CN102365244A - Grin透镜纤维的拉丝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GRIN透镜纤维的拉丝方法，旨在在由预制件开始进行GRIN透镜拉丝的时候，减少预制件的浪费，同时，缩短从开始预制件的拉伸到开始卷取为止的时间。本发明中，将在下端上融接有重锤的预制件安装于加热炉内，通过对所述预制件与重锤的融接部进行加热而开始预制件的拉制，以此可减少预制件的损失，由于重锤自身的重量会加快预制件的拉伸速度，因此可缩短从开始预制件的拉伸到开始卷取为止的时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种GRIN透镜纤维的拉丝方法中由预制件开始进行GRIN透镜纤维拉丝的方法，特别是涉及缩短开始拉丝时的时间及减少预制件浪费的方法。
背景技术
所谓的GRIN透镜纤维是指圆柱状梯度折射率透镜(GRadedINdex透镜)，它是通过在玻璃内部形成梯度折射率改变光的行进方向而发挥透镜作用的。通常，将切成近1mm的透镜融接在光纤顶端上，用于光通讯用光学系统的各类用途。近年来，对高NA(开口数)GRIN透镜的需求在增加，如下列专利文献1等所公开的那样，这种GRIN透镜的预制件是用溶胶-凝胶法来制造的。用溶胶-凝胶法制成的预制件7，最小的是直径约5mm、长度约30～50mm，呈圆柱形，远远小于通常的光纤石英玻璃预制件。
开始GRIN透镜纤维拉丝时的以往做法的例子如图5所示。在这一图中，左边的图表示在加热炉中加热器2的内部安装了预制件7。此时，以加热炉最高温度部(加热器2加热部的中心处)离开预制件7下端12～18mm左右的方式进行安装。中间及右边的图表示，预制件7被加热而开始软化，预制件下端部7a(加热器最高温度部下方的预制件部分)由于其自重开始下降。
通常开始光纤预制件拉丝时的技术，如下列专利文献2和3等所示。
专利文献1：日本特开2005-115097号公报
专利文献2：日本特开2005-47754号公报
专利文献3：日本特开2008-120643号公报
以往的开始GRIN透镜预制件拉丝的方法是使离开预制件下端12～18mm的部分软化延伸，因此预制件至少15～21mm左右(占预制件长度的1/3～1/2左右)的那一段不能拉丝成纤，会造成浪费。GRIN透镜预制件是价格昂贵的贵重物，如此浪费是成本方面很大的损失。
另外，预制件12～18mm长度的重量为0.5～0.8g左右，所以软化部分下降的速度非常慢，到开始卷取为止需要非常长的时间。缩短到开始卷取为止的时间的手段可考虑提高加热温度、降低预制件粘度的方法，然而，GRIN透镜所用的石英玻璃是在其中含掺杂剂(赋予梯度折射率的钛和钽等)的，因此随温度变化而产生的粘度变化比较大，很可能在加热的过程中熔融拉伸部分变得过细以致绕不了线，或者熔融拉伸部分断开，这样，预制件的浪费会更多。
还有，上述专利文献2和3所示的技术是通常的光纤开始拉丝时的技术，在对远小于光纤预制件的GRIN透镜预制件进行拉丝的时候，根本发挥不了作用。
发明内容
本发明的目的在于，在由预制件开始拉制GRIN透镜的时候，减少预制件的浪费，同时，加快预制件开始延伸后的拉伸速度以缩短从开始拉伸到开始卷取为止的时间，从而更有效地进行GRIN透镜纤维的拉制。
本发明是一种GRIN透镜纤维的拉丝方法，将在下端上融接有重锤的预制件安装于加热炉内，通过加热所述预制件与重锤的融接部开始预制件的拉制。(权利要求1)
在预制件的下端上融接重锤，加热预制件与重锤的融接部，因此与以往的、以离开无重锤的预制件的下端12～18mm的部分为中心进行加热的做法相比，可减少预制件的浪费12～15mm。另外，由于重锤自身的重量，预制件的拉伸速度会有所加快，可缩短预制件从开始拉伸到开始卷取为止的时间。
重锤的材质可使用石英玻璃或者比预制件软化点高且热膨胀率小的玻璃。使用这些材质，可融接在预制件上，而且在开始拉丝的时候用加热炉加热过头重锤也不会先开始延伸。
重锤的形状，具体而言，优选的是呈圆形截面的棒状。(权利要求2)
预制件的截面形状呈圆形，将重锤的截面形状做成同样的圆形则可容易融接。将重锤的形状做成棒状，则可容易插入并通过加热炉的加热器的内部。
重锤的重量，具体而言，以5g～15g为适。(权利要求3)
如果重锤过轻，有可能使缩短从开始拉伸预制件到开始卷取为止的时间的效果减弱，如果过重则有可能预制件的拉伸部分断开。
在将预制件安装于加热炉内的时候，预制件与重锤的融接部和加热炉最高温度部之间的高度差t，以-5～5mm为适，更优选的是，可以预制件与重锤的融接部位于加热炉最高温度部的上方的方式配置所述预制件。(权利要求4)
这样做，能够进一步减少预制件的浪费。
在如此情况下，具体而言，预制件与重锤的融接部和加热炉最高温度部之间的高度差t，以1～3mm最为适当。(权利要求5)
发明效果
按照本发明，可在由预制件开始拉制GRIN透镜的时候，减少预制件的浪费并加快预制件开始拉伸后的拉伸速度以缩短从开始拉伸到开始卷取为止的时间，从而可有效地进行GRIN透镜纤维的拉制，实现大幅度的成本压缩。
附图说明
图1为GRIN透镜纤维拉丝装置的说明图。(安装预制件时)
图2为预制件开始延伸的状态的说明图。
图3为加热炉最高温度部m与预制件7、重锤9的融接部11的位置关系说明图。
图4为GRIN透镜纤维拉丝装置说明图。(装置概略图)
图5为以往的开始GRIN透镜预制件拉丝的方法的说明图。
符号说明
1 加热炉
2 加热器
3 升降装置
4 卷筒
5 线径测量仪
6 自动控制装置
7 预制件
8 GRIN透镜纤维
9 重锤
10 石英棒
11 融接部
具体实施方式
实施例
图1和4所示的是GRIN透镜纤维拉丝装置。该拉丝装置具有加热炉1、加热器2、升降装置3、卷筒4、线径测量仪5和自动控制装置6。
加热炉1是可升温到2100℃的超高温竖形管状炉。
卷筒4具有横移机构，以防纤维相重叠。在本实施例中，拉出来的GRIN透镜纤维用卷筒4直接卷取，通过控制卷筒转速，进行对拉丝速度的控制。还可以在卷筒的前面设置导轮，通过控制导轮转速，进行对拉丝速度的控制。
在加热炉1的上方设置了升降装置3，用以保持预制件7并使其升降。
对预制件7的一端(上端)熔接上石英棒10，对另一端(下端)熔接上重锤9。石英棒10是与预制件基本同径的石英玻璃制棒状材料，用于调节长度，以使小的预制件能够位于加热器2的内部。重锤9是与预制件基本同径的石英玻璃制棒状材料，用于在加热预制件下端部开始拉丝的时候使得拉丝部分能够迅速下降，其重量以5～15g左右为适。
线径测量仪5的测量位置，优选的是尽量在加热炉出口附近。
将来自线径测量仪5的线径a输出给自动控制装置6。自动控制装置6控制卷筒转速(拉丝速度)，以使线径a接近指定的目标值。
下面，对本发明的GRIN透镜纤维拉丝方法的实施例，依次进行说明。事先准备了对用溶胶-凝胶法制成的直径5mm、长度35mm的GRIN透镜预制件7的一端和另一端使用氢氧喷灯融接了550mm长的石英棒10和230mm长、约10g重的重锤9的工件。拉制的GRIN透镜纤维的目标线径定为124.5μm，此目标线径事先输入到自动控制装置6中。
将石英棒10的端部固定于升降装置3的下端，将预制件7沿铅直方向安装于升降装置3上。
将加热炉升温到预定的温度，使炉内温度稳定下来。
升降装置3开始下降，到了预制件7与重锤9的相接处(融接部11)降到加热器2发热部中心附近的预定位置的时候，传感器(未图示)检测到升降装置3的一部分，升降装置停止下降。此状态如图1和3所示。
如图3所示，预制件7与重锤9的融接部11的高度位于从加热炉的最高温度部m(即，加热器2的发热部中心的高度)向上方高t的位置。在本实施例中，设t＝2mm。
预制件被加热，预制件7与重锤9的融接部11附近变软化，开始延伸。该过程如图2所示。在同图中，左边是开始拉伸前的状态，中间是刚开始拉伸的状态，右边是进一步拉伸的状态。延伸从加热器2的中央部、也就是说以融接部11下方2mm处为中心的位置开始，此部分是重锤9的石英，预制件7的拉伸是其后才开始的。但是，从延伸开始到拉成的线径能以预定的线径稳定下来以前需要一定的时间，所以到了稳定下来的时点进行预制件的拉丝就可以。在那以前被拉伸的是重锤的石英，因此可避免白拉预制件造成浪费。
拉伸进行到一定程度的时候，使升降装置3以一定的速度开始下降。该下降速度是能够配合GRIN透镜纤维拉丝速度的一定速度，在本实施例中，为4mm/分。
当重锤9降至卷筒4附近的时候，切掉重锤9，将被拉伸部分的下端部用胶带粘贴在卷筒4上，然后开始卷取和拉丝。
按照本实施例，从图1的状态开始到将被拉伸部分的端部用胶带粘贴于卷筒4为止的时间平均为30～60秒钟，与没有熔接有重锤的以往方法相比，缩短到约1/10。
另外，开始拉制时的预制件的损失只有相当于预制件长度3～5mm左右的量，与以往方法的12～18mm相比，大幅度地减少了损失。
Claims (5)
1.一种GRIN透镜纤维的拉丝方法，将在下端上融接有石英制重锤的预制件安装于加热炉内，通过加热所述预制件与重锤的融接部开始预制件的拉制。
2.根据权利要求1所述的GRIN透镜纤维的拉丝方法，其中，所述重锤呈圆形截面的棒状。
3.根据权利要求1或2所述的GRIN透镜纤维的拉丝方法，其中，所述重锤的重量为5g～15g。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的GRIN透镜纤维的拉丝方法，其中，在将所述预制件安装于加热炉内的时候，以所述预制件与所述重锤的融接部位于加热炉最高温度部的上方的方式配置所述预制件。
5.根据权利要求4所述的GRIN透镜纤维的拉丝方法，其中，在将所述预制件安装于加热炉内的时候，以所述预制件与所述重锤的融接部位于加热炉最高温度部上方1～3mm的方式配置所述预制件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TOYO SEIKAN KAISHA LTD. Free format text: FORMER OWNER: TOYO GLASS CO., LTD. Effective date: 20130910 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20130910 Address after: Tokyo, Japan, Japan Applicant after: Toyo Seikan Kaisha Ltd. Address before: Tokyo, Japan, Japan Applicant before: Toyo Glass Co., Ltd. |
|
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120229 |