初始长度之后没有另外的纤维破裂发生，或者更通常地，观察到的纤维破裂的数量小于第二预定数量N2(判定块445，退出分支Y)，则停止在线纤维筛选(装置300停用，如图3A中所示)，并且常规地拉伸剩余的预成型件(方块420和425)。

然后，拉伸纤维经受常规离线筛选(方块450)，例如，施加到拉伸纤维的整个长度适于引起1％应变的张力。为了这个目的，拉伸纤维从收集线轴170展开，并且它在辊上被引导且在其整个长度上加载有预定张力(适于引起纤维数据表中指定的纤维应变，例如用于1％应变的700MPa)。离线筛选用作已拉伸纤维的质量检查。通过离线筛选，消除可能的纤维缺陷。

如果替代地在重新开始拉伸过程之后在拉伸纤维的另外长度中出现一个或更多个纤维破裂，更通常地数量等于或大于第二预定数量N2的纤维破裂(判定块445，退出分支N)，明确地停止拉伸过程，并且故障排除程序可被执行，旨在试图识别纤维破裂源于熔炉、预成型件的缺陷还是其它原因(方块455)；故障排除程序可对应于通常在已知离线纤维筛选方法期间在发生纤维破裂的情况下执行的故障排除程序。

在在线纤维筛选测试期间施加到正被拉伸的纤维的额外张力，即当施加另外重物241时的总重量P(即，辊213、杆220、滑架231和232和带细杆305的另外重物241的总重量)应当充分小以便避免太多光学纤维破裂发生，并且同时充分大以鉴别获得的光学纤维的按照机械观点的质量(抗张强度)。总重量值P可以通过改变另外重物241的重量而改变。

优选地，在预先在线筛选期间施加到已拉伸光学纤维的额外张力为通常在离线筛选测试中施加到纤维的张力的至少50％。例如，施加到纤维的1000克的张力大约对应于纤维中的1％应变，这模仿特别地在纤维的安装期间当纤维放置在光缆中时纤维将经受的应力情况。优选地，在在线筛选测试施加到已拉伸光学纤维的张力为大约350Mpa。

如由本申请人进行的实验试验得出的，合适的总重量P可以是800克，那意味着大约800克/2＝400克的张力被施加到纤维；优选地，总重量P在从大约200克到大约2000克的范围。

当不施加另外重物241时的总重量P(即，辊213、杆220、和滑架231和232的总重量)可以例如小于200克，使得当在线筛选测试停用时在拉伸过程期间施加到纤维的张力小于200克/2＝100克。

数量N1和N2以及它们的和N＝N1+N2设置在预先在线筛选测试期间拉伸光学纤维的初始长度可经受的破裂数量的阈值以便被认为可接受。

拉伸纤维的预定初始长度可以是例如大约10km。优选地，拉伸光学纤维的预定初始长度从大约8km到大约40km。更优选地，拉伸光学纤维的预定初始长度从大约10km到30km。更通常地，拉伸纤维的预定初始长度可被选择作为避免不必要长的纤维部分受到过大应力的希望和测试足够长的纤维段以检测可能的缺陷的希望之间的折衷。初始纤维长度的值可以基于相继纤维破裂之间的距离的统计分布的分析被确定。例如，纤维拉伸过程可以由烤炉中或预成型件中的杂质引起的纤维破裂的泊松统计分布表征，使得当纤维受到引起1％纤维应变的离线筛选测试时(而如果在纤维中引起的应变增加，则破裂之间的平均距离减小)，两个连续的破裂之间的平均距离相对大，例如大于40km，可能达到大约100km(在文献中已经报告了这个值，例如在国际电线和电缆讨论会论文集1991的819-825页中公开的G.S.Glaesmann的“Optical fiber failures probability predictions from long-length strength distributions”中)。因此可以预测在一定纤维长度中具有两个或三个独立纤维破裂事件的概率：例如，在10km拉伸纤维中具有一个破裂的概率是大约20％，具有两个破裂的概率是大约2％，并且具有三个破裂的概率是大约0.2％；因此，选择要经受在线筛选测试的拉伸纤维的初始长度等于10km，并且设置阈值N等于3是合理的，因为在10km的拉伸纤维内具有三个纤维破裂的概率相当低。通过增加经受在线筛选测试的拉伸纤维的初始长度，破裂概率增加；例如，考虑30km的拉伸纤维，具有三个破裂的概率是大约30％，因此纤维破裂的数量的阈值N应当增加，例如增加到4或5。源于如差的拉伸设备设置、拉伸塔的不足的清洁、预成型件中的其它问题的其它原因的纤维破裂可具有较小的平均距离，例如5km。

图5A、5B和5C中的图表示出考虑5km(图5A)、10km(图5B)和30km(图5C)的拉伸纤维的跨度，对于两种可能的纤维拉伸过程的具有一定数量的纤维破裂的R(在横坐标中)的概率Z(在纵坐标中)，该两种可能的纤维拉伸过程的特征在于：1)当纤维经受1％应变时大约40km的破裂之间的平均距离(好的过程，标记为A的曲线)；和2)当纤维经受0.5％应变时大约4km的破裂之间的平均距离(差的过程，标记为B的曲线)。可以注意到，对于10km的纤维长度(图5B)，在差的过程中具有三个破裂的概率相对高(大约50％)，使得三个破裂的数量适于区别好的纤维拉伸过程(曲线A)和差的过程(曲线B)，因为破裂概率相差至少两个数量级。如果被考虑的纤维长度较长，例如30km(图5C)，则四个破裂的数量适于区别好的纤维拉伸过程(曲线A)和差的过程(曲线B)，因为破裂概率相差至少两个数量级。相反，考虑较短的纤维长度，例如5km(图5A)，三个纤维破裂的数量将仍然允许区别好的过程与差的过程，但在5km长度的样品中观察到纤维破裂的概率将在差的过程中以小于15％的值减小，因此导致不能用于检测差的过程。

本申请人执行作为已知离线纤维筛选方法的替代的上述方法。具体地，如上所述，在拉伸纤维的第一个10km中，在起用在线纤维筛选的情况下，已经拉伸一个预成型件，并且随后，在保持在线纤维筛选总是停用的情况下，已经拉伸另一个预成型件。结果是，在拉伸纤维的超过200000km的样品上，由于在已知离线纤维筛选期间发生的破裂的纤维长度损失，即靠近破裂或在两个连续的破裂之间且短于最小商业长度的那些纤维部分，与停用在线纤维筛选的情况(标准过程)相比，在起用在线纤维筛选的情况下减小大约30％。在离线筛选中两个破裂之间的平均长度已经增加25％。

这些结果证明纤维生产成本的显著减小。

可以预想所述方法的数个改变。例如，施加到正被拉伸的纤维的额外张力可以是在200克到1000克之间，更优选地在300克到600克之间。在起用设备300的情况下被在线筛选的纤维的长度在1km和从预成型件拉伸的纤维的整个长度之间变化，更优选地在5km到15km之间。

典型地，在离线筛选测试施加到生产的(已拉伸的)光学纤维的张力为大约1000克。优选地，根据本发明(在光学纤维的拉伸期间)施加到光学纤维的初始长度的张力小于或等于在离线筛选测试施加到已拉伸光学纤维的张力的60％。更优选地，根据本发明(在光学纤维的拉伸期间)施加到光学纤维的初始长度的张力是在离线筛选测试施加到已拉伸光学纤维的张力的20％到50％之间。

在已拉伸纤维的初始长度中可接受的纤维破裂的数量N，即破裂数量阈值，可以从0到5的范围内，优选地从1到5的范围内。更通常地，这个阈值与受到额外张力的已拉伸光学纤维的长度相关联。优选地，用来决定在线筛选测试已经给出积极结果还是消极结果的破裂数量阈值(当测试大约10km的已拉伸光学纤维的恰好第一长度时)是3。因此，在已拉伸光学纤维的所述恰好第一长度中破裂数量大于等于3的情况下，丢弃预成型件。这可能意味着当在初始纤维长度的拉伸期间发生2个破裂时纤维的拉伸过程停止，然后，在从塔移除预成型件使得塔可以被清洁且可以检查过程参数之后，在起用在线纤维筛选的情况下重新开始拉伸过程以便测试拉伸纤维的另一长度，在发生一个另外的破裂的情况下，明确地停止拉伸过程且丢弃预成型件，使得在拉伸光学纤维的初始长度中已经发生总共3个破裂(在第一拉伸期间的2个破裂和在第二拉伸期间在过程的重新开始的1个破裂)。

上述方法引起正被拉伸的纤维受到取决于沿着拉伸纤维的位置的两个不同的应力状态。实际上，第一预定长度的拉伸纤维(例如，拉伸纤维的总长度的初始5％)经受例如对应于纤维在现场经历的应变的大约0.4％的额外应力。如果通过在线筛选测试，则在停用在线纤维筛选的情况下拉伸整个预成型件。如果纤维张紧装置160恰好在常规卷绕装置之前在线地布置在拉伸塔中，则第一预定长度的拉伸纤维将以等于总重量P的一半(例如，400克)的张力卷绕在线轴170上。在展开装运线轴上的纤维之后，将释放这个张力。然而，纤维受拉一些时间(例如，数个小时)的持久可以是有意义的。玻璃纤维的应力时效不太有意义，因为在拉伸之后整个纤维受到以例如1％应变的离线筛选且总是保证其质量。此外，根据被接受的纤维寿命模型(COST 218，Optical Materials Reliability and Testing 1791(1992)190)，通过使纤维经受例如1％的应变而执行的纤维筛选等效于在0.4％的应力水平下持续大约10000小时的纤维的持久。

由纤维涂层的粘弹性性能可引起一些临界状态。实际上，当纤维在线轴上受到400克的张力时纤维涂层被显著挤压，并且它可花费时间来完全恢复最初构造。在最坏的情况下，应力甚至可产生纤维涂层的分层。由于这个原因，本申请人采用IEC Test 60793-1-53“水浸”对比来自第一预定长度的拉伸纤维的纤维跨距的性能与剩余的拉伸纤维的纤维跨距的性能。该纤维长度在60℃下浸在水中30天，并且最后，测量到它们的以1550nm的衰减。在使用常规涂料的1550nm衰减上没有检测到显著变化，该常规涂料是例如在美国专利No.7085466中公开的那些涂料。

根据本发明的方法能够有效率地防止差的拉伸过程。差的拉伸过程是当在例如1％应变下经受离线纤维筛选时具有连续破裂的相当大量(例如超过大约30％)的拉伸纤维长度的拉伸过程。在例如在1％应变下的离线纤维筛选中引起数个破裂的预成型件在拉伸过程的恰好开始在根据本发明的在线纤维筛选期间(即使经受小于1％的应变)也引起破裂。这个事实使得提出的方法在减小浪费中有效。

这里已经参考本发明的实施例描述了本发明。所述实施例的数个改进型以及其它实施例是可能的，都落在所附权利要求限定的保护范围内。

例如，用于施加额外张力到初始拉伸纤维长度上的在线纤维张紧装置可以不同于所述实施例，例如，它可以包括不同数量的辊，并且可以使用用来选择性地施加额外重物P的不同机构。

Claims (21)

1.一种在光学纤维的制造期间对光学纤维(103)进行评价的方法，所述方法包括：

在正从纤维预成型件(101)拉伸光学纤维的同时使预定初始长度的光学纤维受到预定的第一张应力(410)；

检测所述初始长度的光学纤维中发生的纤维破裂的数量(415)；

如果检测到的纤维破裂的数量超过预定第一阈值，则停止纤维拉伸过程(430)；

否则从光学纤维移除所述第一张应力并且继续纤维拉伸过程直到完成(420，425)。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过使整个已拉伸光学纤维受到预定的第二张应力而使已拉伸光学纤维经受离线抗张强度测试(450)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，在所述停止纤维拉伸过程之后还包括：

清洁纤维拉伸塔(430)；

重新开始纤维拉伸过程(435)；

使预定的另外长度的光学纤维在正在被拉伸时受到预定的第一张应力(440)；

如果检测到的纤维破裂的数量超过预定第二阈值(445)，则再次停止纤维拉伸过程(455)。

4.根据权利要求3所述的方法，在所述再次停止纤维拉伸过程之后还包括丢弃所述纤维预成型件。

5.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中所述第一张应力小于所述第二张应力。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一张应力小于或等于所述第二张应力的60％。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一张应力在所述第二张应力的20％到50％之间。

8.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中所述第一张应力被选择成在从大约200克到大约1000克的范围中，更优选地从大约300克到大约600克。

9.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中所述预定初始长度至少是大约10km。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述预定第一阈值等于2或3。

11.根据从属于权利要求3的权利要求10所述的方法，其中所述预定第二阈值等于0。

12.一种光学纤维拉伸设备(100)，该光学纤维拉伸设备包括纤维张紧装置(160)，该纤维张紧装置适于在光学纤维正在被拉伸时选择性地将预定的额外张应力施加到该光学纤维，所述纤维张紧装置能够被操作以将所述额外张应力施加到预定初始长度的已拉伸光学纤维。

13.根据权利要求12所述的设备，还包括离线纤维筛选设备，该离线纤维筛选设备适于通过使整个已拉伸光学纤维受到预定的离线张应力而对该已拉伸光学纤维进行离线抗张强度测试(450)。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其中所述额外张应力小于所述离线张应力。

15.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一张应力小于或等于所述离线张应力的60％。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述额外张应力在所述离线张应力的20％到50％之间。

17.根据权利要求12到16中的任何一项所述的设备，其中所述额外张应力被选择成在从大约200克到大约1000克的范围中，更优选地从大约300克到大约600克。

18.根据权利要求12到17中的任何一项所述的设备，其中所述预定初始长度至少是大约10km。

19.根据权利要求12到18中的任何一项所述的设备，其中所述纤维张紧装置包括在正在拉伸所述光学纤维时可选择性地施加到所述光学纤维的额外重物(241)。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述额外重物安装在可移动支架(305)上，该可移动支架在升降装置(340，341)的作用下能竖向移动。

21.根据权利要求19或20所述的设备，其中所述纤维张紧装置包括安装在能竖向移动的滑架(220，231，232)上的滑轮(213)，该能竖向移动的滑架布置成能够由所述额外重物加载。

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