CN103030271B - 一种生产低偏振模色散光纤的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产低偏振模色散光纤的方法和装置，该方法包括以下步骤：采用VAD、OVD、MCVD、PCVD方法中的一种，制作具有特定包芯比的预制棒，芯棒预制棒的包芯比为2≤b/a≤5；对芯棒预制棒放置在拉伸塔上进行旋转拉伸；拉伸炉按照设定程序升温至1750~2200℃，开始延伸时，上部夹具设定0~200rpm速度旋转，拉伸夹具设定1~30mm/min向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升；将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为800~1100℃，退火时间大于5小时；将芯棒与石英套管组装成光纤预制棒；在拉丝塔上进行拉丝。

Description

一种生产低偏振模色散光纤的方法和装置
技术领域
本发明涉及光纤制造领域，尤其是涉及一种生产低偏振模色散光纤的方法和装置。 
背景技术
理想的单模光纤具有完美的圆对称性。它可以传播入射进光纤的任何偏振态而不发生变化，即任何两个正交的偏振本征模式是简并的，具有相同的传播速度。在光纤的实际生产制造过程中，由于各种原因造成大量的扰动，破坏了理想光纤的对称性，并引起模式耦合造成单模光纤中光偏振态的不稳定，引起双折射效应导致PMD增大。常用改善PMD的方法主要有以下两种：一种是改善芯层的不圆度，另一种是施加扭转应力。但是后者对环境变化非常敏感。 
公开号为CN 1592860A的中国专利《通过椭圆度的改善最终具有低PMD的光纤预制棒的制造方法》介绍了通过控制芯层圆整度的方法生产低PMD光纤预制棒。此方法通过多次熔缩芯棒预制棒来控制芯层的圆整度，生产效率极低，无法满足目前普通光纤大规模生产的需求。 
公开号为CN 1487315A和CN1083449A的中国专利《抗偏振模色散（PMD）系统》和《包括具有低偏振模色散的光纤制品及制造该光纤的方法》采用旋转振动轮，给光纤施加扭矩的方法降低PMD。该方法制作的光纤PMD值最小可达0.051ps/km1/2。但是此方法在拉丝过程中容易给光纤造成损伤，严重影响光纤强度的同时也影响了拉丝速度。 
发明内容
一种生产的低偏振模色散（以下简称低PMD）光纤的制造方法，包括光纤预制棒的制作步骤及光纤预制棒的拉丝步骤。其特别之处在于在预制棒与石英套管组装之前，将只做好的预制棒局部加热并沿轴向旋转拉伸，在预制棒冷却过程中形成固定的旋转和拉伸。 
本发明要解决的技术问题就是采用一种高效率，并且对光纤强度无损害的方法生产低PMD光纤预制棒及光纤。此方法中必须严格控制芯棒预制棒拉伸炉温度，旋转夹具的速度，拉伸速度及退火时间。 
为了解决上述问题，本发明提供了一种生产低偏振模色散光纤的方法，该方法包括以下步骤： 
步骤（1）采用VAD、OVD、MCVD、PCVD方法中的一种，制作具有特定包芯比的预
制棒，芯棒预制棒的包芯比为2≤b/a≤5；
步骤（2）对芯棒预制棒放置在拉伸塔上进行旋转拉伸；拉伸炉按照设定程序升温至1750~2200℃，开始延伸时，上部夹具设定5~200rpm速度旋转，拉伸夹具设定1~30mm/min 向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升；
步骤（3）将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为800~1100℃，退火时间大于5小时；
步骤（4）将芯棒与石英套管组装成光纤预制棒；
步骤（5）在拉丝塔上进行拉丝。
进一步，芯棒预制棒102首末端分别焊接尾柄，并固定在旋转夹具101和拉伸夹具105上。 
进一步，拉伸炉升温至2100℃，开始延伸时，上部夹具设定为5rpm速度旋转，拉伸夹具设定为2mm/min向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升，芯棒预制棒被缓慢拉伸成芯棒，将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为900℃，退火时间为10h。 
进一步，步骤（4）所述石英套管为直径125mm的石英套管。 
本发明还提供了一种生产低偏振模色散光纤的装置，该装置包括： 
芯棒预制棒生产装置，采用VAD、OVD、MCVD、PCVD方法中的一种，制作具有特定
包芯比的预制棒，芯棒预制棒的包芯比为2≤b/a≤5；
拉伸塔，用于对芯棒预制棒进行旋转拉伸；其包括拉伸炉、上部夹具、拉伸夹具，拉伸炉按照设定程序升温至1750~2200℃，开始延伸时，上部夹具设定5~200rpm速度旋转，拉伸夹具设定1~30mm/min 向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升；
退火炉，用于对拉伸后的芯棒退火，退火炉退火温度为800~1100℃，退火时间大于5小时；
组装装置，将芯棒与石英套管组装成光纤预制棒；
拉丝塔，包括高温炉以及收线机，用于对光纤预制棒进行拉丝。
进一步，芯棒预制棒首末端分别焊接尾柄，并固定在旋转夹具101和拉伸夹具105上。 
进一步，拉伸炉升温至2100℃，开始延伸时，上部夹具设定为5rpm速度旋转，拉伸夹具设定为2mm/min向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升，芯棒预制棒被缓慢拉伸成芯棒，将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为900℃，退火时间为10小时。 
进一步，用于组装光纤预制棒的石英套管为直径125mm的石英套管。 
使用本发明方法和装置生产出来的光纤不仅具有较低的PMD，还可以根据需求设计不同尺寸的光纤预制棒，生产效率高，可满足大规模生产的需求。 
附图说明
图1拉伸塔结构示意图。101为旋转夹具；102为芯棒预制棒；103为芯棒拉伸炉；104为芯棒；105为拉伸夹具。 
图2 对低PMD光纤预制棒拉丝的拉丝塔的结构示意图。201为低PMD光纤预制棒，202为石英套管，203为芯棒，204为高温炉，205为收线机。 
图3 低PMD光纤生产流程图。 
具体实施方式
以下结合说明书附图及实施例对本发明做进一步说明。 
采用VAD、OVD、MCVD、PCVD方法中的一种，制作具有特定包芯比的预制棒，芯棒预制棒的包芯比为2≤b/a≤5。优选地，以VAD+套管法生产光纤预制棒为例，首先生产包/芯比为3，直径为100mm的芯棒预制棒102。将芯棒预制棒102首末端分别焊接尾柄，并固定在旋转夹具101和拉伸夹具105上，如图1所示。将拉伸炉103按照设定程序升温至1750~2200℃，优选地为2100℃。开始延伸时，上部夹具101设定5~200rpm ，优选地为5rpm速度旋转，拉伸夹具105设定1~30mm/min ，优选地为2mm/min向下拉伸，拉伸炉103以自动控制速度上升。芯棒预制棒102被缓慢拉伸成芯棒104。将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为为800~1100℃，优选地为900℃，退火时间大于5小时，优选地为10小时。 
最后按照设计需求将芯棒203与直径为125mm的石英套管202组装成光纤预制棒201，并在拉丝塔上实施拉丝（如图2所示），拉丝塔包括高温炉204和收线机205。 
如图3所示，为低PMD光纤生产流程图，共分为5个步骤：步骤（1）采用VAD、OVD、MCVD、PCVD方法中的一种，制作具有特定包芯比的预制棒，芯棒预制棒的包芯比为2≤b/a≤5。步骤（2）对芯棒预制棒放置在拉伸塔上进行旋转拉伸。步骤（3）将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为为800~1100℃，优选地为900℃，退火时间大于5小时，优选地为10h。步骤（4）将芯棒与直径为125mm的石英套管组装成光纤预制棒。步骤（5）在拉丝塔上进行拉丝。 
【实施例】 
选用G.652D类型的单模芯棒预制棒，将芯棒预制棒置于本发明所述的拉伸塔（图1所示）上进行旋转拉伸至直径30mm。将旋转拉伸后的芯棒与石英套管组装成低PMD光纤预制棒201，并至于拉丝塔（如图2所示）上进行拉丝，制造出低PMD光纤。表1给出了不同拉伸旋转参数时所制造获得的单模光纤及测试所得的光纤PMD的大小。
表1 
由表1的测试结果可以看出低PMD光纤预制棒2的PMD值要小于普通应力扭转法生产的低PMD光纤PMD值0.051ps/km1/2。随着设计节距的减小，PMD值也发生明显的降低。若选择适当的工艺参数，即可制造出更低PMD的光纤产品。结果表明使用本发明的方法可满足光纤通信领域对低PMD光纤的需求。由于在生产过程中光纤无应力接触，本发明能够实现对低PMD光纤高效率无损害拉丝。
以上所述，仅是本发明典型实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。 

Claims (8)

1.一种生产低偏振模色散光纤的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤（1）采用VAD、OVD、MCVD、PCVD方法中的一种，制作具有特定包芯比的预
制棒，芯棒预制棒的包芯比为2≤b/a≤5；
步骤（2）对芯棒预制棒放置在拉伸塔上进行旋转拉伸；拉伸炉按照设定程序升温至1750~2200℃，开始延伸时，上部夹具设定5~200rpm速度旋转，拉伸夹具设定1~30mm/min 向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升；
步骤（3）将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为800~1100℃，退火时间大于5小时；
步骤（4）将芯棒与石英套管组装成光纤预制棒；
步骤（5）在拉丝塔上进行拉丝。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：芯棒预制棒（102）首末端分别焊接尾柄，并固定在旋转夹具（101）和拉伸夹具（105）上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：拉伸炉升温至2100℃，开始延伸时，上部夹具设定为5rpm速度旋转，拉伸夹具设定为2mm/min向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升，芯棒预制棒被缓慢拉伸成芯棒，将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为900℃，退火时间为10小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）所述石英套管为直径125mm的石英套管。
5.一种生产低偏振模色散光纤的装置，其特征在于该装置包括：
芯棒预制棒生产装置，采用VAD、OVD、MCVD、PCVD方法中的一种，制作具有特定
包芯比的预制棒，芯棒预制棒的包芯比为2≤b/a≤5；
拉伸塔，用于对芯棒预制棒进行旋转拉伸；其包括拉伸炉、上部夹具、拉伸夹具，拉伸炉按照设定程序升温至1750~2200℃，开始延伸时，上部夹具设定5~200rpm速度旋转，拉伸夹具设定1~30mm/min 向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升；
退火炉，用于对拉伸后的芯棒退火，退火炉退火温度为800~1100℃，退火时间大于5小时；
组装装置，将芯棒与石英套管组装成光纤预制棒；
拉丝塔，包括高温炉以及收线机，用于对光纤预制棒进行拉丝。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：芯棒预制棒首末端分别焊接尾柄，并固定在旋转夹具（101）和拉伸夹具（105）上。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：拉伸炉升温至2100℃，开始延伸时，上部夹具设定为5rpm速度旋转，拉伸夹具设定为2mm/min向下拉伸，拉伸炉以自动控制速度上升，芯棒预制棒被缓慢拉伸成芯棒，将拉伸后的芯棒在退火炉中退火，设定退火温度为900℃，退火时间为10小时。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：用于组装光纤预制棒的石英套管为直径125mm的石英套管。
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