CN111170628A - 一种抗拉光纤的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗拉光纤的制备方法，旨在解决现有的光纤在一些特殊的应用领域，其强度难以达到使用要求的问题。本发明通过对石英预制棒进行火焰抛光和酸蚀处理，并在石英预制棒的外层套一个薄的硼硅玻璃管，再进行拉丝，采用低速拉丝，拉丝速度控制在10～50m/min范围内，光纤从炉口出来后进行梯度退火处理，退火温度采用渐变温度的梯度退火方式，最后再进行涂覆，该方法所拉制的光纤满足高强度使用要求的场合。
Description
技术领域
本发明涉及光纤制备，具体涉及一种抗拉光纤的制备方法。
背景技术
光纤通信技术已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一种革命性的技术，在许多方面都展现出其不可比拟的优点，如重量轻、体积小、抗电磁干扰、传输信息容量大等。但对于一些特殊的应用领域，目前的光纤强度还难以达到使用要求，仍有待提高。
发明内容
本发明旨在解决现有的光纤在一些特殊的应用领域，其强度难以达到使用要求的问题，而提供了一种抗拉光纤的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种抗拉光纤的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1)对石英预制棒进行火焰抛光，抛光完成后不等石英预制棒冷却迅速将其放入退火炉进行退火至850℃～950℃，再将其冷却至室温；
步骤2)对石英预制棒进行酸蚀处理；
步骤3)选取硼硅玻璃管，硼硅玻璃管管壁厚度与石英预制棒的直径比值范围为1：20～30；硼硅玻璃管的内径比石英预制棒的外径大0～1mm；用去离子水清洗硼硅玻璃管至少3遍，并进行酸蚀处理，消除硼硅玻璃管内杂质；
步骤4)将硼硅玻璃管套装于石英预制棒外；
步骤5)对套有硼硅玻璃管的石英预制棒进行拉丝形成石英裸纤，拉丝同时进行梯度退火，拉丝速度为10～50m/min；退火段长度>2m，退火段温度变化范围1500℃～500℃，光纤拉丝张力≤6g；
步骤6)将拉制成的石英裸纤输送至涂覆杯对光纤进行涂覆，完成石英光纤的制备。
进一步地，所述步骤1)中的退火方法具体为从1500℃以10℃/hour速度退至900℃。
进一步地，所述步骤1)中的拉丝是在千级洁净间进行；
所述步骤6)中的输送过程在密闭腔体内进行；
所述密闭腔体采用99.999％的氩气进行吹扫。
进一步地，所述吹扫在步骤1)进行前一小时开始，即密闭腔体在实验前1小时开始吹扫，拉丝过程中吹扫不间断，保持拉丝环境的超高洁净。
进一步地，所述步骤2)中的酸蚀处理时间为至少10分钟。
进一步地，所述步骤1)中火焰抛光时火焰温度范围为1600～1650℃；石英预制棒的旋转速度为30～35转/min，火焰移动速度为120mm/min。
进一步地，所述步骤5)中拉丝时的温度范围为2060～2100℃。
进一步地，所述步骤1)中的石英预制棒为单模石英预制棒或多模石英预制棒。
进一步地，所述步骤2)和步骤3)中酸蚀处理所用的酸溶液为3：1的HF酸和HNO3酸混合液。
进一步地，所述步骤3)中硼硅玻璃管管壁厚度与石英预制棒的直径比值为1：30；
所述步骤5)中拉丝时的温度为2100℃，拉丝速度为20m/min，拉丝张力控制在3±1g范围内。
本发明的有益效果是：
1.本发明公开了一种高强度抗拉光纤的制备技术，通过对石英预制棒进行火焰抛光和酸蚀处理，并在石英预制棒的外层套一个薄的硼硅玻璃管，再进行拉丝，采用低速拉丝，拉丝速度控制在10～50m/min范围内，光纤从炉口出来后进行梯度退火处理，退火温度采用渐变温度的梯度退火方式，最后再进行涂覆，该方法所拉制的光纤满足高强度使用要求的场合。
2.本发明采用硼硅玻璃套管套装于石英光纤外，硼硅玻璃套管的热膨胀系数大于石英玻璃，在拉丝冷却后对光纤产生一个拉应力，增强光纤的抗拉强度。同时玻璃管的软化温度低于石英，在高温拉丝过程中形成一层薄的玻璃膜，减少石英表面微裂纹的产生。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1：
拉丝前对石英预制棒进行预处理，即将石英预制棒在预制棒处理车床上进行火焰抛光、火焰温度控制在1600～1650℃，石英预制棒旋转速度为30转/min，火焰移动速度为120mm/min。火焰抛光完后不等石英预制棒冷却迅速将石英预制棒放入退火炉进行退火，退火温度从1500℃以10℃/hour速度退至900℃，然后冷却至室温。对退火后的石英预制棒用3：1的HF酸和HNO3酸混合液进行侵蚀，侵蚀时间15分钟，侵蚀完成后在石英预制棒外套一个薄壁硼硅玻璃管，硼硅玻璃管管壁厚度和石英预制棒的直径比为1：20，再进行拉丝，拉丝参数如表1中1#样所示，拉丝温度为2060℃，接丝速度为50m/min，拉丝过程中拉丝张力控制在5±1g范围内，拉丝过程进行梯度退火，退火温度从入口到出口温度从1500℃渐变至500℃，拉丝后采用丙烯酸树脂涂层。拉丝完成后对光纤的机械性能进行测试，结果见表1，采用250kpsi张力进行筛选，筛选长度50km，满盘率为20％。对光纤的断裂强度进行测试，光纤的断裂强度为38N。
实施例2：
拉丝前对石英预制棒进行预处理，预处理方法与实施例1相同，预处理完后在石英预制棒外套一个薄壁硼硅玻璃管，硼硅玻璃管管壁厚度和预制棒的直径比为1：25，采用表1中2#样的参数进行拉丝，拉丝温度为2080℃，接丝速度为50m/min，拉丝过程中拉丝张力控制在4±1g范围内，拉丝过程进行梯度退火，退火温度从入口到出口温度从1500℃渐变至500℃，拉丝采用丙烯酸树脂涂层。拉丝完成后对光纤的机械性能进行测试，结果见表1，采用250kpsi张力进行筛选，筛选长度50km，满盘率为30％。对光纤的断裂强度进行测试，光纤的断裂强度为42N。
实施例3：
拉丝前对石英预制棒进行预处理，预处理方法与实施例1相同，预处理完后在预制棒外套一个薄壁硼硅玻璃管，硼硅玻璃管管壁厚度和预制棒的直径比为1：30，采用表1中3#样的参数进行拉丝，拉丝温度为2100℃，拉丝速度为50m/min，拉丝过程中拉丝张力控制在3±1g范围内，拉丝过程进行梯度退火，退火温度从入口到出口温度从1500℃渐变至500℃，拉丝采用丙烯酸树脂涂层。拉丝完成后对光纤的机械性能进行测试，结果见表1，采用250kpsi张力进行筛选，筛选长度50km，满盘率为50％。对光纤的断裂强度进行测试，光纤的断裂强度为45N。
实施例4：
拉丝前对石英预制棒进行预处理，预处理方法与实施例1相同，预处理完后在预制棒外套一个薄壁硼硅玻璃管，硼硅玻璃管和石英预制棒的直径比为1：30，采用表1中4#样的参数进行拉丝，拉丝温度为2100℃，接丝速度为20m/min，石英预制棒外套了薄壁硼硅玻璃管，拉丝过程中拉丝张力控制在3±1g范围内，拉丝过程进行梯度退火，退火温度从入口到出口温度从1500℃渐变至500℃，拉丝采用丙烯酸树脂涂层。拉丝完成后对光纤的机械性能进行测试，结果见表1，采用250kpsi张力进行筛选，筛选长度50km，满盘率为70％。对光纤的断裂强度进行测试，光纤的断裂强度为53N。
实施例5：
拉丝前对石英预制棒进行预处理，预处理方法与实施例1相同，预处理完后在石英预制棒外套一个硼硅玻璃管，硼硅玻璃管管壁厚度和石英预制棒的直径比为1：20，采用表1中5#样的参数进行拉丝，拉丝温度为2100℃，接丝速度为30m/min，拉丝过程中拉丝张力控制在3±1g范围内，拉丝过程进行梯度退火，退火温度从入口到出口温度从1500℃渐变至500℃，拉丝采用丙烯酸树脂涂层。拉丝完成后对光纤的机械性能进行测试，结果见表1，采用250kpsi张力进行筛选，筛选长度50km，满盘率为60％。对光纤的断裂强度进行测试，光纤的断裂强度为47N。
表1光纤测试参数
通过表1上各参数的对比发现，4#光纤在250kpsi张力筛选情况下，50km长度光纤的满盘率为70％，获得了最优的光纤强度值。相比现有的光纤抗拉强度有明显的提高，可满足高强度光纤应用的需要。其他实施例所制备的光纤在250kpsi张力筛选情况下，满盘率略小，但相比现有的光纤其强度已有较大提高。
Claims (10)
1.一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)对石英预制棒进行火焰抛光，抛光完成后立即放入退火炉进行退火至850℃～950℃，再将其冷却至室温；
步骤2)对石英预制棒进行酸蚀处理；
步骤3)选取硼硅玻璃管，硼硅玻璃管管壁厚度与石英预制棒的直径比值范围为1：20～30；硼硅玻璃管的内径比石英预制棒的外径大0～1mm；用去离子水清洗硼硅玻璃管至少3遍，并进行酸蚀处理，消除硼硅玻璃管内杂质；
步骤4)将硼硅玻璃管套装于石英预制棒外；
步骤5)对套有硼硅玻璃管的石英预制棒进行拉丝形成石英裸纤，拉丝同时进行梯度退火，拉丝速度为10～50m/min；退火段长度>2m，退火段温度变化范围1500℃～500℃，光纤拉丝张力≤6g；
步骤6)将拉制成的石英裸纤输送至涂覆杯对光纤进行涂覆，完成石英光纤的制备。
2.根据权利要求1所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中的退火方法具体为从1500℃以10℃/hour速度退至900℃。
3.根据权利要求2所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中的拉丝是在千级洁净间进行；
所述步骤6)中的输送过程在密闭腔体内进行；
所述密闭腔体采用99.999％的氩气进行吹扫。
4.根据权利要求3所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述吹扫在步骤1)进行前一小时开始。
5.根据权利要求4所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤2)中的酸蚀处理时间为至少10分钟。
6.根据权利要求5所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中火焰抛光时，火焰温度范围为1600～1650℃；石英预制棒的旋转速度为30～35转/min，火焰移动速度为120mm/min。
7.根据权利要求6所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤5)中拉丝时的温度范围为2060～2100℃。
8.根据权利要求7所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中的石英预制棒为单模石英预制棒或多模石英预制棒。
9.根据权利要求8所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤2)和步骤3)中酸蚀处理所用的酸溶液为3：1的HF酸和HNO3酸混合液。
10.根据权利要求1至9任一所述的一种抗拉光纤的制备方法，其特征在于：
所述步骤3)中硼硅玻璃管管壁厚度与石英预制棒的直径比值为1：30；
所述步骤5)中拉丝时的温度为2100℃，拉丝速度为20m/min，拉丝张力控制在3±1g范围内。
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- 2020-01-17 CN CN202010053958.2A patent/CN111170628B/zh active Active
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