CN107024733A - 一种光纤载氢增敏设备及载氢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤载氢增敏设备及载氢方法，应用于光纤光栅制造领域，该设备包括：恒温油浴槽，恒温油浴槽的腔壁上开有进液口和出液口，恒温油浴槽内容置有油介质液；氢气反应釜，容置于恒温油浴槽中，氢气反应釜的腔体为密封腔体；油浴加热板，与恒温油浴槽的槽外壁接触；反应釜主管道，一管道口连通至氢气反应釜内，另一管道口与进气体管道和出气管道连通，其中，在进气体管道、出气管道和反应釜主管道上各自设置有气阀，反应釜主管道上设置有气压检测装置；抽真空泵，连接于出气管道的排气口。本发明解决了现有载氢增敏设备对光纤的载氢过程较繁琐，且安全性得不到保证的技术问题，从而提高了载氢效率及载氢过程的安全性。

Description

一种光纤载氢增敏设备及载氢方法

技术领域

本发明涉及光纤光栅制造领域，尤其涉及一种光纤载氢增敏设备及载氢方法。

背景技术

光纤载氢增敏工艺是光纤光栅生产过程中重要的一部分，普通光纤在高温高压氢气中置放一段时间后，氢分子逐渐扩散到光纤的包层和纤芯中。当特定波长的紫外光(一般是248nm或193nm)照射载氢光纤时，纤芯被照部分中的氢分子立即与锗发生反应形成Ge-OH键和Ge-H键，从而使该部分的折射率发生永久性的增加。载氢是为了提高光纤的光敏性，经载氢处理后光纤的光敏性可提高几十倍到几百倍，折射率改变可达10^-2数量级。

传统的载氢增敏过程是将光纤依次复绕在光纤载氢盘上，其后将载氢盘置于在氢气反应釜中，密封反应釜后，向反应釜充氢气一定的压力，检查不漏气后，置反应釜于水箱中，保温保压一段时间后，取出反应釜，完成载氢过程。可见，传统的载氢增敏对光纤的载氢过程较繁琐，且安全性得不到保证。

发明内容

本发明实施例通过提供一种光纤载氢增敏设备及载氢方法，解决了现有载氢增敏设备对光纤的载氢过程较繁琐，且安全性得不到保证的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种光纤载氢增敏设备，包括：

恒温油浴槽，所述恒温油浴槽的腔壁上开有进液口和出液口，所述恒温油浴槽内容置有油介质液；

氢气反应釜，容置于所述恒温油浴槽中，所述氢气反应釜的腔体为密封腔体；

油浴加热板，与所述恒温油浴槽的槽外壁接触；

反应釜主管道，一管道口连通至所述氢气反应釜内，另一管道口与进气体管道和出气管道连通，其中，在所述进气体管道、所述出气管道和所述反应釜主管道上各自设置有气阀，所述反应釜主管道上设置有气压检测装置；

抽真空泵，连接于所述出气管道的排气口。

可选的，所述氢气反应釜，包括：

反应釜箱体，设置有上开口；

上盖，可拆卸的密封连接于所述反应釜箱体的上开口。

可选的，所述油介质液具体为：粘度在4～6厘池范围内的甲基硅油。

可选的，所述油浴加热板的温控范围为40℃～90℃。

可选的，所述光纤载氢增敏设备，还包括：连接于所述恒温油浴槽的进液口的循环泵；

所述循环泵的泵扬程为1.3m～1.5m，流速为12～14L/min。

可选的，所述反应釜主管道、所述进气管道和所述出气管道均为不锈钢材质；

连接所述进气管道与所述反应釜主管道的连接头，以及连接所述出气管道与所述反应釜主管道的连接头均为不锈钢材质。

可选的，所述进气体管道、所述出气管道和所述反应釜主管道上设置的气阀均为高压阀。

第二方面，本发明实施例提供了一种应用第一方面任一所述的光纤载氢增敏设备对光纤载氢的方法，包括：

在控制所述进气体管道上的气阀处于关闭状态，以及所述出气体管道和所述反应釜主管道上的气阀均处于打开状态时，通过所述抽真空泵对容置有光纤盘的所述氢气反应釜的腔体内抽真空，其中，复绕光纤形成的光纤盘；

切换所述进气体管道上的气阀至打开状态，以及切换所述出气体管道上的气阀至关闭状态；

通过所述进气管道向所述氢气反应釜内通入氢气；

在通入氢气至所述氢气反应釜内的气压达到预设压力值时，切换所述进气体管道和所述反应釜主管道上的气阀至关闭状态；

向所述恒温油浴槽内注入油介质液，以达到预设油位；

通过所述油浴加热板对所述恒温油浴槽内的所述油介质液加热，使得所述氢气反应釜的温度达到预设温度值并维持预设时长，以完成对所述光纤的载氢。

可选的，在通入氢气至所述氢气反应釜内的气压达到12～14MPa时，切换所述进气体管道和所述反应釜主管道上的气阀至关闭状态。

可选的，所述预设温度值为40～90℃。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过抽真空泵、氢气反应釜、恒温油浴系统(油浴加热板+恒温油浴槽)集成为一个设备，恒温油浴槽对氢气反应釜进行加热保温，抽真空泵实现了对氢气反应釜内的抽真空，以置换氢气反应釜的空气，可见，本发明的设备上完成进出氢气、加热和保压一体化，从而能够自动化完成对光纤的载氢过程，从而简化了载氢的流程，提高了载氢效率。

恒温油浴系统并使得能够使用油介质作为介质液，以避免了氢气反应釜因受热不均匀产生内应力，从而提高了载氢过程的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光纤载氢增敏设备的结构示意图；

图2为应用本发明实施例提供的光纤载氢增敏设备对光纤载氢的方法的流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术存在载氢增敏设备对光纤载氢过程较繁琐，且安全性得不到保证的技术问题，本发明实施例提供了一种光纤载氢增敏设备及载氢方法，总体思路如下：

通过集成抽真空泵、氢气反应釜、恒温油浴系统，恒温油浴槽对氢气反应釜进行加热保温，抽真空泵能够置换氢气反应釜的空气为氢气，实现了抽真空、进出氢气、加热和保压一体化，从而能够自动化完成对光纤的载氢过程，从而简化了载氢的流程，提高了载氢效率。

并且能够使用油介质作为介质液，能够避免氢气反应釜因受热不均匀产生内应力，从而提高了载氢过程的安全性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明实施例提供的一种光纤载氢增敏设备，参考图1所示，该光纤载氢增敏设备包括：

恒温油浴槽10，恒温油浴槽10的腔壁上开有进液口7和出液口8，恒温油浴槽10内容置有油介质液。进液口7用于向恒温油浴槽10内通入油介质液，出液口8用于从恒温油浴槽10排出油介质液，从而调节恒温油浴槽10内的液位。

油浴加热板11，与恒温油浴槽10的槽外壁接触。从而通过油浴加热板11对恒温油浴槽10内的油介质液加热。具体的，恒温油浴槽10设置于油浴加热板11的上表面油浴加热板11的温控范围为40℃～90℃，从而能够将恒温油浴槽10内的油介质液加热至40℃～90℃范围内的任一温度值。

氢气反应釜9，容置于恒温油浴槽10中，氢气反应釜9的腔体为密封腔体，从而通过被加热后的油介质液以加热氢气反应釜9的温度在40℃～90℃范围内的任一温度值，以精确对氢气反应釜9温控。

反应釜主管道12，一管道口连通至氢气反应釜9内，另一管道口与进气体管道13和出气管道14连通，其中，在进气体管道13、出气管道14和反应釜主管道12上各自设置有气阀，反应釜主管道12上设置有气压检测装置3。

具体的，在反应釜主管道12上设置有第一气阀6，进气体管道13上设置有第二气阀2，出气管道14上设置有第三气阀4。

在具体实施过程中，第一气阀6、第二气阀2和第三气阀4均为高压阀，以保证氢气反应釜9内的气压。

抽真空泵(未图示)，连接于出气管道14的排气口5，抽真空泵用于对氢气反应釜9内抽真空。

具体的，氢气反应釜9包括：反应釜箱体9-1，设置有上开口；上盖9-2，可拆卸的密封连接于反应釜箱体9-1的上开口，使得能够将复绕好的光纤盘放入氢气反应釜9的反应釜箱体9-1中，并盖好上盖9-2，以形成反应釜箱体9-1与上盖9-2之间的密封连接，从而形成了氢气反应釜9的密封腔体。

在具体实施过程中，注入恒温油浴槽10中的油介质液具体为：甲基硅油，其粘度在4～6厘池范围内，从而挥发性比水小，避免了水蒸发快而需频繁补水的问题，保证载氢反应釜9的油浴安全可靠循环。

在具体实施过程中，恒温油浴槽10的容积可以20L，以满足容置需求，也可以根据实际需要调整尺寸。

进一步的技术方案中，还包括高温循环泵(未图示)，连接于恒温油浴槽10的进液口7，高温循环泵的泵扬程为1.3m～1.5m，流速为12～14L/min。以快速向恒温油浴槽10注入油介质液。

具体的，反应釜主管道12、进气管道13和出气管道14均为不锈钢材质，连接进气管道13与反应釜主管道12的连接头(未图示)，以及连接出气管道14与反应釜主管道12的连接头(未图示)均为不锈钢材质，以保证耐稳耐压。

在一优选的实施例中，进气体管道13、出气管道14和反应釜主管道12上设置的气阀均为高压阀，以提高氢气反应釜9内的压力，稳定在13MPa。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种应用前述实施例提供的光纤载氢增敏设备对光纤载氢的方法，参考图1和图2所示，该方法包括如下步骤：

首先，执行步骤S101、在控制进气体管道13上的第二气阀2处于关闭状态，以及出气体管道14上的第三气阀4和反应釜主管道12上的第一气阀6均处于打开状态时，通过抽真空泵对容置有光纤盘的氢气反应釜9的腔体内抽真空，其中，复绕光纤形成的光纤盘；

在执行步骤S101之后，执行步骤S102：切换进气体管道13上的第二气阀2至打开状态，以及切换出气体管道14上的第三气阀4至关闭状态；

在执行步骤S102之后，执行步骤S103：通过进气管道13向氢气反应釜9内通入氢气，氢气从进气管道13的进气口1进入，经过进气管道13及第二气阀2，反应釜主管道12以及第一气阀6后进入氢气反应釜9中，随着氢气的通入，氢气反应釜9中的压力升高，直到氢气反应釜9内的气压达到预设压力值。

在执行步骤S103之后，执行步骤S104：在通入氢气至氢气反应釜9内的气压达到预设压力值时，切换进气体管道13上的第二气阀2和反应釜主管道12上的第一气阀6至关闭状态，以保持氢气反应釜9内的压力；

在执行步骤S104之后，执行步骤S105：向恒温油浴槽10内注入油介质液，以达到预设油位；

在执行步骤S105之后，执行步骤S106：通过油浴加热板11对恒温油浴槽10内的油介质液加热，使得氢气反应釜9的温度达到预设温度值并维持预设时长，以完成对光纤的载氢过程。

待保温保压一定时间后，关闭油浴加热板11，并从氢气反应釜9中取出载氢之后的光纤盘。

具体的，预设压力值在12～14MPa范围内。

具体的，预设温度值为40～90℃内的温度值，具体数值与所需要载氢处理的光纤的直径相关，直径越大，温度越高。

本发明实施例提供的一个或多个实施例，至少实现了如下技术效果或优点：

通过抽真空泵、氢气反应釜9、恒温油浴系统(油浴加热板11+恒温油浴槽10)集成为一个设备，恒温油浴槽10对氢气反应釜9进行加热保温，抽真空泵实现了对氢气反应釜9内抽真空，以置换氢气反应釜9的空气，并且能够使用油介质作为介质液，以避免了氢气反应釜9因受热不均匀产生内应力，可见，本发明的设备上完成进出氢气、加热和保压一体化，从而能够自动化完成对光纤的载氢过程，从而简化了载氢的流程，提高了载氢效率，至少提高载氢过程的效率达50％。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光纤载氢增敏设备，其特征在于，包括：

恒温油浴槽，所述恒温油浴槽的腔壁上开有进液口和出液口，所述恒温油浴槽内容置有油介质液；

氢气反应釜，容置于所述恒温油浴槽中，所述氢气反应釜的腔体为密封腔体；

油浴加热板，与所述恒温油浴槽的槽外壁接触；

反应釜主管道，一管道口连通至所述氢气反应釜内，另一管道口与进气体管道和出气管道连通，其中，在所述进气体管道、所述出气管道和所述反应釜主管道上各自设置有气阀，所述反应釜主管道上设置有气压检测装置；

抽真空泵，连接于所述出气管道的排气口。

2.如权利要求1所述的光纤载氢增敏设备，其特征在于，所述氢气反应釜，包括：

反应釜箱体，设置有上开口；

上盖，可拆卸的密封连接于所述反应釜箱体的上开口。

3.如权利要求1所述的光纤载氢增敏设备，其特征在于，所述油介质液具体为：粘度在4～6厘池范围内的甲基硅油。

4.如权利要求1所述的光纤载氢增敏设备，其特征在于，所述油浴加热板的温控范围为40℃～90℃。

5.如权利要求1所述的光纤载氢增敏设备，其特征在于，所述光纤载氢增敏设备，还包括：连接于所述恒温油浴槽的进液口的循环泵；

所述循环泵的泵扬程为1.3m～1.5m，流速为12～14L/min。

6.如权利要求1-5中任一所述的光纤载氢增敏设备，其特征在于，所述反应釜主管道、所述进气管道和所述出气管道均为不锈钢材质；

连接所述进气管道与所述反应釜主管道的连接头，以及连接所述出气管道与所述反应釜主管道的连接头均为不锈钢材质。

7.如权利要求1-6中任一所述的光纤载氢增敏设备，其特征在于，所述进气体管道、所述出气管道和所述反应釜主管道上设置的气阀均为高压阀。

8.一种应用如权利要求1-7中任一所述的光纤载氢增敏设备对光纤载氢的方法，其特征在于，包括：

在控制所述进气体管道上的气阀处于关闭状态，以及所述出气体管道和所述反应釜主管道上的气阀均处于打开状态时，通过所述抽真空泵对容置有光纤盘的所述氢气反应釜的腔体内抽真空，其中，复绕光纤形成的所述光纤盘；

切换所述进气体管道上的气阀至打开状态，以及切换所述出气体管道上的气阀至关闭状态；

通过所述进气管道向所述氢气反应釜内通入氢气；

在通入氢气至所述氢气反应釜内的气压达到预设压力值时，切换所述进气体管道和所述反应釜主管道上的气阀至关闭状态；

向所述恒温油浴槽内注入油介质液，以达到预设油位；

通过所述油浴加热板对所述恒温油浴槽内的所述油介质液加热，使得所述氢气反应釜的温度达到预设温度值并维持预设时长，以完成对所述光纤的载氢。

9.如权利要求8所述的对光纤载氢的方法，其特征在于，具体在通入氢气至所述氢气反应釜内的气压达到12～14MPa时，切换所述进气体管道和所述反应釜主管道上的气阀至关闭状态。

10.如权利要求8或9所述的对光纤载氢的方法，其特征在于，所述预设温度值为40～90℃。