CN108840560A - 一种毛细管插芯光纤拉丝仪 - Google Patents

Abstract

本发明述及一种毛细管插芯光纤拉丝仪，用于熔融拉制多基质结构的光纤，包括一根毛细管，两个夹具，两个牵引滚轮，一个微火炬，一个温度及视频监控系统，一个主控制器；插入芯棒插芯的毛细管置于两个夹具内，利用微火炬进行加热使其熔融成为一体的光纤，再经由牵引滚轮引出形成连续熔融拉丝的状态。主控制器综合温度及视频监控系统的输入信号，与预设的光纤结构参数相比较，实时对微火炬的电磁阀流量、牵引滚轮的速度进行调控，从而影响和改变微火炬热区温度、光纤的熔融状态等参数。本发明相较于传统光纤拉丝系统而言，具有结构简单，操作灵活的特点。

Description

一种毛细管插芯光纤拉丝仪

技术领域

本发明述及一种毛细管插芯光纤拉丝仪，属光电技术领域。

背景技术

光纤在各行各业的广泛应用推动了光纤制备工艺技术的不断发展以适应在光纤功能性、传输性、结构性等特性的需求。而依赖常规通信光纤的制备技术很难实现具有特殊结构或功能的光纤，例如，利用稀土材料进行掺杂的荧光光纤，由于需要对稀土离子掺杂浓度的精确控制，工业级的光纤预制棒制备设备的成本昂贵。目前，制作光纤的工艺主要有两种：

(1)棒-纤法。先利用光纤预制棒制备设备将所需的光纤包层、芯层材料沉积到石英基管内，然后高温熔融收缩成实心的光纤预制棒，这即为光纤预制棒工艺过程；将光纤预制棒放入石墨拉丝塔中进行拉丝，即为预制棒成纤工艺过程。设备控制复杂，且工艺流程和环境要求高。

(2)直接生长法。以单晶光纤为例，通过激光加热基座法，以激光束为加热源将原料熔融后沿籽晶向上提拉生长出单晶光纤。这种方法制备的单晶光纤性能稳定，但受制于单晶生长的温度、速度要求，单晶光纤长度受限。同时，这种方法制备的单晶光纤没有石英包层结构，影响了光纤的传输特性。为了解决这个问题，有研究者提出了一种激光加热的套管法，同样利用激光束作为热源，不同的是没有包层的单晶光纤作为芯棒插入石英套管内，这样就可以实现石英包层的晶体芯光纤结构。但这种方法对激光束的圆对称性要求极高，光纤的圆对称性较差，也会影响光纤的芯包层间的传输等特性。

因此，需要一种小型化的光纤制备系统，可以方便、灵活的制备出石英包层的多基质材料的光纤。

发明内容：

本发明的目的在于解决光纤制备过程中的复杂工艺所带来的上述不足，提出一种毛细管插芯光纤拉丝仪。该装置结构小巧、操作简单、工作稳定，可以结合多元素掺杂的多基质芯棒材料，如多稀土元素共掺的晶体基质、玻璃基质、石英基质、粉末等，利用毛细管作为光纤包层结构制备光纤。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种毛细管插芯光纤拉丝仪，用于熔融拉制多基质结构的光纤，包括一根毛细管，两个夹具，两个牵引滚轮，一个微火炬，一个温度及视频监控系统，一个主控制器；所述毛细管为中空结构，内部插入经研磨和抛光处理的芯棒插芯，所述毛细管置于两个夹具上，两个牵引滚轮置于毛细管的一端，用于引出形成连续熔融拉丝状态的光纤，所述微火炬置于毛细管的底部进行加热，所述温度及视频监控系统对毛细管的加热区域进行温度检测和形貌检测；所述牵引滚轮，微火炬，温度及视频监控系统均与主控制器连接，所述主控制器在毛细管光纤熔融拉制过程中进行实时的反馈和控制。

所述毛细管材质为石英、光学玻璃这些作为光纤外包层且满足波导传输条件的材料，所述芯棒插芯为掺杂稀土离子及其他化学元素的石英、晶体、玻璃这些满足纤芯层波导传输、传感条件的材料。

微火炬可采用氢氧焰、天然气及其他可燃气体作为加热源。

本发明的工作原理为：

插入芯棒插芯的毛细管置于两个夹具内，利用微火炬进行加热使其熔融成为一体的光纤，再经由牵引滚轮引出，形成连续熔融拉丝的状态。主控制器综合温度及视频监控系统的输入信号，与预设的光纤结构参数相比较，实时对微火炬的电磁阀流量、牵引滚轮的速度进行调控，从而影响和改变微火炬热区温度、光纤的熔融状态等参数。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

(1)可靠性高，操作简单；

(2)工作稳定，易于对光纤熔融区域进行检测和控制；

(3)系统简单，能够方便的制作毛细管基质的光纤。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构框图。

图2是本发明一个实施例的毛细管结构示意图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例并结合附图说明如下：

参见图1，一种毛细管插芯光纤拉丝仪，用于熔融拉制多基质结构的光纤，包括一根毛细管1，两个夹具3，两个牵引滚轮4，一个微火炬5，一个温度及视频监控系统6，一个主控制器7；所述毛细管1为中空结构，内部插入经研磨和抛光处理的芯棒插芯2，所述毛细管1置于两个夹具3上，两个牵引滚轮4置于毛细管1的一端，用于引出形成连续熔融拉丝状态的光纤，所述微火炬5置于毛细管1的底部进行加热，所述温度及视频监控系统6对毛细管1的加热区域进行温度检测和形貌检测；所述牵引滚轮4，微火炬5，温度及视频监控系统 6均与主控制器7连接，所述主控制器7在毛细管光纤熔融拉制过程中进行实时的反馈和控制。

所述毛细管1材质为石英、光学玻璃这些作为光纤外包层且满足波导传输条件的材料，所述芯棒插芯2为掺杂稀土离子及其他化学元素的石英、晶体、玻璃这些满足纤芯层波导传输、传感条件的材料。微火炬5可采用氢氧焰、天然气及其他可燃气体作为加热源。

本发明装置的使用过程如下：

毛细管1插入两个夹具3和两个牵引滚轮4中进行固定；微火炬5对毛细管1进行熔融；主控制器7根据温度及视频监控系统6输入的监测信号与设定的光纤形貌参数进行对比，对微火炬5的可燃气体流量进行调控进而控制熔融热区的温度，在采集的视频图像信号达到光纤形貌参数要求时，牵引滚轮4拉出光纤。

Claims (2)

1.一种毛细管插芯光纤拉丝仪，用于熔融拉制多基质结构的光纤，其特征在于，包括一根毛细管（1），两个夹具（3），两个牵引滚轮（4），一个微火炬（5），一个温度及视频监控系统（6），一个主控制器（7）；所述毛细管（1）为中空结构，内部插入经研磨和抛光处理的芯棒插芯（2），所述毛细管（1）置于两个夹具（3）上，两个牵引滚轮（4）置于毛细管（1）的一端，用于引出形成连续熔融拉丝状态的光纤，所述微火炬（5）置于毛细管（1）的底部进行加热，所述温度及视频监控系统（6）对毛细管（1）的加热区域进行温度检测和形貌检测；所述牵引滚轮（4），微火炬（5），温度及视频监控系统（6）均与主控制器（7）连接，所述主控制器（7）在毛细管光纤熔融拉制过程中进行实时的反馈和控制。

2.根据权利要求1所述的毛细管插芯光纤拉丝仪，其特征在于，所述毛细管（1）材质为石英、光学玻璃这些作为光纤外包层且满足波导传输条件的材料，所述芯棒插芯（2）为掺杂稀土离子及其他化学元素的石英、晶体、玻璃这些满足纤芯层波导传输、传感条件的材料。