CN109748492B - 一种掺杂光纤外包层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺杂光纤外包层的制备方法,包括以下步骤:1)将沉积管与首管熔融对接,并杂质;2)将芯棒的一端沿芯棒长度方向开设凹槽,将芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管内,加热使得抽负压连接管与芯棒熔融固定;3)将芯棒无凹槽的一端朝首管方向伸入沉积管,加热沉积管管口,使得抽负压连接管与沉积管密封连接;4)将沉积管抽成负压,喷灯由首管向抽负压连接管方向移动,将沉积管与芯棒加热融合在一起。通过在芯棒一端开设凹槽,抽空气时,凹槽起到关键作用,芯棒与沉积管之间的空气通过凹槽进入抽负压连接管,这样沉积管内就变成了一个负压系统,从而保证沉积管和芯棒的可靠融合。
Description
本申请是申请日为2016年07月14日,申请号为201610561832.X,发明名称为“掺杂光纤外包层的制备方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及光纤预制棒制造领域,具体涉及掺杂光纤外包层的制备方法。
背景技术
为了降低光纤预制棒的芯包比,提高预制棒的拉丝长度,一般在光纤预制棒的芯棒制造完成以后,会利用MCVD设备在芯棒的外层增加一层外套管,作为此预制棒的外包层。
在利用MCVD设备增加光纤预制棒外包层的过程中,为了实现沉积管和芯棒结合面无气泡,杂质,我们需要保证沉积管和芯棒具有一定的洁净度,且在MCVD设备加热熔融预制棒的过程中,沉积管内部必须具有一定的负压值,以利于沉积管与芯棒的融合。
如图1所示,是现有的掺杂光纤外包层制造方法的示意图,其中101为喷灯,102为机床床身,103为右夹具,104为左夹具;光纤预制棒制作外包层的过程是把芯棒202及首管201固定在右夹具103处,芯棒202插入沉积管203内;喷灯101从芯棒右端开始加热,使芯棒202和沉积管203逐步熔融。其中,芯棒与首管熔接处为中空的锥形坡(由于芯棒202制作过程中喷灯起始位置温度较低,原料沉积较少,所以形成锥形坡),该锥形坡上制有通孔;沉积管203熔接有抽负压连接管204,抽负压连接管204固定在左夹具104上。
在现有制作掺杂光纤预制棒包层的方案中,锥形坡上的通孔用于将首管的管壁与沉积管结合使得其内外相通,以便抽真空,但是在锥形坡上开孔会出现多种问题,因为开孔位置处的应力特别大,其中一种严重的问题是锥形坡易开裂,这严重影响后续工序的进行。
发明内容
本发明针对上述问题,提出了一种掺杂光纤外包层的制备方法。
本发明采取的技术方案如下:
一种掺杂光纤外包层的制备方法,利用MCVD设备将光纤预制棒的沉积管与芯棒融合,包括以下步骤:
1)将沉积管与首管熔融对接,对沉积管进行杂质去除操作;
2)将芯棒的一端沿芯棒长度方向开设凹槽,将芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管内,用喷灯加热抽负压连接管,使得抽负压连接管与芯棒熔融固定,抽负压连接管内部空间通过凹槽与外部空间连通;
3)将芯棒无凹槽的一端朝首管方向伸入沉积管,直至抽负压连接管管口与沉积管管口相接,加热抽负压连接管与沉积管相接处,使抽负压连接管与沉积管熔融连接;
4)将沉积管抽成负压,喷灯由首管向抽负压连接管方向移动,将沉积管与芯棒加热融合在一起。
芯棒包层制作中,沉积管内必须要产生负压,沉积管与芯棒才能融合在一起,否则沉积管就会出现鼓泡、扭曲、变形等问题,通过在芯棒一端开设凹槽,抽空气时,凹槽起到关键作用,芯棒与沉积管之间的空气通过凹槽进入抽负压连接管,这样沉积管内就变成了一个负压系统,从而保证沉积管和芯棒的可靠融合;在芯棒上设置凹槽,相对于现有技术在锥形坡上开孔而言,不会出现开裂的问题。
步骤3)的目的是使沉积管与抽负压连接管形成一个密封系统,且步骤3)中所说的“抽负压连接管管口与沉积管管口相接”有两种情况,一种是抽负压连接管口端面与沉积管管口端面相互抵靠,另一种是抽负压管伸入沉积管若干距离,如5-30mm。
步骤2)中,抽负压连接管安装在MCVD设备的一个夹具上,在进行步骤3)时,直接在另一个夹具上安装步骤1)的干净的沉积管,这样芯棒可以直接伸入抛光干净的沉积管内,不会与外界空气接触,当加热沉积管管口,使得抽负压连接管与沉积管密封连接时,可以形成一个密封系统;本申请的这种制造方法都是在MCVD设备上进行的,无需其他配套设备,避免了在加工过程中芯棒与外界接触造成污染,提高了产品合格率。本发明操作相对简单,所需设备投入较少,适合大规模推广。
可选的,步骤1)中对沉积管进行杂质去除操作的方法如下:
将首管和抽负压连接管分别安装在MCVD设备的两个夹具上;
将抽负压连接管与沉积管熔融对接;
向沉积管内通入六氟化硫及氧气,并用喷灯对沉积管表面进行抛光以去除沉积管内壁及外表面杂质;
杂质去除完成后,加热抽负压连接管与沉积管的熔接处,使两者分开,沉积管冷却后用塑料膜包覆以隔绝空气。
加热分开抽负压连接管与沉积管时,抽负压连接管和沉积管对应的端口不能封死,沉积管冷却后用干净的塑料薄膜包好,能够防止沉积管与空气对流产生杂质。
现有工艺对沉积管内部进行除杂时,只用氧气进行抛光,没有用六氟化硫,本申请通过向沉积管内通入的六氟化硫能够对沉积管进行蚀刻,除杂效果大大提高,保证了沉积管的质量。
可选的,所述步骤2)中,芯棒上开设的凹槽有多个,且沿芯棒的周向均匀分布。
可选的,各凹槽的长度范围在30-80mm,宽度范围在2-6mm,深度范围在2-9mm。
可选的,所述步骤2)中,抽负压连接管与芯棒熔融固定后,对芯棒进行校直操作以及对芯棒进行杂质去除操作。
可选的,对芯棒进行杂质去除操作的方法如下:
将抽负压连接管和辅助棒分别安装在MCVD设备的两个夹具上;
将芯棒和辅助棒熔融对接;
对芯棒进行火焰抛光操作;
抛光完成后,加热芯棒与辅助棒的对接处,使芯棒和辅助棒熔融拉断。
可选的,在芯棒开设凹槽后利用酒精清洗去除芯棒表面的杂质;在对芯棒进行火焰抛光操作前,利用酒精清洗去除芯棒表面的杂质。
可选的,所述步骤2)中,芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管内的距离为20-70mm。
通过增加芯棒伸入抽负压连接管内的距离,提高掺杂光纤预制棒在包层熔融过程中的支撑硬度,从而避免预制棒的外径不均匀,弯曲等现象的产生。
可选的,步骤1)中,首管与沉积管熔接处形成一个直径小于首管与沉积管的锥形环;步骤3)中,芯棒伸入沉积管的一端位于首管与沉积管熔接处;步骤4)中,在将沉积管与芯棒加热融合在一起之前,对首管与沉积管熔接处采用喷灯进行加热。
可选的,步骤4)中,喷灯的氢气控制在100-170L/min,喷灯的移动速度控制在5-30mm/min,沉积管内的压力控制在-1.5torr至-0.1torr。
MCVD是管内沉积法,对原料的洁净度要求很高,如果MCVD设备首部抽真空会把原料管路污染,本申请利用MCVD设备尾部的排废系统进行抽真空,实现负压控制在-1.5torr至-0.1torr之间,一举二得,不会造成原料管路的污染,也不需要增加专门的抽真空设备。
本发明的有益效果是:通过在芯棒一端开设凹槽,抽空气时,凹槽起到关键作用,芯棒与沉积管之间的空气通过凹槽进入抽负压连接管,这样沉积管内就变成了一个负压系统,从而保证沉积管和芯棒的可靠融合;在芯棒上设置凹槽,相对于现有技术在锥形坡上开孔而言,不会出现开裂的问题。
附图说明:
图1是现有的掺杂光纤外包层制造方法的示意图;
图2是本发明掺杂光纤外包层的制备方法的流程图;
图3是步骤3)和步骤4)中抽负压连接管、沉积管、首管以及芯棒的示意图。
图中各附图标记为:
101、喷灯,102、机床床身,103、右夹具,104、左夹具,201、首管,202、芯棒,203、沉积管,204、抽负压连接管,205、凹槽。
具体实施方式:
下面结合各附图,对本发明做详细描述。
如图2和3所示,一种掺杂光纤外包层的制备方法,利用MCVD设备将光纤预制棒的沉积管与芯棒融合,包括以下步骤:
1)将沉积管203与首管201熔融对接,对沉积管203进行杂质去除操作;
2)将芯棒202的一端沿芯棒长度方向开设凹槽205,将芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管204内,用喷灯101加热抽负压连接管,使得抽负压连接管与芯棒熔融固定,抽负压连接管内部空间通过凹槽与外部空间连通;
3)将芯棒无凹槽的一端朝首管方向伸入沉积管,直至抽负压连接管管口与沉积管管口相接,加热抽负压连接管与沉积管相接处,使抽负压连接管与沉积管熔融连接;
4)将沉积管203抽成负压,喷灯101由首管向抽负压连接管方向移动,将沉积管203与芯棒202加热融合在一起。
芯棒包层制作中,沉积管内必须要产生负压,沉积管与芯棒才能融合在一起,否则沉积管就会出现鼓泡、扭曲、变形等问题,通过在芯棒一端开设凹槽,抽空气时,凹槽起到关键作用,芯棒与沉积管之间的空气通过凹槽进入抽负压连接管,这样沉积管内就变成了一个负压系统,从而保证沉积管和芯棒的可靠融合;在芯棒上设置凹槽,相对于现有技术在锥形坡上开孔而言,不会出现开裂的问题。
于本实施例中,为了保证抽负压连接管内部空间通过凹槽与外部空间连通,凹槽一端延伸至芯棒端面;芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管时,凹槽有一部分位于抽负压连接管外部;在抽负压连接管与芯棒熔融固定时,要防止凹槽完全封死。
步骤3)的目的是使沉积管与抽负压连接管形成一个密封系统,且步骤3)中所说的“抽负压连接管管口与沉积管管口相接”有两种情况,一种是抽负压连接管口端面与沉积管管口端面相互抵靠,另一种是抽负压管伸入沉积管若干距离,如5-30cm。
步骤2)中,抽负压连接管安装在MCVD设备的一个夹具上,在进行步骤3)时,直接在另一个夹具上安装步骤1)的干净的沉积管,这样芯棒可以直接伸入抛光干净的沉积管内,不会与外界空气接触,当加热沉积管管口,使得抽负压连接管与沉积管密封连接时,可以形成一个密封系统。
于本实施例中,MCVD设备的两个夹具分别为左夹具和右夹具,步骤1)中,将沉积管安装在左夹具上,将首管安装在右夹具上,步骤1)中对沉积管进行杂质去除操作的方法如下:
左夹具松开,将抽负压连接管安装在左夹具上;
将抽负压连接管与沉积管熔融对接;
向沉积管内通入六氟化硫及氧气,并用喷灯对沉积管表面进行抛光以去除沉积管内壁及外表面杂质;
杂质去除完成后,加热抽负压连接管与沉积管的熔接处,使两者分开,沉积管冷却后用塑料膜包覆以隔绝空气。
加热分开抽负压连接管与沉积管时,抽负压连接管和沉积管对应的端口不能封死,为了防止管口封住,沉积管内必须把压力达到3-8torr,沉积管冷却后用干净的塑料薄膜包好,能够防止沉积管与空气对流产生杂质。
于本实施例中,向沉积管内通入的六氟化硫控制在100-300mL/min,通入的氧气控制在500-1500mL/min,这样能保证沉积管内压力大于1.0-2.0torr。用喷灯对沉积管进行抛光时,喷灯氢气控制在80-150L/min,喷灯的移动速度控制在100-180mm/min,使沉积管表面温度达到1900-2200C°。现有工艺对沉积管内部进行除杂时,只用氧气进行抛光,没有用六氟化硫,本实施例通过向沉积管内通入的六氟化硫能够对沉积管进行蚀刻,除杂效果大大提高,保证了沉积管的质量。
步骤2)中,芯棒上开设的凹槽有多个,且沿芯棒的周向均匀分布,凹槽的长度范围在30-80mm,宽度范围在2-6mm,深度范围在2-9mm,于本实施例中,芯棒的直径为14-25mmmm,凹槽的数量为2-4条,在开设凹槽时,把芯棒一端竖直45°在高速运转切割机金属刀片上割凹槽,如果刀片较薄,如1mm厚,芯棒要并列多切割几刀才能到达2-6mm宽,且芯棒开设凹槽后,对芯棒进行清理操作。于实际运用时,根据芯棒的直径来确定凹槽的数量以及凹槽的尺寸,并不限于本实施例的数据。
于本实施例中,步骤2)中,抽负压连接管与芯棒熔融固定后,对芯棒进行校直操作以及对芯棒进行杂质去除操作,对芯棒进行杂质去除操作的方法如下:
将抽负压连接管和辅助棒分别安装在MCVD设备的两个夹具上;
将芯棒和辅助棒熔融对接;
对芯棒进行火焰抛光操作;
抛光完成后,加热芯棒与辅助棒的对接处,使芯棒和辅助棒熔融拉断。
于本实施例中,辅助棒与芯棒在高温2000-2350C°熔融对接;芯棒进行火焰抛光操作时,喷灯氢气控制在110-180L/min,喷灯的移动速度为50-90mm/min,芯棒的表面温度达到2100-2350C°;芯棒彻底抛光干净后,将辅助棒与芯棒熔接处加热至2000-2350C°后分切开。
于本实施例中,在芯棒开设凹槽后利用酒精清洗去除芯棒表面的杂质;在对芯棒进行火焰抛光操作前,利用酒精清洗去除芯棒表面的杂质。
于本实施例中,步骤2)中,芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管内的距离为20-70mm。通过增加芯棒伸入抽负压连接管内的距离,提高掺杂光纤预制棒在包层熔融过程中的支撑硬度,从而避免预制棒的外径不均匀,弯曲等现象的产生。
于本实施例中,步骤1)中,首管与沉积管熔接处形成一个直径小于首管与沉积管的锥形环;步骤3)中,芯棒伸入沉积管的一端位于首管与沉积管熔接处;步骤4)中,在将沉积管与芯棒加热融合在一起之前,对首管与沉积管熔接处采用喷灯进行加热。
于本实施例中,步骤4)中,喷灯的氢气控制在100-170L/min,喷灯的移动速度控制在5-30mm/min,沉积管内的压力控制在-1.5torr至-0.1torr。MCVD是管内沉积法,对原料的洁净度要求很高,而如果设备首部抽真空会把原料管路污染,本实施例利用MCVD设备尾部的排废系统进行抽真空,实现负压控制在-1.5torr至-0.1torr之间,一举二得,不会造成原料管路的污染,也不需要增加专门的抽真空设备。
如图3所示,在进行步骤4)时,MCVD设备尾部抽风系统开始抽真空,整个管子(抽负压连接管、沉积管以及首管)内就变成负压系统,喷灯大火在首管201与沉积管203连接处高温烧结,喷灯101在加温当中,不管是沉积管203还是首管201都会慢慢缩细,直到和管内芯棒202熔融粘结,喷灯火焰左边,沉积管203与芯棒202之间产生一个界面,且喷灯101火焰在沉积管203与芯棒202之间产生的界面后面缓慢向设备左边移动,直到沉积管203与芯棒202完全融合在一起没有缝隙为止。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此即限制本发明的专利保护范围,凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种掺杂光纤外包层的制备方法,用于将光纤预制棒的沉积管与芯棒融合,其特征在于,包括以下步骤:
1)将沉积管与首管熔融对接;
2)将芯棒的一端沿芯棒长度方向开设凹槽,将芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管内,用喷灯加热抽负压连接管,使得抽负压连接管与芯棒熔融固定,抽负压连接管内部空间通过凹槽与外部空间连通;
3)将芯棒无凹槽的一端朝首管方向伸入沉积管,直至抽负压连接管管口与沉积管管口相接,加热抽负压连接管与沉积管相接处,使抽负压连接管与沉积管熔融连接;
4)将沉积管抽成负压,由首管向抽负压连接管方向加热沉积管与芯棒,使沉积管与芯棒加热融合在一起;
所述步骤2)中,芯棒上开设的凹槽有多个,且沿芯棒的周向均匀分布,各凹槽的长度范围在30-80mm,宽度范围在2-6mm,深度范围在2-9mm;
所述步骤2)中,芯棒开设凹槽的一端伸入抽负压连接管内距离为20-70mm。
2.如权利要求1所述的掺杂光纤外包层的制备方法,其特征在于,步骤1)中还包括对沉积管进行杂质去除操作,对沉积管进行杂质去除操作的方法如下:
将首管和抽负压连接管分别安装在MCVD设备的两个夹具上;
将抽负压连接管与沉积管熔融对接;
向沉积管内通入六氟化硫及氧气,并用喷灯对沉积管表面进行抛光以去除沉积管内壁及外表面杂质;
杂质去除完成后,加热抽负压连接管与沉积管的熔接处,使两者分开,沉积管冷却后用塑料膜包覆以隔绝空气。
3.如权利要求2所述的掺杂光纤外包层的制备方法,其特征在于,向沉积管内通入的六氟化硫控制在100-300mL/min,通入的氧气控制在500-1500mL/min;用喷灯对沉积管进行抛光时,喷灯氢气控制在80-150L/min,喷灯的移动速度控制在100-180mm/min,使沉积管表面温度达到1900-2200C°。
4.如权利要求1所述的掺杂光纤外包层的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中,抽负压连接管与芯棒熔融固定后,对芯棒进行校直操作以及对芯棒进行杂质去除操作。
5.如权利要求4所述的掺杂光纤外包层的制备方法,其特征在于,对芯棒进行杂质去除操作的方法如下:
将抽负压连接管和辅助棒分别安装在MCVD设备的两个夹具上;
将芯棒和辅助棒熔融对接;
对芯棒进行火焰抛光操作;
抛光完成后,加热芯棒与辅助棒的对接处,使芯棒和辅助棒熔融拉断。
6.如权利要求5所述的掺杂光纤外包层的制备方法,其特征在于,在芯棒开设凹槽后利用酒精清洗去除芯棒表面的杂质;在对芯棒进行火焰抛光操作前,利用酒精清洗去除芯棒表面的杂质。
7.如权利要求1所述的掺杂光纤外包层的制备方法,其特征在于,步骤1)中,首管与沉积管熔接处形成一个直径小于首管与沉积管的锥形环;步骤3)中,芯棒伸入沉积管的一端位于首管与沉积管熔接处;步骤4)中,在将沉积管与芯棒加热融合在一起之前,对首管与沉积管熔接处采用喷灯进行加热。
8.如权利要求1所述的掺杂光纤外包层的制备方法,其特征在于,步骤4)中通过喷灯加热沉积管与芯棒,喷灯的氢气控制在100-170L/min,喷灯的移动速度控制在5-30mm/min,沉积管内的压力控制在-1.5torr至-0.1torr。
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