CN111995231A - 一种合束器用深掺氟毛细管拉制设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合束器用深掺氟毛细管拉制设备及方法，该设备包括由上到下依序设置的挂棒平台、拉制炉、激光扫描测径装置和辅助牵引装置，还包括深掺氟预制棒中控面板调节装置，深掺氟预制棒中控面板控制挂棒平台的进棒速度和提棒速度、辅助牵引装置的牵引速度、拉制炉的功率以及气体流量。本发明通过激光测径反馈进行精确地控制拉制炉内的气体流量，使深掺氟毛细管的不圆度达到1％，此外，挂棒平台的进棒、提棒、拉制炉的功率以及辅助牵引装置的牵引速度能够进行自动调整，使深掺氟毛细管内外径保持均匀，减少由于深掺氟毛细管内外径不均匀引起的合束器质量问题。
Description
技术领域
本发明涉及深掺氟毛细管制造技术，尤其涉及一种合束器用深掺氟毛细管拉制设备及方法。
背景技术
随着双包层光纤的不断发展，光纤激光器获得了惊人的发展，输出功率与光束质量得到不断提升，与传统激光器相比，光纤激光器凭借其结构紧凑、转换效率高和热管理方便等优势，已广泛应用于光纤通讯、工业加工、军事国防、生物医疗、大型基础建设等领域，泵浦合束器是光纤激光器的核心元器件之一，它能承受的功率直接影响着单根光纤激光器最终的输出功率。
制作光纤合束器的方法可以归纳为两种：扭转法和套管法,其中套管法使用的套管就是具有深掺氟低折射率石英管，制作深掺氟毛细管是套管法合束器制作作工艺的第一步，同时也是至关重要的一步。单根深掺氟毛细管内外径在纵向是否均匀，以及深掺氟毛细管的内外径的均匀性，都关系到合束器的结构和尺寸，并影响最终拉制出的合束器的质量，从而影响激光器的正常工作。因此，深掺氟毛细管的质量是制作高质量合束器的一大先决条件，深掺氟毛细管拉制中，拉丝温度和拉丝速度起着决定性的作用，通过监控其内外径进而控制拉丝温度和拉丝速度可以很好的保持深掺氟毛细管的内外径尺寸的均匀。
因此，需要一种合束器用深掺氟毛细管拉制设备，使深掺氟毛细管内外径均匀，从而减少由于深掺氟毛细管内外径不均匀导致的合束器质量问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拉制后深掺氟毛细管内外径均匀的合束器用深掺氟毛细管拉制设备。
本发明的另一目的在于提供一种合束器用深掺氟毛细管拉制方法。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的一方面，提供了一种合束器用深掺氟毛细管拉制设备，包括由上到下依序设置的挂棒平台、拉制炉、激光扫描测径装置和辅助牵引装置，还包括深掺氟预制棒中控面板调节装置，所述挂棒平台、拉制炉、激光扫描测径装置和辅助牵引装置均与所述深掺氟预制棒中控面板调节装置信号连接，所述拉制炉内设置有气路组件，所述深掺氟预制棒中控面板控制所述挂棒平台的进棒速度和提棒速度、所述辅助牵引装置的牵引速度、所述拉制炉的功率以及所述气路组件的气体流量。
在一实施例中，该拉制设备的所述激光扫描测径装置滑动配接于沿竖向设置的滑轨上，所述滑轨上设置有定位组件。
在一实施例中，该拉制设备的所述气路组件包括设置于所述拉制炉侧壁上的外径吹制气路、设置于所述拉制炉上方的内径吹制气路和设置于所述拉制炉底部的吹扫气路。
在一实施例中，该拉制设备的所述外径吹制气路环绕设置于所述拉制炉的侧壁上，所述外径吹制气路的吹气方向朝向深掺氟预制棒，所述内径吹制气路通向深掺氟预制棒内部，所述吹扫气路的吹气方向朝向拉制出的深掺氟毛细管。
在一实施例中，该拉制设备的所述气路组件还包括气体质量流量控制器，所述气体质量流量控制器控制所述外径吹制气路、内径吹制气路和吹扫气路的气体流量。
在一实施例中，该拉制设备的所述气路组件的气体流量控制精度至少为0.1sccm。
在一实施例中，该拉制设备的所述激光扫描测径装置的测径精度至少为0.1μm，范围量程为200μm～2000μm。
在一实施例中，该拉制设备的所述辅助牵引装置的牵引速度调节精度至少为0.01m/min。
在一实施例中，该拉制设备的所述拉制炉的功率调节精度至少为0.1kw。
根据本发明的另一方面，还提供了一种合束器用深掺氟毛细管拉制方法，包括以下步骤：将待拉制预制棒挂到挂棒平台上，使深掺氟预制棒处于拉制炉上方；通过深掺氟预制棒中控面板调节装置调节拉制炉的功率以及气路组件的气体流量；拉制深掺氟毛细管；通过激光扫描测径装置对深掺氟毛细管进行内外径监控；根据激光扫描测径装置反馈回来的电信号对挂棒平台的进棒速度和提棒速度、辅助牵引装置的牵引速度和气路组件的气体流量进行调节；通过辅助牵引装置将内外径均匀的深掺氟毛细管进行截断。
本发明设备及方法实施例的有益效果是：通过激光测径反馈精确地控制拉制炉内的气体流量，使深掺氟毛细管的不圆度达到1％，此外，挂棒平台的进棒、提棒、拉制炉的功率以及辅助牵引装置的牵引速度能够根据激光测径反馈进行自动调整，使深掺氟毛细管内外径保持均匀，减少由于深掺氟毛细管内外径不均匀引起的合束器质量问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是本发明设备实施例的结构示意图；
图2是本发明设备实施例的信号连接示意图。
其中：1-挂棒平台；2-拉制炉；3-激光扫描测径装置；4-辅助牵引装置；5-滑轨；51-定位组件；6-内径吹制气路；7-聚四氟乙烯保护盖；8-外径吹制气路；9-深掺氟预制棒；10-吹扫气路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种合束器用深掺氟毛细管拉制设备，包括由上到下依序设置的挂棒平台1、拉制炉2、激光扫描测径装置3和辅助牵引装置4，还包括深掺氟预制棒中控面板调节装置(图中未示出)，挂棒平台1、拉制炉2、激光扫描测径装置3和辅助牵引装置4均与深掺氟预制棒中控面板调节装置信号连接，拉制炉2内设置有气路组件，深掺氟预制棒中控面板控制挂棒平台1的进棒速度和提棒速度、辅助牵引装置4的牵引速度、拉制炉2的功率和气路组件中的气体流量，各装置的信号连接方式如图2所示。
上述拉制设备通过激光测径反馈进行精确地控制拉制炉2内的气体流量，使深掺氟毛细管的不圆度达到1％，此外，挂棒平台1的进棒、提棒、拉制炉2的功率以及辅助牵引装置4的牵引速度能够根据激光测径反馈进行自动调整，使深掺氟毛细管内外径保持均匀，减少由于深掺氟毛细管内外径不均匀引起的合束器质量问题。
由于不同产品加工时需要激光扫描测径装置3检测的高度不同，因此作为进一步改进，可以将激光扫描测径装置3滑动配接于沿竖向设置的滑轨5上，从而可以根据产品需要方便地调节激光扫描测径装置3的高度。此外，滑轨5上设置有定位组件，如定位销或螺栓等，方便固定激光扫描测径装置3。
在可能的实施例中，气路组件包括设置于所述拉制炉2侧壁上的外径吹制气路8、设置于拉制炉2上方的内径吹制气路6和设置于拉制炉2底部的吹扫气路10。其中，外径吹制气路8环绕设置于拉制炉2的侧壁上且吹气方向朝向深掺氟预制棒9，通过设置外径吹制气路8的气体流量大小来调节深掺氟预制棒9的外径大小。在本实施例中，外径吹制气路8从上到下等距设置有6组，该数量可根据需要进行调整。
内径吹制气路6从聚四氟乙烯保护盖7的中心通向深掺氟预制棒9内部，从而能够向深掺氟预制棒9内部吹气。通过控制内径吹制气路6的气体流量，能够调节深掺氟预制棒9的内径大小。
需要说明的是，深掺氟预制棒9内外侧的气体流量、进出棒速率、牵引速率和拉制炉功率都将影响深掺氟预制棒9的内外径，因此内径吹制气路6、外径吹制气路8、挂棒平台1和辅助牵引装置4需要协同调整。
设置于拉制炉2底部的吹扫气路10用于吹去深掺氟毛细管9外表面吸附的灰尘污物，以确保后续激光扫描测径装置3能够准确测量内外径，其吹气方向朝向拉制出的深掺氟毛细管。
为了实现对气体流量的精确控制，气路组件还包括气体质量流量控制器(MFC)，气体质量流量控制器控制外径吹制气路、内径吹制气路和吹扫气路的气体流量。通过设置气体质量流量控制器，可以使气体流量控制精度控制在0.1sccm以内。
为了实现拉制设备整体的高精度，需要各个装置都达到一定精度，因此，激光扫描测径装置3的测径精度至少应到达0.1μm，范围量程为200μm～2000μm。辅助牵引装置3的牵引速度调节精度至少应到达0.01m/min。拉制炉2的功率调节精度至少应到达0.1kw，气体流量控制精度至少应到达0.1sccm。通过这样的设置，能够使深掺氟毛细管内外径精度保持在±30μm内。
此外，该设备可以根据不同客户要求进行定制化的内外径设计，在深掺氟预制棒中控面板调节装置上可以进行参数的设定；激光扫描测径装置根据拉制的速度调节在滑轨上进行移动式测量。
与上述拉制设备对应地，本发明实施例还公开了一种合束器用深掺氟毛细管拉制方法，包括以下步骤：将待拉制预制棒挂到挂棒平台上，使深掺氟预制棒处于拉制炉上方；通过深掺氟预制棒中控面板调节装置调节拉制炉功率以及精确地控制拉制炉内气体流量；拉制深掺氟毛细管，由于拉制速度很慢，深掺氟毛细管很快达到冷却状态，通过激光扫描测径装置对深掺氟毛细管进行内外径监控；根据激光扫描测径装置反馈回来的电信号对挂棒平台的进棒速度和提棒速度、辅助牵引装置的牵引速度和拉制炉内气体流量进行调节；通过辅助牵引装置将内外径均匀的深掺氟毛细管进行截断。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
以上所述仅为本申请的较佳实例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：包括由上到下依序设置的挂棒平台、拉制炉、激光扫描测径装置和辅助牵引装置，还包括深掺氟预制棒中控面板调节装置，所述挂棒平台、拉制炉、激光扫描测径装置和辅助牵引装置均与所述深掺氟预制棒中控面板调节装置信号连接，所述拉制炉内设置有气路组件，所述深掺氟预制棒中控面板控制所述挂棒平台的进棒速度和提棒速度、所述辅助牵引装置的牵引速度、所述拉制炉的功率以及所述气路组件的气体流量。
2.根据权利要求1所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述激光扫描测径装置滑动配接于沿竖向设置的滑轨上，所述滑轨上设置有定位组件。
3.根据权利要求1所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述气路组件包括设置于所述拉制炉侧壁上的外径吹制气路、设置于所述拉制炉上方的内径吹制气路和设置于所述拉制炉底部的吹扫气路。
4.根据权利要求3所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述外径吹制气路环绕设置于所述拉制炉的侧壁上，所述外径吹制气路的吹气方向朝向深掺氟预制棒；所述内径吹制气路通向深掺氟预制棒内部；所述吹扫气路的吹气方向朝向拉制出的深掺氟毛细管。
5.根据权利要求4所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述气路组件还包括气体质量流量控制器，所述气体质量流量控制器控制所述外径吹制气路、内径吹制气路和吹扫气路的气体流量。
6.根据权利要求5所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述气路组件的气体流量控制精度至少为0.1sccm。
7.根据权利要求1所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述激光扫描测径装置的测径精度至少为0.1μm，范围量程为200μm～2000μm。
8.根据权利要求1所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述辅助牵引装置的牵引速度调节精度至少为0.01m/min。
9.根据权利要求1所述的合束器用深掺氟毛细管拉制设备，其特征在于：所述拉制炉的功率调节精度至少为0.1kw。
10.一种合束器用深掺氟毛细管拉制方法，其特征在于，包括以下步骤：将待拉制预制棒挂到挂棒平台上，使深掺氟预制棒处于拉制炉上方；通过深掺氟预制棒中控面板调节装置调节拉制炉的功率以及气路组件的气体流量；拉制深掺氟毛细管；通过激光扫描测径装置对深掺氟毛细管进行内外径监控；根据激光扫描测径装置反馈回来的电信号对挂棒平台的进棒速度和提棒速度、辅助牵引装置的牵引速度和气路组件的气体流量进行调节；通过辅助牵引装置将内外径均匀的深掺氟毛细管进行截断。
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