CN102010123B - 一种光纤的热处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤的热处理方法及装置。该方法是在光纤从拉丝炉中被牵引出处于高温尚未冷却的状态下，设置穿引光纤的保温炉对光纤进行保温热处理，光纤进入所述保温炉时的温度控制在1400℃~1800℃，光纤离开所述保温炉时的温度控制在1145℃~1170℃，光纤穿引运行经过保温炉的时间为0.08s至0.24s。保温炉炉腔温度控制在600℃~1300℃。本发明对光纤的纤芯部分起保温处理的作用，增加了光纤停留在退火温度范围的时间，光纤内部应力得以缓解，降低了瑞利反向散射损失。本发明保温炉结构简单，性能可靠，炉体内腔直接与环境空气相连通，避免了拉丝通道中保护气体对光纤的扰动，提高了高速拉丝的稳定性，而且简化了设备，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤的热处理方法及装置，具体涉及对石英玻璃光纤进行热处理的方法及热处理装置，用以进一步改善光纤的性能。
背景技术
衰减和对热应力的敏感性是光纤的关键特性，尤其是对于高速率长距离通信光纤而言。光纤的工作窗口波长在600nm～1600nm的衰减主要来自于瑞利散射。当光线入射到不均匀的介质中，介质就因折射率不均匀而产生散射光。介质中分子质点无规则的热运动，破坏了分子间固定的位置关系，从而也产生一种分子散射，即瑞利散射。瑞利散射强度受掺杂剂和浓度的影响很大。密度和浓度的微小波动都会导致光纤瑞利散射损耗的增大，掺杂量越大，浓度和密度的波动也越大。
在制造光纤时，需要将光纤的工作窗口的衰减系数降至最低。而光纤在制造过程中产生的内部应力会使光纤的衰减增加。由于内部应力导致光纤内部的缺陷增加，并使得光纤随着环境温度的波动而恶化这种缺陷，这些缺陷都会增加瑞利散射损失，从而引起光纤衰减增加。为此，在把光纤预制棒加热熔融拉制成纤时，采用适当的热处理可以防止熔融拉伸成的石英玻璃纤维急剧冷却，改善光纤内部应力，减少原子排列的缺陷，从而抑制光纤内部瑞利散射损失。
在已公开的专利文献中，已存在一些对光纤进行保温处理的制造方法示例。中国专利CN1318337描述了一种光纤的制造方法，该方法在冷却速度2000℃/秒以下，热处理炉温度在800℃以上、1600℃以下使光纤保温退火，但未具体叙述保温时间和保温炉温度设置。中国专利CN100336753描述了一种光纤的制造方法，该方法包括以830℃/秒至4000℃/秒的冷却速率对光纤进行冷却，热处理温度范围是1100℃～1500℃，处理时间在0.025秒至0.5秒，该方法需要应用复杂的充有惰性气体的马弗炉系统，成本高昂。中国专利CN100453483描述了一种光纤的制造方法，该方法包括以2000℃/秒至3500℃/秒的冷却速率对光纤进行冷却，并将热处理多个区域分别设定为不同的温度，且第一区温度范围是1100℃～1300℃，下游第二区具有1400℃～1600℃范围内的温度，该方法未明确各温区的长度及光纤在各温区的处理时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种可以降低光纤瑞利散射损耗、且具有衰减稳定性好即抗氢损能力强、制造效率高的光纤热处理方法以及热处理装置。
本发明为解决上述提出的问题所采用的热处理方法的技术方案为：当光纤由光纤预制棒加热熔融拉制成纤时，在光纤从拉丝炉中被牵引出处于高温尚未冷却的状态下，设置穿引光纤的保温炉对光纤进行保温热处理，光纤进入所述保温炉时的温度控制在1400℃～1800℃，光纤离开所述保温炉时的温度控制在1145℃～1170℃，光纤穿引运行经过保温炉的时间为0.08s至0.24s。
按上述方案，所述的保温炉炉腔温度控制在600℃～1300℃，且炉腔温度沿光纤运行方向递增。
按上述方案，所述的炉腔温度沿光纤运行方向可分为两个或两个以上独立温控区域，各温控区域的炉腔温度沿光纤运行方向递增，逐渐升高。即光纤进入保温炉时温控区域的炉腔温度低于光纤离开保温炉时温控区域的炉腔温度。
按上述方案，所述的光纤拉丝运行速度大于或等于600m/min，通常为1500m/min～2500m/min。
按上述方案，所述的光纤为匹配包层的单模光纤、多包层抗弯曲单模光纤、色散补偿光纤、保偏光纤或其他特种光纤。
光纤从保温炉中牵引出后按常规工序被强制冷却至接近于常温，然后运行至涂覆系统进行树脂护层的涂覆。
按上述方案，本发明所述的保温炉技术方案为：包括长筒形炉体，所述的长筒形炉体包括外壳体和内衬管，在内衬管外周安设发热器件，在发热器件外周设置保温层，所述的内衬管炉腔温度沿光纤运行方向即从入口至出口分为两个或两个以上独立温控区域，各温控区域的炉腔温度沿入口至出口方向递增。
按上述方案，所述的内衬管为合成陶瓷管、刚玉管或耐高温玻璃管，或者其他具耐高温和抗氧化特性的高纯耐火材料制成的管件；所述的内衬管的内径为10mm～30mm。
按上述方案，所述的发热器件为电发热器件，每个温控区域的电发热器件对应配置温度传感器，并且发热器件与温度控制器相联。
按上述方案，在外壳体与保温层之间设置空气隔热层，在外壳体的内侧设置热反射层。所述的保温层的单边厚度为20mm～75mm。
按上述方案，所述的炉体为整体或者分体结构，内衬管炉腔各温控区域的温度设置范围为600℃～1300℃。
按上述方案，在炉体两端的入口和出口处分别安设对半开合的炉门，炉门的中心开设圆形通孔，通孔直径为4mm～12mm，优选的范围为4mm～8mm。
本发明获得的有益效果为：1、通过对保温炉分区域进行温度设置，实现梯度变化的热场。这种渐变的热场对光纤的主要导光部分即纤芯部分起保温处理的作用，增加了光纤停留在退火温度范围的时间，并根据不同的拉丝速度和进入退火区温度设定相应的温控区域温度曲线，使光纤内部应力得以缓解，减少了应力导致的原子排列缺陷和应力引起的微小密度变化，降低了瑞利反向散射损失。宏观上明显降低了光纤的衰减系数，这种效果在高掺杂的特种光纤中体现得更为明显。2、整个热处理过程是穿插串接在拉丝过程中进行，采用高速拉丝，并借助拉丝成纤后尚处高温的光纤直接进行退火热处理，这不仅能在不影响光纤制造其他工序的前提下实现高效率的光纤制造过程，而且充分利用光纤加工自身的余热进行热处理，达到节能降耗，提高功效的效果。3、本发明保温炉结构简单，性能可靠，保温炉衬管材料为高纯耐火材料，这种材料的耐高温特性和抗氧化特性使得炉体内腔直接与环境空气相连通，即热传导的介质为高温空气，避免了拉丝通道中保护气体对光纤的扰动，提高了高速拉丝时的稳定性，而且简化了设备，节约了成本。4、本发明通过小内径内衬管以及更小孔径的保温炉炉门通孔设置，减少了内衬管内的烟囱效应，提高了保温炉轴向温度梯度变化的精确性和均匀性.无需其他附加导热气体的辅助，使光纤热处理的质量得到保证。
附图说明
图1是本发明一个实施例的保温炉剖视结构图及拉丝牵引进出保温炉的过程示意图。
图2是本发明一个实施例的保温炉炉门的俯视图。
图3是本发明一个实施例的保温炉炉门张开状态的俯视图。
具体实施方式
以下通过实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明中对拉丝后光纤进行热处理，保温炉沿光纤运行方向采用分段设置炉腔温度的工艺，光纤的运行方向竖直向下，因此保温炉炉腔成竖直状安设。热处理工艺的关键在于设置保温炉的区间温度和控制保温时间。
保温炉包括长圆筒形炉体，所述的长圆筒形炉体包括外壳体9和内衬管1，内衬管为合成陶瓷管，内衬管的内径为20mm，内衬管炉腔温度沿光纤运行方向即从入口至出口分为四个独立温控区域2、3、4、5，各温控区域的炉腔温度沿入口至出口方向递增，分别为700℃、850℃、950℃、1050℃，各温控区域的长度均为1m；在内衬管外周安设电发热器件11，所述的电发热器件为电热丝或电发热棒，每个温控区域的电发热器件对应配置温度传感器，并且发热器件与温度控制器相联。在发热器件外周设置保温层6，保温层的单边厚度为30mm，在外壳体与保温层之间设置空气隔热层7，在外壳体的内侧设置热反射层8，热反射层由不锈钢镜面板制成。在炉体两端的入口和出口处分别安设对半开合的炉门14，由两扇半圆形的炉门一端相铰接构成，两扇半圆形对应炉门中心开设半圆孔，芯层炉门的圆形通孔13，通孔直径为6mm。当光纤预制棒15在拉丝炉12中被加热熔融拉制成纤进行起头掉头操作时，打开炉门，使光纤玻璃头顺利掉落直接穿过保温炉炉腔，完成掉头操作后，闭合炉门，使光纤10从炉门中心的圆形通孔13穿过，这时闭合的小通孔可以最大限度地减少炉腔外环境空气的扰动。
下面进一步说明本发明的实施例。
实施例1对应的光纤为PCVD法制备芯棒，OVD法制备包层的锗氟掺杂的匹配包层单模光纤。选择保温炉的长度和温度参数使得该光纤的温度保持于所需的温度一段时间。具体地，保温炉炉腔分为2个温控区域，各温控区域长度均为1m；第1区和第2区温度分别为850℃，1050℃。拉丝速度设定为1300m/min，光纤在保温炉中的总停留时间约0.09s，在每个温控区域停留时间约0.045s。光纤进入保温炉表面温度为1476℃，光纤离开保温炉时的表面温度为1156℃。在保温炉的平均冷却速率为3555℃/s。在对比试验中，采用相同的拉丝速度，设定三种温度分布曲线，对同一支预制棒进行拉丝实验，结果如表1：
表1
实施例2对应的光纤为PCVD法制备芯棒，OVD法制备包层的锗氟掺杂的匹配包层单模光纤。拉丝速度设定为1500m/min，光纤进入保温炉的温度为1511℃。选择保温炉的长度和温度参数使得该光纤的温度保持于所需的温度一段时间。具体地，保温炉热区分为3个区，各区长度均为1m；第1区至第3区温度分别为800℃，950℃，1050℃。这样，光纤在保温炉中的总停留时间约0.12s，在每个热区停留时间约0.04s。光纤离开保温炉时的表面温度为1163℃。在保温炉的平均冷却速率为2900℃/s。在对比试验中，采用相同的拉丝速度，设定三种温度分布曲线，对同一支预制棒进行拉丝实验。结果如表2：
表2
实施例3对应的光纤为PCVD法制备芯棒，OVD法制备包层的锗氟掺杂的匹配包层单模光纤。拉丝速度设定为1800m/min，光纤进入保温炉的温度为1564℃。选择保温炉的长度和温度参数使得该光纤的温度保持于所需的温度一段时间。具体地，保温炉热区分为3个区，各区长度均为1m；第1区至第3区温度分别为750℃、950℃、1050℃。这样，光纤在保温炉中的总停留时间约0.1s，在每个热区停留时间约0.033s。光纤离开保温炉时的表面温度为1158℃。在保温炉的平均冷却速率为4060℃/s。在对比试验中，采用相同的拉丝速度，设定三种温度分布曲线，对同一支预制棒进行拉丝实验。结果如表3：
表3
实施例4对应的光纤为PCVD法制备芯棒，OVD法制备包层的锗氟掺杂的匹配包层单模光纤。拉丝速度设定为2100m/min，光纤进入保温炉的温度为1574℃.选择保温炉的长度和温度参数使得该光纤的温度保持于所需的温度一段时间。具体地，保温炉热区分为4个区，各区长度均为1m；第1区至第4区温度分别为700℃，850℃，950℃，1050℃。这样，光纤在保温炉中的总停留时间约0.114s，在每个热区停留时间约0.028s。光纤离开保温炉时的表面温度为1145℃。在保温炉的平均冷却速率为5000℃/s。在对比试验中，采用相同的拉丝速度，设定三种温度分布曲线，对同一支预制棒进行拉丝实验。结果如表4：
表4
Claims (9)
1.一种光纤热处理方法，其特征在于当光纤由光纤预制棒加热熔融拉制成纤时，在光纤从拉丝炉中被牵引出处于高温尚未冷却的状态下，设置穿引光纤的保温炉对光纤进行保温热处理，光纤进入所述保温炉时的温度控制在1400℃~1800℃，光纤离开所述保温炉时的温度控制在1145℃~1170℃，光纤穿引运行经过保温炉的时间为0.08s至0.24s；所述的保温炉包括长筒形炉体，所述的长筒形炉体包括外壳体和内衬管，在内衬管外周安设发热器件，在发热器件外周设置保温层，所述的内衬管炉腔温度沿光纤运行方向即从入口至出口分为两个或两个以上独立温控区域，各温控区域的炉腔温度沿入口至出口方向递增，所述的内衬管的内径为10mm~30mm；所述炉体内腔直接与环境空气相连通，热传导的介质为高温空气。
2.按权利要求1所述的光纤热处理方法，其特征在于所述的保温炉炉腔温度控制在600℃~1300℃，且炉腔温度沿光纤运行方向递增。
3.按权利要求1或2所述的光纤热处理方法，其特征在于所述的光纤拉丝运行速度为1500m/min~2500m/min。
4.一种用于所述的权利要求1～3中任一项方法的光纤热处理装置，其特征在于包括长筒形炉体，所述的长筒形炉体包括外壳体和内衬管，在内衬管外周安设发热器件，在发热器件外周设置保温层，所述的内衬管炉腔温度沿光纤运行方向即从入口至出口分为两个或两个以上独立温控区域，各温控区域的炉腔温度沿入口至出口方向递增；所述的内衬管的内径为10mm~30mm。
5.按权利要求4所述的光纤热处理装置，其特征在于所述的内衬管为合成陶瓷管、刚玉管或耐高温玻璃管，或者其他具耐高温和抗氧化特性的高纯耐火材料制成的管件。
6.按权利要求4或5所述的光纤热处理装置，其特征在于所述的发热器件为电发热器件，每个温控区域的电发热器件对应配置温度传感器，并且发热器件与温度控制器相联。
7.按权利要求4或5所述的光纤热处理装置，其特征在于在外壳体与保温层之间设置空气隔热层，在外壳体的内侧设置热反射层；所述的保温层的单边厚度为20mm~75mm。
8.按权利要求4或5所述的光纤热处理装置，其特征在于所述的炉体为整体或者分体结构，内衬管炉腔各温控区域的温度设置范围为600℃~1300℃。
9.按权利要求4或5所述的光纤热处理装置，其特征在于在炉体两端的入口和出口处分别安设对半开合的炉门，炉门的中心开设圆形通孔，通孔直径为4mm~12mm。
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| CN103043894B (zh) * | 2012-11-27 | 2015-04-15 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种用于pcvd加工的光纤预制棒沉积车床的保温炉 |
| JP2018537385A (ja) * | 2015-10-30 | 2018-12-20 | コーニング インコーポレイテッド | 光ファイバの製造方法、及び光ファイバ |
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| CN107235625A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-10-10 | 浙江联飞光纤光缆有限公司 | 一种用于光纤拉丝炉的预制棒保温装置 |
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| CN113788613B (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-15 | 成都中住光纤有限公司 | 一种光纤制备系统及其方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2702259Y (zh) * | 2004-04-13 | 2005-05-25 | 李树华 | 节能实验电炉的炉体结构 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1665749A (zh) * | 2002-04-30 | 2005-09-07 | 康宁股份有限公司 | 用于玻璃光纤拉丝期间热处理的方法和装置 |
| CN1630621A (zh) * | 2002-07-10 | 2005-06-22 | 住友电气工业株式会社 | 光纤及其制造方法 |
| CN2702259Y (zh) * | 2004-04-13 | 2005-05-25 | 李树华 | 节能实验电炉的炉体结构 |
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