CN107459254A - 超稳定低偏振模色散光纤及其生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超稳定低偏振模色散光纤及其生产设备，生产设备包括拉丝炉、位于所述拉丝炉下游的搓扭装置，所述拉丝炉包括炉体、设于所述炉体内用于套设在预制棒上的中心管、设于所述中心管下端部内且套设在预制棒上的马弗管、位于所述炉体下方且与所述炉体相连通的附加管，且所述马弗管的下端口上还设有与所述马弗管相连通的马弗保温管，所述马弗保温管位于所述附加管内；结合上述拉丝炉和搓扭装置能使光纤涂层直径更均匀，使得裸光纤受到的应力更小，光纤的1625衰减更低，且1550衰减也大大减小。

Description

超稳定低偏振模色散光纤及其生产设备

技术领域

本发明涉及光纤及光纤生产设备，特别涉及一种超稳定低偏振模色散光纤及其生产设备。

背景技术

随着光通信信息技术的快速发展，高速传输系统的传输速度已经达到了Tbit/s级别所以在核心网10Gbit/s以上的高速、超长距离传输等发展方面PMD已经越来越受到重视。为了减小单模光纤的PMD对通信系统的影响，可以在通信系统中对单模光纤的PMD进行补偿，但因光纤的PMD是个随机变量，这就大大提高了补偿器技术的复杂性及其成本。另一种方法则是从源头控制使用超稳定低偏振模色散单模光纤。源头控制PMD就要对拉丝技术稳定优越性进行严格要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种超稳定低偏振模色散光纤及其生产设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超稳定低偏振模色散光纤生产设备，其包括拉丝炉、位于所述拉丝炉下游的搓扭装置，所述拉丝炉包括炉体、设于所述炉体内用于套设在预制棒上的中心管、设于所述中心管下端部内且套设在预制棒上的马弗管、位于所述炉体下方且与所述炉体相连通的附加管，所述马弗管下端口与所述炉体的下端盖的内侧壁的高度差为[-40,10]cm，且所述马弗管的下端口上还设有与所述马弗管相连通的马弗保温管，所述马弗保温管位于所述附加管内；

所述搓扭装置包括中安装台、安装于所述中安装台上且能在中安装台上沿前/后/左/右方向上移动的中移动平台、安装于所述中移动平台上的搓扭轮、用于安装所述搓扭轮的摆臂以及带动所述摆臂摆动的驱动机构，搓扭轮转动连接于摆臂上，所述搓扭轮摆动轴线同时垂直于未歪曲时的光纤和搓扭轮的转动轴线。

优化的，搓扭装置包括安装架，所述安装架竖直设置且其侧面具有水平设置的安装台，安装台有三个由上至下依次为上安装台、所述中安装台、下安装台，所述上安装台、所述中安装台、所述下安装台上均开设有供光纤经过的通孔。

优化的，搓扭装置还包括固定导轮组件，所述固定导轮组件有两个，分别位于上、下安装台上，每个所述固定导轮组件包括能在前/后/左/右方向上移动的侧移动平台、转动连接于所述侧移动平台上的固定导轮。

优化的，所述马弗管下端口与所述炉体的下端盖的内侧壁齐平。

优化的，所述马弗保温管的内壁的直径由下至上逐渐增加。

优化的，所述马弗管下端口与所述炉体的下端盖的内侧壁的高度差为[-40,10]cm。

本发明还提供了一种超稳定低偏振模色散光纤，所述光纤通过上述所述的超稳定低偏振模色散光纤生产设备生产获得。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：由于单轮搓扭对光纤没有伤害所以光纤在拉丝过程中断纤次数减少，另外因为光纤不会在搓扭过程中受伤，所以也大大提高了光纤的强度，筛选断纤次数有明显减少，光纤的合格率及满盘率明显升高，有利于提高光纤的产质量；由于拉丝炉是使用石墨电阻炉整个加热器上电阻值相对均匀，从而使得整个加热器线圈上产生了较为均匀的纵向、横向的温度分布并且炉体内混有一定量热传导系数更高相对分子质量更小的氦气作为热传导工艺气使得炉体内温场更好，减小了熔融、变径、成型区域内的应力，从而有效降低了预制棒表面的微裂纹浓度。对二氧化硅分子破坏较小，再加上单轮搓扭能够有效降低搓扭对于光纤涂层的伤害，故能够有效提升涂层对于光纤的保护程度，所以光纤在拉伸实验，动态疲劳测试实验中光纤力学性能明显好于普通光纤；由于单轮搓扭上下都有定位轮，光纤抖动较小，涂层直径更稳定、更均匀，减小涂层直径的波动，由于光纤涂层直径更均匀，使得裸光纤受到的测向应力更小，光纤的1625衰减更低，且1550衰减也大大减小。

附图说明

附图1为本发明中拉丝炉的结构示意图；

附图2为本发明中搓扭装置的结构示意图；

附图3为本发明中搓扭装置的驱动装置(未显示固定台)的主视图；

附图4为本发明中搓扭装置的驱动装置的俯视图；

附图5为本发明中光纤的PMD正态分布如图；

附图6、7、8为本发明中搓扭轮摆动位置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

本超稳定低偏振模色散光纤生产设备包括拉丝炉、位于所述拉丝炉下游的搓扭装置。

如图1所示，所述拉丝炉包括炉体23、设于炉体23内的保温层24和加热器25设于所述炉体23内用于套设在预制棒0上的中心管21、设于所述中心管21下端部内且套设在预制棒0上的马弗管22、位于所述炉体23下方且与所述炉体23相连通的附加管26、支架29以及与所述附加管26连通的退火管28，炉体23内通入氦气和氩气混合气体，氦气占混合气体的浓度比为5％～20％，最佳取10％。所述马弗管22下端口与所述炉体23的下端盖的内侧壁的高度差为[-40,10]cm，即马弗管22下端口最高比所述炉体23的下端盖的内侧壁高10cm，马弗管22下端口最低比所述炉体23的下端盖的内侧壁低40cm，在本实施例中，所述马弗管22下端口与所述炉体23的下端盖的内侧壁齐平，且所述马弗管22的下端口上还设有与所述马弗管22相连通的马弗保温管27，所述马弗保温管27位于所述附加管26内；所述马弗保温管27呈锥形或圆柱状，当其为锥形时，其内壁的直径由下至上逐渐增加，最佳情况为由下至上从15mm增至25mm。

如图2、3、4所示，搓扭装置包括安装架，其竖着设置，其侧面具有水平设置的安装台，安装台有三个由上至下依次为上安装台、中安装台、下安装台，所述上安装台、中安装台、下安装台上均开设有供光纤经过的通孔；搓扭组件，其包括安装于所述安装平台上能安装平台上在前/后/左/右方向上移动的中移动平台2、安装于所述中移动平台2上的摆臂12、转动连接于所述摆臂12上且被光纤移动时带动转动的搓扭轮3、带动摆臂12摆动的驱动机构；固定导轮组件，所述固定导轮组件有两个，分别位于上、下安装台上，每个所述固定导轮组件包括能在前/后/左/右方向上移动的侧移动平台6、转动连接于于所述侧移动平台6上的固定导轮1；所述固定导轮1的环形侧面上开设有V型槽，搓扭时，所述光纤位于V型槽内。

为实现全面搓扭，所述中移动平台2上设有驱动机构，所述驱动机构包括固定于所述中移动平台上的固定台7，所述摆臂转轴14转动连接于所述固定台7上，所述摆臂12具有与其转轴相垂直的延伸臂13，所述延伸臂13端部转动连接有转动滚轮16，所述转动滚轮16的转动轴线与所述延伸臂13共轴，所述转动滚轮16下方设有转动连接于所述中移动平台2上的驱动滚轮15，所述驱动滚轮15的上端面为斜面且与所述转动滚轮16相抵紧，所述驱动滚轮15由电机带动做顺时针和逆时针的交替转动，且其转动轴线与所述转动滚轮16的轴线相垂直。

首先通过两个侧移动平台6来调整两个固定导轮1的位置，使光纤在固定导轮1的V型槽内经过，目的是确保光纤准值，并且确保光纤准值不因搓扭轮3的做工而受到影响；然后通过中移动平台2来调整搓扭轮3的位置，使光纤在搓扭轮3的V型槽内经过，并且将光纤顶离原位置2mm～10mm，再校准中移动平台2的水平位置；如图6、7、8所示，通过控制部分8设定搓扭轮3以圆心点4为中心左右摆动的角度/摆动速度(即搓扭轮摆动轴线同时垂直于未歪曲时的光纤和搓扭轮的转动轴线)，摆动速度可随光纤拉丝速度的变化而变化。具体摆动角度与摆动速度及速度的变化按工艺要求设定，确保光纤可产生有效的扭转，以达到优化光纤偏振模色散指标的目的。

上述中移动平台2和侧移动平台6都可以通过上下位设置同时相垂直的丝杆机构实现，由于是现有技术，在此不做赘述。

上述拉丝炉具有以下优点：

1.电阻加热由于电阻拉丝炉加热是通过向石墨加热器线圈内通入高电流的直流电产生欧姆热进行加热。该过程中，通过使用材质均匀的高品质石墨，可以保障整个加热线圈上电阻值的相对均匀，从而使得整个加热器线圈上产生了较为均匀的纵向、横向的温度分布。在电阻炉中，中心管用于自加热器传导热量至预制棒，由于石墨有较为优良的导热性能，在该次传导的过程中也能够对温度场的分布进行二次均匀化。此外，电阻炉中常常需要安装较厚且经过烧结的石墨硬毡保温层，该保温层能够有效约束温场的辐射泄露从而保障温场的均匀性。通入氦气氩气混合气使得炉内温场更加均匀光纤受到的气流扰动更小，选择向炉体内通入10％的氦气。由于氦气的热传导系数是氩气的8.6倍会使炉体内温场更加均匀，并且其质量较轻同样流速的情况下单个分子对熔融态的预制棒冲量较小使得炉体内气流扰动较小。温场均匀会体现在光纤整体波动偏小，包层不圆度较好，生产出的光纤整体波动较小圆度更好，从而使得光纤偏振模色散更加偏小、更加稳定。

上述搓扭轮具有以下优点：

1.单轮搓扭不会对光纤造成伤害，双轮搓扭会对光纤造成挤压，光纤受损的概率加大，在固化不是很充分的情况下双轮搓扭更容易伤害光纤。

2.由于单轮搓扭对光纤没有伤害所以光纤在拉丝过程中断纤次数减少。另外因为光纤不会在搓扭过程中受伤，所以也大大提高了光纤的强度，筛选断纤次数有明显减少，光纤的合格率及满盘率明显升高，有利于提高光纤的产质量。

3.由于单轮搓扭上下都有定位轮，光纤抖动较小，涂层直径更稳定、更均匀，减小涂层直径的波动，如图5所示。

光纤通过同时具有拉丝炉以及搓扭装置的超稳定低偏振模色散光纤生产设备生产获得的光纤具有以下优点：

1.通过光纤单轮搓扭使得光纤在拉丝炉内熔融时产生转动结合附加管延长的温场使椭圆朝向改变(光纤不可能是绝对的圆)来减小偏振模色散。

2.两者都可以减小偏振模色散，一种是使圆度更好，一种是改变椭圆朝向，两者结合才能使得偏振模色散又小又稳定，同时又起到双重保险的效果，保证偏振模色散的良好性能。

3.由于拉丝炉内温场好，再加上单轮搓扭不伤及光纤，所以光纤在拉伸实验，动态疲劳测试实验中光纤力学性能明显好于普通光纤。

4.获得的光纤涂层直径更均匀，使得裸光纤受到的应力更小，光纤的1625衰减更低，甚至1550衰减也有所减小。现有工艺中1625衰减只能控制在0.20～0.214dB/km之间，1550衰减只能控制在0.188～0.206dB/km；而通过本设备生产获得的光纤的1625衰减能达到0.190dB/km，1550衰减能达到0.183dB/km。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超稳定低偏振模色散光纤生产设备，其包括拉丝炉、位于所述拉丝炉下游的搓扭装置，所述拉丝炉包括炉体、设于所述炉体内用于套设在预制棒上的中心管、设于所述中心管下端部内且套设在预制棒上的马弗管、位于所述炉体下方且与所述炉体相连通的附加管，其特征在于：

所述马弗管的下端口上还设有与所述马弗管相连通的马弗保温管，所述马弗保温管位于所述附加管内；

所述搓扭装置包括中安装台、安装于所述中安装台上且能在中安装台上沿前/后/左/右方向上移动的中移动平台、安装于所述中移动平台上的搓扭轮、用于安装所述搓扭轮的摆臂以及带动所述摆臂摆动的驱动机构，搓扭轮转动连接于摆臂上，所述搓扭轮摆动轴线同时垂直于未歪曲时的光纤和搓扭轮的转动轴线。

2.根据权利要求1所述的超稳定低偏振模色散光纤生产设备，其特征在于：搓扭装置包括安装架，所述安装架竖直设置且其侧面具有水平设置的安装台，安装台有三个由上至下依次为上安装台、所述中安装台、下安装台，所述上安装台、所述中安装台、所述下安装台上均开设有供光纤经过的通孔。

3.根据权利要求1所述的超稳定低偏振模色散光纤生产设备，其特征在于：搓扭装置还包括固定导轮组件，所述固定导轮组件有两个，分别位于上、下安装台上，每个所述固定导轮组件包括能在前/后/左/右方向上移动的侧移动平台、转动连接于所述侧移动平台上的固定导轮。

4.根据权利要求1所述的超稳定低偏振模色散光纤生产设备，其特征在于：所述马弗管下端口与所述炉体的下端盖的内侧壁齐平。

5.根据权利要求1所述的超稳定低偏振模色散光纤生产设备，其特征在于：所述马弗保温管的内壁的直径由下至上逐渐增加。

6.根据权利要求1所述的超稳定低偏振模色散光纤生产设备，其特征在于：所述马弗管下端口与所述炉体的下端盖的内侧壁的高度差为[-40,10]cm。

7.一种超稳定低偏振模色散光纤，其特征在于：所述光纤通过权利要求1～6中任一所述的超稳定低偏振模色散光纤生产设备生产获得。