CN1860082B - 光纤母材的延伸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤母材的延伸方法，在从母材坯到制成母材棒的过程中，不需要弯曲修正制程。这种把母材坯延伸成小直径的母材棒的光纤母材的制造方法，需控制位于母材坯水平面上的颈下位置，使其被控制在目标位置，与此同时进行延伸，并测量延伸好的母材棒的弯曲方向与弯曲量，再根据测量结果调整目标位置。还有，要把颈下位置调整到目标位置，较佳是调整母材坯的悬挂部位置，例如较佳是把悬挂部位置朝XY方向，特别是朝测量到弯曲的突起方向移动。

Description

光纤母材的延伸方法
技术领域
本发明是有关于一种光纤母材的制造方法，且特别是有关于在把坯材延伸成小直径的光纤用母材棒延伸制程时，能减少延伸后光纤母材棒弯曲的那种光纤母材的制造方法。
背景技术
把母材坯延伸成较小直径的母材棒的光纤母材的制造方法，通常是先用电炉加热母材坯，在使其软化的同时，用外径测量器等测量加热熔融部的外径，并根据测量值来控制母材棒的牵引速度。用这种方法延伸而成的母材，往往因延伸炉内的温度分布不均及母材坯的凝固状态不同而产生弯曲。
作为其对策，在专利文献1(日本专利特开平09-030825号公报)及专利文献2(日本专利特开平09-030827号公报)中揭露以下的延伸方法：测量安置在延伸装置上母材坯的中心轴线与延伸装置轴中心之间的偏移量，并根据偏移量，变更母材坯的夹持角度，或一边靠移动母材坯的位置，修正母材坯的位置、一边延伸，使母材坯的中心轴线与延伸装置的轴中心一致。另  外，在专利文献3(日本专利特开2000-247664号公报)中介绍的方法是先测量延伸中的弯曲，再调整母材棒左右引入滚轴(roller)的转速，以减少弯曲。
专利文献1、2所揭露的这种把母材坯的位置控制在延伸装置的既定位置上，的方法会因为悬挂母材坯的部分及引取延伸后母材棒部分的位置，由于加热器交换等的保养会产生时效变化问题。还有，因加热器及保温材料的周边温度分布不均及炉内产生气流偏差等原因，即使把母材控制在目标位置，仍然有产生偏差的问题。另外，专利文献3介绍的调整滚轴转速的方法则有不能修正滚轴朝滚轴方向以外弯曲的问题。
采用这种因延伸而产生了弯曲的母材棒将不利于拉制光纤制程的操作性以及光纤特性的稳定性，因此，在采用这种产生了弯曲的母材棒拉制光纤前，必须要有预先修正弯曲的制程。但是，这样做会大大降低生产效率，所以需要开发一种不会使母材棒产生弯曲的母材坯延伸方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤母材的延伸方法，采用这种方法不需要修正母材坯弯曲的制程，可直接延伸出母材棒。
本发明提出一种光纤母材延伸方法，包括在把母材坯延(ingot)伸成较其直径小的母材棒(rod)的光纤母材制造方法中，控制一控制位置到一目标位置并进行延伸，其中母材坯的水平面上的一颈下(neck-down)位置位于目标位置，然后测量延伸好的母材棒的弯曲方向与弯曲量，并根据测量结果调整目标位置。还有，要把颈下位置控制到目标位置，较佳是调整母材坯的悬挂部的位置，例如：较佳是把悬挂部位置朝XY方向，特别是朝弯曲测量显示的突起方向移动。此时目标位置的调整量较佳是母材棒测量弯曲量的0.2～20倍。
由于采用了这种方法，就能得到具有优秀光学特性的弯曲量小于0.2mm/m的光纤母材(母材棒)。
本发明另提出一种光纤母材延伸方法，是在把母材坯延伸成较其直径小的母材棒的光纤母材的制造方法中，先延伸一根母材，再测量这根被延伸了的母材棒的弯曲方向及弯曲量，并根据测量结果，调整其他母材坯轴向垂直面上的颈下目标位置，在控制上述目标位置的同时，延伸上述其他母材棒。
如果采用本发明这种光纤母材制造方法，就能减少母材坯延伸后母材棒的弯曲，因此不必经过修正弯曲的制程就能制成用于拉制光纤的用作光纤母材的母材棒，可降低光纤的制造成本。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是形状测量器的斜视简图。
图2是母材坯的延伸装置的纵向剖面简图。
图3是在比较例1中，延伸后母材棒的弯曲分布情况图。
图4是用本发明的延伸方法(实施例1)，在经过调整控制位置后延伸而成的母材棒弯曲分布情况图。
1：母材棒            2：保持台
3：外径测量器        4：激光照射器
5：激光受光器        6：扫描板
7：导轨              8：螺丝棒
9：马达              10：直线编码器
11：探测窗           21：母材坯
22：母材棒           23：夹持棒
24：悬挂用夹头       25：延伸炉
26：XY台             27：加热器
28：延伸引入机构部   29：颈下部
30：外径测量器    31：位置测量器
具体实施方式
本发明实施形态采取的光纤母材延伸方法是：在延伸中，测量母材棒的弯曲方向及弯曲量，并根据测量的结果，把正在加热、熔融直径变小的颈下位置调整到目标位置，调整到水平面上预先设定了的目标位置上。调整目标位置的控制位置，例如是母材坯的悬挂部位置。
调整目标位置的方向是，测量后弯曲呈凸状的方向，换句话说，是朝向弓状母材棒弧形一侧的方向。靠这样移动，使母材坯弯曲弧侧相对靠近加热器，调整了圆周方向的受热，因而能得到被笔直延伸的母材棒。
目标位置的调整量是母材棒测量弯曲量的0.2倍～20倍，理想的是0.5倍～10倍。不过，当调整量超过20倍时，调整母材弯曲变得很困难，往往还必须变更加热条件。
弯曲量的测量，例如可用日本专利特开平10-062299号公报中介绍的测量方法。图1是这种形状测量器的斜视简图。
把延伸好的母材棒1安放在保持台2上，使外径测量器3沿着母材棒1作纵向移动，靠安装在该外径测量器3上的边缘检测器4、5(4：激光照射器，5：激光受光器)，从直角交叉的2个方向用激光照射，来测量母材棒1外径的位置，从得到的测量结果，求得中心位置的纵向分布。这个外径测量器3与扫描板6连成一体，沿着导轨7，靠螺丝棒8及马达9驱动。符号10是直线编码器，符号11是探测窗。
这时，把母材棒1棒体两端部的中心位置用直线连接起来作为基准线，把测量到母材棒1中心位置的距离定义为各测量位置的弯曲量，把显示最大值点上的值定义为该母材棒的弯曲量，把其弯曲方向定义为弯曲方向。还有，弯曲量因棒体两端部间距离的变化而变化，要求以1m为基准长度进行修正，可用测量到的弯曲量值除母材棒1的长度而求得。
下面，举比较例与实施例来说明本发明的实施形态。
比较例1
采用图2所示的延伸装置，延伸圆形母材坯21，把它制作成直径更小的母材棒22。
具体来说，把夹持棒23分别溶接在外径120mm、有效长度800mm的母材坯21的上下两端部，用悬挂用夹头24夹固溶接于母材坯21上侧的夹持棒23，并把它悬挂在延伸炉25内，靠XY台26进行水平方向的位置调整。接下来，用加热器27加热母材坯21，用延伸引取机构部28进行引取，制作成既定直径的母材棒22。
延伸中的外径，被加热、熔融，用外径测量器30测量直径被缩小的颈下部29的外径，把测量到的该值作为一定，并且把母材棒22的最终外径作为40mm那样来控制引取速度。此时，用直角交叉的2个方向的外径测量器30(直角交叉方向无图示)每隔4秒钟测量母材坯21颈下位置的外径，并以此为基准，用悬挂夹头24来控制XY方向位置，使颈下部29的中心位置与作为目标的炉中心轴线一致。还有，符号31是位置测量器。
把用此方法延伸的母材棒分割成1m长度若干段，用图1所示的形状测量器测量弯曲量。用同样的方法测量延伸好的其他许多母材棒的弯曲量。如图3所示，图中X方向是朝向炉子的，把右侧作为+，把左侧作为-。Y方向是把后侧作为+，把前侧作为-。
从图3中可看到：母材棒的弯曲量朝左侧0.4mm及前侧0.4mm很多。
实施例1
在本实施例中，把上述比较例1看作本发明-母材坯的一个例子，因已有比较例1的结果，可把本发明中其他母材坯看作另一个例子，把新的母材坯颈下部的目标位置变更为左侧2mm、前侧1.5mm，并用与比较例同样的方法延伸。同样，对延伸好的许多母材棒的弯曲量进行测量，如图4所示。从图4中可看到：若干X方向的+侧及Y方向的-侧有偏移，但80％以上朝向X方向及Y方向的偏心在±0.2mm以下。在这里，XY方向是本发明中母材坯轴向垂直面上的一个例子。
目标位置的变更量(调整量)与变更方向(调整方向)，如实施例1那样，弯曲方向(突起方向)时，其弯曲变小，但弯曲量与目标位置的变更量不一致。该弯曲量与目标位置的变更量之比(倍率)也因装置的不同而不同，弯曲大时倍率小，弯曲越小倍率越大，还有弯曲如变小则有再变小的倾向，但变更量大致在弯曲量的0.2～20倍的范围内。
采用本发明的这种延伸方法制作的母材棒，可作为具有高精度笔直度的玻璃棒，并适用作各式各样的用途。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前述的申请专利技术方案所界定的为准。

Claims (7)

1.一种光纤母材的延伸方法，包括把一母材坯延伸成较其直径小的一母材棒的光纤母材的制造方法，其特征在于：
控制一控制位置到一目标位置并进行延伸，其中该母材坯的水平面上的一颈下位置位于该目标位置；
测量延伸好的该母材棒的弯曲方向与弯曲量；以及
根据测量结果，在测量到的该母材棒的弯曲突起的方向调整该目标位置。
2.一种光纤母材的延伸方法，包括把一母材坯延伸成较其直径小的一母材棒的光纤母材的制造方法，其特征在于：
延伸一根母材坯；
测量延伸好的该母材棒的弯曲方向与弯曲量；
根据测量结果，在测量到的该母材棒的弯曲突起的方向调整一目标位置，该目标位置位于其它根母材坯的轴向的垂直面上的一颈下位置；以及
在控制上述目标位置的同时，延伸上述其它母材坯。
3.根据权利要求1或2所述的光纤母材的延伸方法，其特征在于其中靠调整该母材坯的悬挂部的位置，把该颈下位置控制在该目标位置上。
4.根据权利要求1或2所述的光纤母材的延伸方法，其特征在于其中靠把该母材坯的悬挂部的位置向该母材坯的轴向的垂直面的方向移动，把该颈下位置控制在该目标位置上。
5.根据权利要求1或2所述的光纤母材的延伸方法，其特征在于其中所述的目标位置的调整量是该母材棒测量到的弯曲量的0.2倍～20倍。
6.一种光纤母材，其特征在于采用权利要求1至5中的任一项所述的光纤母材的延伸方法进行延伸的。
7.根据权利要求6所述的光纤母材，其特征在于母材棒弯曲量在0.2mm/m以内。
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