CN107082558B - 一种采用光纤预制棒制造单模光纤的方法 - Google Patents

一种采用光纤预制棒制造单模光纤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制造单模光纤的光纤预制棒，涉及光纤预制棒技术领域，光纤预制棒包括芯棒、套设在芯棒外的石英薄套管及套设于芯棒与石英薄套管之间的石英隔离管，石英薄套管和石英隔离管均由高纯二氧化硅组成，石英隔离管和石英薄套管之间的间隙形成石英粉填充空间。采用本发明既能保持良好的光纤性能，又能简化光纤制造工艺过程以提升光纤制造效率。本发明还公开了一种采用用于制造单模光纤的光纤预制棒制造单模光纤的方法。

Description

一种采用光纤预制棒制造单模光纤的方法
技术领域
本发明涉及光纤预制棒技术领域，具体涉及一种用于制造单模光纤的光纤预制棒及制造单模光纤的方法。
背景技术
光纤的制造分为光纤预制棒的制造和利用光纤预制棒拉制成光纤两个步骤。目前通常的光纤预制棒的制造方法包括PCVD(Plasma activated Chemical VapourDeposition，等离子体化学气相沉积法)、MCVD(Modified Chemical Vapour Deposition，改进的化学汽相沉积法)、VAD(Vapour phase Axial Deposition,轴向汽相沉积法)、OVD(Outside Chemical Vapour Deposition,外部化学汽相沉积法)等工艺方法。上述方法通常要先进行光纤芯棒的制造，然后再进行光纤包层的制造，之后再将芯棒和包层组合在一起，形成可拉制成最终所需要的光纤的光纤预制棒，再将该光纤预制棒放置在拉丝塔上拉制成光纤，上述工艺已成为生产光纤的普遍做法。
为应对日趋激烈的光纤市场的竞争要求，提高光纤的制造效率成为光纤制造领域的研发重点，亟需一种既能保持良好的光纤性能，又能简化光纤制造工艺过程以提升光纤制造效率的技术方案。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于制造单模光纤的光纤预制棒及制造单模光纤的方法，既能保持良好的光纤性能，又能简化光纤制造工艺过程以提升光纤制造效率。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于制造单模光纤的光纤预制棒，所述光纤预制棒包括芯棒、套设在芯棒外的石英薄套管及套设于芯棒与石英薄套管之间的石英隔离管；所述石英隔离管和石英薄套管之间的间隙形成石英粉填充空间。
在上述技术方案的技术上，所述光纤预制棒还包括尾管，所述尾管包括尾棒、套设于尾棒外的小尾管、套设于小尾管外的大尾管及设于尾棒、小尾管、大尾管末端的密封塞，所述尾棒一端连接所述芯棒，另一端连接所述密封塞，所述小尾管一端的开口密封连接所述石英隔离管，另一端的开口密封连接所述密封塞，所述大尾管一端的开口密封连接所述石英薄套管，另一端的开口密封连接所述密封塞；
所述大尾管、小尾管及密封塞之间的空隙与石英粉填充空间相连通并共同形成第二区间；
所述密封塞上设有外抽气口，所述外抽气口与所述第二区间相连通。
在上述技术方案的技术上，所述石英隔离管与所述芯棒之间的间隙形成芯棒间隙；所述小尾管、尾棒及密封塞之间的空隙与芯棒间隙相连通并共同形成第一区间；所述密封塞上设有内抽气口，所述内抽气口与所述第一区间相连通。
在上述技术方案的技术上，所述光纤预制棒还包括密封旋转盖和石英粉填充管，所述密封旋转盖套设于所述大尾管外侧且可绕所述大尾管旋转，所述密封旋转盖与所述尾管之间密封旋转连接；所述密封旋转盖上设有供所述石英粉填充管穿过的开孔，所述石英粉填充管的外壁与所述开孔之间密封接触，所述大尾管上设有供所述石英粉填充管穿过的圆环型开口，所述石英粉填充管一端开口于所述密封旋转盖上，另一端依次穿过所述开孔及所述圆环型开口并开口于所述石英粉填充空间中。
在上述技术方案的技术上，所述光纤预制棒包括两根石英粉填充管，两所述石英粉填充管对称设置于所述密封旋转盖上。
在上述技术方案的技术上，所述石英薄套管和所述石英隔离管均由高纯二氧化硅组成。
本发明还公开了一种采用所述的的光纤预制棒制造单模光纤的方法，将所述光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间填充石英粉的同时进行光纤拉制。
在上述技术方案的技术上，所述光纤预制棒还包括尾管，所述尾管包括尾棒，套设于尾棒外的小尾管、套设于小尾管外的大尾管及设于尾棒、小尾管、大尾管末端的密封塞，所述尾棒一端连接所述芯棒，另一端连接所述密封塞，所述小尾管一端的开口密封连接所述石英隔离管，另一端的开口密封连接所述密封塞，所述大尾管一端的开口密封连接所述石英薄套管，另一端的开口密封连接所述密封塞；
所述大尾管、小尾管及密封塞之间的空隙与石英粉填充空间相连通并共同形成第二区间；
所述密封塞上设有和外抽气口，所述外抽气口与所述第二区间相连通；
将所述光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间填充石英粉的同时通过外抽气口向外抽气使第二区间的气压达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。
在上述技术方案的技术上，所述石英隔离管与所述芯棒之间的间隙形成芯棒间隙；所述小尾管、尾棒及密封塞之间的空隙与芯棒间隙相连通并共同形成第一区间；所述密封塞上设有内抽气口，所述内抽气口与所述第一区间相连通；
将所述光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间填充石英粉的同时分别通过所述外抽气口和内抽气口向外抽气使第二区间和第一区间的气压分别达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。
在上述技术方案的技术上，所述光纤预制棒还包括密封旋转盖和设于所述密封旋转盖上的石英粉填充管，所述密封旋转盖套设于所述大尾管外侧且可绕所述大尾管旋转，所述密封旋转盖与所述尾管之间密封旋转连接；所述密封旋转盖上设有供所述石英粉填充管穿过的开孔，所述石英粉填充管的外壁与所述开孔之间密封接触，所述大尾管上设有供所述石英粉填充管穿过的圆环型开口，所述石英粉填充管一端开口于所述密封旋转盖上，另一端依次穿过所述开孔及所述圆环型开口并开口于所述石英粉填充空间中；通过所述石英粉填充管向石英粉填充空间填充石英粉。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明直接将芯棒和石英薄套管的组合放置在拉丝塔上拉制，通过在拉丝过程中在芯棒和石英薄套管之间填充石英粉的形式在光纤拉制的同时形成光纤包层，省去光纤预制棒制造工艺中的包层的制造过程，提升光纤制造效率；同时，在芯棒和石英粉之间设计有隔离石英管，有效避免石英粉熔融成包层后对芯棒造成干扰，影响光纤的衰减等性能指标。
(2)本发明的光纤预制棒末端设有组合式的尾管，大尾管、小尾管及密封塞之间的空隙与石英粉填充空间相连通并共同形成第一区间；对第一区间抽气进行气压控制，从而石英粉和石英薄套管在高温熔融下的良好实心熔融形成包层。
(3)在制造本发明中的光纤预制棒的过程中，由于目前工艺的局限性，在石英隔离管与芯棒之间不可避免的形成芯棒间隙，芯棒间隙为0.5mm～1.5mm。为使石英隔离管与芯棒之间能实现良好的实心熔融，光纤拉制中对第一区间抽气进行气压控制时，同时对小尾管、尾棒及密封塞之间的空隙与芯棒间隙相连通并共同形成第二区间也进行抽气进行低压控制，从而石英隔离管和芯棒在高温熔融下的良好实心熔融形成包层。
附图说明
图1为本发明实施例中用于制造单模光纤的光纤预制棒的结构示意图。
图中：1-芯棒，2-石英薄套管，3-石英隔离管，4-石英粉填充空间，5-芯棒间隙，6-尾管，61-尾棒，62-小尾管，63-大尾管，64-密封塞，65-内抽气口，66-外抽气口，67-圆环型开口，7-第一区间，8-第二区间，9-密封旋转盖，91-开孔，10-石英粉填充管。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种用于制造单模光纤的光纤预制棒，光纤预制棒包括芯棒1、套设在芯棒1外的石英薄套管2及套设于芯棒1与石英薄套管2之间的石英隔离管3，石英薄套管2和石英隔离管3均由高纯二氧化硅组成；石英隔离管3和石英薄套管2之间的间隙形成石英粉填充空间4。
本发明实施例直接将芯棒1和石英薄套管2的组合放置在拉丝塔上拉制，通过在拉丝过程中在芯棒1和石英薄套管2之间填充石英粉的形式在光纤拉制的同时形成光纤包层，省去光纤预制棒制造工艺中的包层的制造过程，提升光纤制造效率；同时，在芯棒1和石英粉之间设计有隔离石英管，有效避免石英粉熔融成包层后对芯棒1造成干扰，影响光纤的衰减等性能指标。
光纤预制棒还包括尾管6，尾管6包括尾棒61、套设于尾棒61外的小尾管62、套设于小尾管62外的大尾管63及设于尾棒61、小尾管62、大尾管63末端的密封塞64，尾棒61一端连接芯棒1，另一端连接密封塞64，小尾管62一端的开口密封连接石英隔离管3，另一端的开口密封连接密封塞64，大尾管63一端的开口密封连接石英薄套管2，另一端的开口密封连接密封塞64；大尾管63、小尾管62及密封塞64之间的空隙与石英粉填充空间4相连通并共同形成第二区间8；密封塞64上设有外抽气口66，外抽气口66与第二区间8相连通。
石英隔离管3与芯棒1之间的间隙形成芯棒间隙5；芯棒间隙5为0.5mm～1.5mm。小尾管62、尾棒61及密封塞64之间的空隙与芯棒间隙5相连通并共同形成第一区间7；密封塞64上设有内抽气口65，内抽气口65与第一区间7相连通。
光纤预制棒还包括密封旋转盖9和设于密封旋转盖9上的石英粉填充管10，密封旋转盖9套设于大尾管63外侧且可绕大尾管63旋转，密封旋转盖9与尾管6之间密封旋转连接；所述密封旋转盖9上设有供所述石英粉填充管10穿过的开孔91，所述石英粉填充管10的外壁与所述开孔91之间密封接触，所述大尾管63上设有供所述石英粉填充管10穿过的圆环型开口67，所述石英粉填充管10一端开口于所述密封旋转盖9上，另一端依次穿过所述开孔91及所述圆环型开口67并开口于所述石英粉填充空间4中。光纤预制棒包括两根石英粉填充管10，两石英粉填充管10对称设置于密封旋转盖9上，从而实现两根石英粉填充管10绕芯棒1进行圆周转动，向石英粉填充空间4均匀填充石英粉。
本发明实施例的光纤预制棒末端设有组合式的尾管6，小尾管62、尾棒61及密封塞64之间的空隙与芯棒间隙5相连通并共同形成第一区间7；大尾管63、小尾管62及密封塞64之间的空隙与石英粉填充空间4相连通并共同形成第二区间8；对第一区间7和第二区间8分别抽气进行气压控制，从而实现石英隔离管3与芯棒1、石英隔离管3与石英粉在高温熔融下的良好实心熔融以及石英粉和石英薄套管2在高温熔融下的良好实心熔融。第二区间8的用户预设的气压值为20-500pa。第一区间7的用户预设的气压值为100-1000pa。
本发明实施例中的光纤预制棒的芯棒1的制造工艺可采用PCVD、MCVD、OVD、VAD等工艺，芯棒1分为芯区和第1包层两个组成部分，芯区的组成材料为二氧化硅和二氧化锗的混合物，第1包层的材料组成为二氧化硅；石英隔离管3组成第2包层，材料组成为二氧化硅，其用于隔离石英粉熔融时对芯区和第1包层的影响；石英粉和石英薄套管2组成第3包层。
本发明实施例中的光纤预制棒制造的低损耗单模光纤其包层直径为80微米或125微米。可在单模光纤外围涂上涂覆材料，涂层直径为200微米或245微米。
采用本发明实施例中的光纤预制棒制造低损耗单模光纤，可实现直径达300mm以上单模光纤预制棒的在线拉制，拉制速度可达到3300m/min，同时具有优良的衰减性能，在1550nm波长的衰减最小可达0.180dBdB/km。
本发明实施例还公开了一种采用用于制造单模光纤的光纤预制棒制造单模光纤的方法：将光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间4填充石英粉的同时进行光纤拉制。
本发明实施例直接将芯棒1和石英薄套管2的组合放置在拉丝塔上拉制，通过在拉丝过程中在芯棒1和石英薄套管2之间填充石英粉的形式在光纤拉制的同时形成光纤包层，省去光纤预制棒制造工艺中的包层的制造过程，提升光纤制造效率；同时，在芯棒1和石英粉之间设计有隔离石英管，有效避免石英粉熔融成包层后对芯棒1造成干扰，影响光纤的衰减等性能指标。
光纤预制棒还包括尾管6，尾管6包括尾棒61，套设于尾棒61外的小尾管62、套设于小尾管62外的大尾管63及设于尾棒61、小尾管62、大尾管63末端的密封塞64，尾棒61一端连接芯棒1，另一端连接密封塞64，小尾管62一端的开口密封连接石英隔离管3，另一端的开口密封连接密封塞64，大尾管63一端的开口密封连接石英薄套管2，另一端的开口密封连接密封塞64；
大尾管63、小尾管62及密封塞64之间的空隙与石英粉填充空间4相连通并共同形成第二区间8；
密封塞64上设有和外抽气口66，外抽气口66与第二区间8相连通；
将光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间4填充石英粉的同时通过外抽气口66向外抽气使第二区间8的气压达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。
石英隔离管3与芯棒1之间的间隙形成芯棒间隙5；芯棒间隙5为0.5mm～1.5mm。小尾管62、尾棒61及密封塞64之间的空隙与芯棒间隙5相连通并共同形成第一区间7；密封塞64上设有内抽气口65，内抽气口65与第一区间7相连通；
将光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间4填充石英粉的同时分别通过外抽气口66和内抽气口65向外抽气使第二区间8和第一区间7的气压分别达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。第二区间8的用户预设的气压值为20-500pa。第一区间7的用户预设的气压值为100-1000pa。
光纤预制棒还包括密封旋转盖9和设于密封旋转盖9上的石英粉填充管10，密封旋转盖9套设于大尾管63外侧且可绕大尾管63旋转，密封旋转盖9与尾管6之间密封旋转连接；密封旋转盖9上设有供石英粉填充管10穿过的开孔91，石英粉填充管10的外壁与开孔91之间密封接触，大尾管63上设有供石英粉填充管10穿过的圆环型开口67，石英粉填充管10一端开口于密封旋转盖9上，另一端依次穿过开孔91及圆环型开口67并开口于石英粉填充空间4中；通过石英粉填充管10向石英粉填充空间4填充石英粉。光纤预制棒包括两根石英粉填充管10，两石英粉填充管10对称设置于密封旋转盖9上，从而实现两根石英粉填充管10绕芯棒1进行圆周转动，向石英粉填充空间4均匀填充石英粉。
本发明实施例的光纤预制棒末端设有组合式的尾管6，小尾管62、尾棒61及密封塞64之间的空隙与芯棒间隙5相连通并共同形成第一区间7；大尾管63、小尾管62及密封塞64之间的空隙与石英粉填充空间4相连通并共同形成第二区间8；对第一区间7和第二区间8分别抽气进行气压控制，从而实现石英隔离管3与芯棒1、石英隔离管3与石英粉在高温熔融下的良好实心熔融以及石英粉和石英薄套管2在高温熔融下的良好实心熔融。
采用上述方式，分别进行多个实施例的光纤拉制，制成的光纤的相关性能指标如表1所示：
表1各类型光纤的实施例
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种采用光纤预制棒制造单模光纤的方法，其特征在于：
所述光纤预制棒包括芯棒(1)、套设在芯棒(1)外的石英薄套管(2)及套设于芯棒(1)与石英薄套管(2)之间的石英隔离管(3)；所述石英隔离管(3)和石英薄套管(2)之间的间隙形成石英粉填充空间(4)；
所述光纤预制棒还包括尾管(6)，所述尾管(6)包括尾棒(61)、套设于尾棒(61)外的小尾管(62)、套设于小尾管(62)外的大尾管(63)及设于尾棒(61)、小尾管(62)、大尾管(63)末端的密封塞(64)，所述尾棒(61)一端连接所述芯棒(1)，另一端连接所述密封塞(64)，所述小尾管(62)一端的开口密封连接所述石英隔离管(3)，另一端的开口密封连接所述密封塞(64)，所述大尾管(63)一端的开口密封连接所述石英薄套管(2)，另一端的开口密封连接所述密封塞(64)；
所述大尾管(63)、小尾管(62)及密封塞(64)之间的空隙与石英粉填充空间(4)相连通并共同形成第二区间(8)；
所述密封塞(64)上设有外抽气口(66)，所述外抽气口(66)与所述第二区间(8)相连通；
所述石英隔离管(3)与所述芯棒(1)之间的间隙形成芯棒间隙(5)；所述小尾管(62)、尾棒(61)及密封塞(64)之间的空隙与芯棒间隙(5)相连通并共同形成第一区间(7)；所述密封塞(64)上设有内抽气口(65)，所述内抽气口(65)与所述第一区间(7)相连通；
所述光纤预制棒还包括密封旋转盖(9)和石英粉填充管(10)，所述密封旋转盖(9)套设于所述大尾管(63)外侧且可绕所述大尾管(63)旋转，所述密封旋转盖(9)与所述尾管(6)之间密封旋转连接；所述密封旋转盖(9)上设有供所述石英粉填充管(10)穿过的开孔(91)，所述石英粉填充管(10)的外壁与所述开孔(91)之间密封接触，所述大尾管(63)上设有供所述石英粉填充管(10)穿过的圆环型开口(67)，所述石英粉填充管(10)一端开口于所述密封旋转盖(9)上，另一端依次穿过所述开孔(91)及所述圆环型开口(67)并开口于所述石英粉填充空间(4)中；
将所述光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间(4)填充石英粉的同时进行光纤拉制。
2.如权利要求1所述的一种制造单模光纤的方法，其特征在于：
所述光纤预制棒还包括尾管(6)，所述尾管(6)包括尾棒(61)，套设于尾棒(61)外的小尾管(62)、套设于小尾管(62)外的大尾管(63)及设于尾棒(61)、小尾管(62)、大尾管(63)末端的密封塞(64)，所述尾棒(61)一端连接所述芯棒(1)，另一端连接所述密封塞(64)，所述小尾管(62)一端的开口密封连接所述石英隔离管(3)，另一端的开口密封连接所述密封塞(64)，所述大尾管(63)一端的开口密封连接所述石英薄套管(2)，另一端的开口密封连接所述密封塞(64)；
所述大尾管(63)、小尾管(62)及密封塞(64)之间的空隙与石英粉填充空间(4)相连通并共同形成第二区间(8)；
所述密封塞(64)上设有和外抽气口(66)，所述外抽气口(66)与所述第二区间(8)相连通；
将所述光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间(4)填充石英粉的同时通过外抽气口(66)向外抽气使第二区间(8)的气压达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。
3.如权利要求2所述的一种制造单模光纤的方法，其特征在于：所述石英隔离管(3)与所述芯棒(1)之间的间隙形成芯棒间隙(5)；所述小尾管(62)、尾棒(61)及密封塞(64)之间的空隙与芯棒间隙(5)相连通并共同形成第一区间(7)；所述密封塞(64)上设有内抽气口(65)，所述内抽气口(65)与所述第一区间(7)相连通；
将所述光纤预制棒固定于拉丝塔上，向石英粉填充空间(4)填充石英粉的同时分别通过所述外抽气口(66)和内抽气口(65)向外抽气使第二区间(8)和第一区间(7)的气压分别达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。
4.如权利要求3所述的一种制造单模光纤的方法，其特征在于：所述光纤预制棒还包括密封旋转盖(9)和设于所述密封旋转盖(9)上的石英粉填充管(10)，所述密封旋转盖(9)套设于所述大尾管(63)外侧且可绕所述大尾管(63)旋转，所述密封旋转盖(9)与所述尾管(6)之间密封旋转连接；所述密封旋转盖(9)上设有供所述石英粉填充管(10)穿过的开孔(91)，所述石英粉填充管(10)的外壁与所述开孔(91)之间密封接触，所述大尾管(63)上设有供所述石英粉填充管(10)穿过的圆环型开口(67)，所述石英粉填充管(10)一端开口于所述密封旋转盖(9)上，另一端依次穿过所述开孔(91)及所述圆环型开口(67)并开口于所述石英粉填充空间(4)中；通过所述石英粉填充管(10)向石英粉填充空间(4)填充石英粉。
5.如权利要求1所述的一种制造单模光纤的方法，其特征在于：所述光纤预制棒包括两根石英粉填充管(10)，两所述石英粉填充管(10)对称设置于所述密封旋转盖(9)上。
6.如权利要求1所述的一种制造单模光纤的方法，其特征在于：所述石英薄套管(2)和所述石英隔离管(3)均由高纯二氧化硅组成。
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