CN1890189A - 拉伸光纤基材的方法和拉伸设备 - Google Patents

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CN1890189A CNA2004800363029A CN200480036302A CN1890189A CN 1890189 A CN1890189 A CN 1890189A CN A2004800363029 A CNA2004800363029 A CN A2004800363029A CN 200480036302 A CN200480036302 A CN 200480036302A CN 1890189 A CN1890189 A CN 1890189A
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铃木真二
山村和市
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

一种光纤基材的拉伸方法和设备，包括由一对夹紧装置夹紧沿光纤基材的纵向的两端，并且在通过沿与纵向平行的第一方向移动所述一对夹紧装置的一个或两个来牵拉光纤基材的同时，沿与第一方向相反的第二方向相对于光纤基材移动加热装置，其中，在根据表达式(1)改变相对移动速度Vb(x)的同时执行光纤基材的拉伸：Vb·[Dmax/D(x)]2≤Vb(x)≤Vb·[Dmax/D(x)]3 (1)。其中，Vb表示参考速度，Dmax表示光纤基材的最大外径，D(x)表示在光纤基材的加热位置x处的外径，以及Vb(x)表示在加热位置x处加热装置相对于光纤基材的相对移动速度。

Description

拉伸光纤基材的方法和拉伸设备
技术领域
本发明涉及一种光纤基材的拉伸方法，用于在加热和软化光纤的同时将光纤基材拉伸到希望外径，并涉及一种用于实现该方法的拉伸设备。
背景技术
通过拉伸光纤基材(预制棒)来制造光纤。通过使具有沿纵向变化相对较大的外径的光纤基材(初始基材)经过在加热和软化的同时将其拉伸到希望外径的拉伸处理，获得预制棒。作为加热装置，使用利用例如氧气、氢气和丙烷的可燃气体来燃烧的加热燃器、使用电阻加热器的电炉。
近年来，为了提高光纤的生产率，出现使用较大的初始基材的趋势。然而，在具有大于100mm外径的初始基材的情况下，难以使用加热燃器来作为加热装置。因此，在多数情况下使用具有电阻加热器等的电炉。
然而，通过使用具有较大加热区的电炉的拉伸处理所获得的光纤基材或预制棒的尺寸精确度比通过使用加热燃器的拉伸处理所获得的要差。
因此，利用电炉作为加热装置而拉伸的光纤基材沿纵向在外径上有较大变化。因此，在多数情况下，在使用电炉的拉伸处理之后，执行利用较小加热装置(例如小型加热燃器(可燃气体：氧气、氢气、丙烷等)或小型电炉)的最终拉伸处理(final drawing processing)，以避免在最后拉伸处理中产生的问题。
发明内容
本发明要解决的问题
当拉伸并制造外径较大的初始材料、并沿纵向外径尺寸有变化时，例如，当电炉拉伸的基材在随后的步骤中经过最终拉伸处理时，按照传统拉伸方法，通过加热装置以恒定速率沿基材的纵向移动、并且每单位时间提供恒定热量来加热光纤基材。然而，在这种传统的最终拉伸处理中，会发生在直径较大的部分处施加到基材的热不足的情况，并且因为没有充分软化基材，基材断裂。还会发生基材的最大外径部分处牵拉力变得极其大的情况，并且损坏了拉伸设备。此外，会发生过分加热外径较小处的部分的情况，负面地影响外径控制。
因此，以前，作为残次品拒绝具有较大外径变化的光纤基材而不经过最终拉伸处理。这是降低生产量的原因。
做出本发明以消除以上问题，并且本发明的目的是提供一种光纤基材的拉伸方法以及用于实现该方法的一种拉伸设备，当拉伸光纤基材时，可以减少沿纵向的直径大小的变化，从而提高生产量。此外，本发明的目的是提供一种光纤基材的拉伸方法和一种用于实现该方法的拉伸设备，能够对当按照传统方法处理时易于沿纵向具有较大外径尺寸变化的电炉拉伸的光纤执行最终拉伸处理。
解决问题的方式
本发明的方法是一种光纤基材的拉伸方法，包括步骤：
由一对夹紧装置夹紧沿光纤基材的纵向的两端；以及
在通过沿与纵向平行的第一方向移动所述一对夹紧装置的一个或两个来牵拉光纤基材的同时，沿与第一方向相反的第二方向相对于光纤基材移动加热装置；
其中，在根据表达式(1)改变相对移动速度Vb(x)的同时执行光纤基材的拉伸：
Vb·[Dmax/D(x)]2≤Vb(x)≤Vb·[Dmax/D(x)]3     (1)
其中，Vb表示参考速度，Dmax表示光纤基材的最大外径，D(x)表示在光纤基材的加热位置x处的外径，以及Vb(x)表示在加热位置x处加热装置相对于光纤基材的相对移动速度。
上述光纤基材的拉伸方法的优选方面如下(A)至(H)，但是，在一些情况下可以组合其中的两个或多个。
(A)上述拉伸方法中，在拉伸之前在其纵向上测量光纤基材的外径，并且根据测量结果，在改变加热装置相对于光纤基材的相对移动速度的同时执行基材的拉伸。
(B)上述拉伸方法中，将光纤基材的牵拉速度设置在满足以下表达式(2)的范围内：
0.5≤(Dt/Dmax)2≤0.99         (2)
其中，Dt是目标拉伸外径，Dmax与表达式(1)中所定义的意义相同。
(C)上述拉伸方法中，加热装置是燃器，并且加热燃器喷嘴的中心线以直角与光纤基材的轴线的相交点位于沿第二方向距离光纤基材的外径由于加热燃器的热作用而开始改变处的位置0至50mm的位置处。
(D)上述拉伸方法中，加热装置中使用的燃烧气体是氧气，并且可燃气体是氢气或丙烷。
(E)上述拉伸方法中，加热装置是电炉，与光纤基材的纵向平行地设置电炉，并且加热燃器沿第一方向的中心以直角与光纤基材的轴线的相交点位于沿第二方向距离光纤基材的外径由于电炉的热作用而开始改变处的位置0至50mm的位置处。
(F)上述拉伸方法中，相对速度是通过固定所述一对夹紧装置的一个、并沿第二方向移动加热装置而产生的相对速度。
(G)上述拉伸方法中，相对速度是通过沿第一方向以不同速度移动所述一对夹紧装置的两个、并固定加热装置而产生的相对速度。
(H)上述拉伸方法中，相对速度是通过沿第一方向以不同速度移动所述一对夹紧装置的两个、并沿第二方向移动加热装置而产生的相对速度。
本发明还提供了一种光纤基材的拉伸设备，包括：
一对夹紧装置，用于夹紧光纤基材沿纵向的两端；
加热装置，用于加热光纤基材的外围；
夹紧装置移动装置，用于移动所述一对夹紧装置的一个或两个，以沿与纵向平行的第一方向牵拉光纤基材；以及
运算和控制单元；
其中，运算和控制单元执行运算和控制，光纤基材的加热位置处的目标移动速度被设置为加热装置相对于光纤基材的相对移动速度，并且当相对移动速度是Vb(x)时，根据表达式(1)改变Vb(x)：
Vb·[Dmax/D(x)]2≤Vb(x)≤Vb·[Dmax/D(x)]3        (1)
其中，Vb表示参考速度，Dmax表示光纤基材的最大外径，D(x)表示在加热位置x处光纤基材的外径，以及Vb(x)表示在加热位置x处加热装置相对于光纤基材的相对移动速度。
上述光纤基材的拉伸设备的优选方面如下(a)至(i)，但是，在一些情况下可以组合其中的两个或多个。
(a)上述拉伸设备中还包括外径测量装置，用于测量光纤基材沿纵向的每一个位置处的外径。
(b)上述拉伸设备中，运算和控制单元还根据光纤基材沿纵向的每一个位置处的外径，计算光纤的牵拉速度，并且夹紧装置移动装置根据结果，移动所述一对夹紧装置的一个或两个。
(c)上述拉伸设备中，将光纤的牵拉速度设置在满足以下表达式(2)的范围内：
0.5≤(Dt/Dmax)2≤0.99          (2)
其中，Dt是目标拉伸外径，Dmax与表达式(1)中所定义的意义相同。
(d)上述拉伸设备中，在牵拉所述一对夹紧装置的两个的情况下，由夹紧装置移动装置以不同速度移动沿纵向两端处的夹紧装置，以便沿第一方向牵拉光纤基材。
(e)上述拉伸设备中，加热装置是加热燃器。
(f)上述拉伸设备中，加热位置位于沿加热燃器相对于光纤基材的相对移动方向距离光纤基材的外径由于加热燃器的热作用而开始改变处的位置0至50mm的位置处。
(g)上述拉伸设备中，加热装置中使用的燃烧气体是氧气，并且可燃气体是氢气或丙烷。
(h)上述拉伸设备中，加热装置是电阻炉。
(i)上述拉伸设备还包括加热装置移动装置，用于沿与第一方向相反的第二方向移动加热装置。
本发明的效果
在根据本发明的拉伸方法和拉伸设备中，根据拉伸之前光纤基材的外径大小(截面面积)的变化，控制加热装置相对于光纤基材的相对移动速度。因此，可以通过在光纤基材的较大外径部分处更多降低加热装置的移动速度，来提供充分的热量，并且通过在较小外径部分处更多增加加热装置的移动速度，避免过分加热光纤基材，这能够精确地将光纤基材拉伸到希望的外径或直径。此外，本发明能够减少拉伸处理所需的时间消耗和气体，这有助于降低成本。
此外，本发明能够对具有大于100mm的最大外径、并且沿纵向在外径中有较大变化的大型光纤基材进行最终拉伸处理，制造具有均匀外径的预制棒。因此，可以降低光纤的制造成本。
此外，根据本发明，可以在不向拉伸设备施加过度载荷的情况下拉伸光纤基材。因此，甚至可以对作为残次品而拒绝的具有较大外径变化的光纤基材执行最终拉伸处理，从而提高了生产量。
此外，利用本发明的拉伸设备，与传统的拉伸设备不同，不再担心由于不足加热而不能够进行拉伸，因为可以向光纤基材的每个部分提供拉伸所需的热量，即使是在通过从光纤基材的较小直径部分一侧向较大直径部分移动加热燃器来执行拉伸时。
附图说明
图1是示出了本发明拉伸设备的实施例的结构的示意图。
图2是示出了用于测量光纤基材(初始材料)的外径的装置的光发射部分和光接收部分的图。
图3是示出了本发明拉伸设备的另一个示例的结构的示意图。
图4是示出了本发明拉伸设备的另一个示例的结构的示意图。
图5是示出了在图1所示的本发明拉伸设备的情况和传统拉伸设备的情况之间的比较下，光纤基材的外径对加热燃器的移动速度以及对光纤基材的牵拉速度的关系的图。
图6是示出了在本发明拉伸设备的拉伸处理之前和之后光纤基材的外径沿纵向变化的图。
[字符或数字的解释]
1....光纤基材
2....固定卡盘
3....移动卡盘
4....加热燃器
5....燃器台移动装置
6....移动卡盘移动装置
7....运算和控制单元
8....外径测量装置
8a....光发射部分
8b....光接收部分
9....基材供给卡盘移动装置
14....电炉
15....电炉移动装置
E....拉伸设备
具体实施方式
在利用附图来解释本发明的实施方式之前，下面先解释本说明书中使用的每一个术语。
本说明书中的“光纤基材”表示具有从60mm至120mm的外径或直径的预制棒。然而，本发明的方法和设备可以用于拉伸具有更大直径的铸块(ingot)，例如大至200mm量级的铸块。
“参考速度”表示当来自加热装置的热量被设置为恒定时加热装置相对于具有预定外径(例如80mm)的光纤基材的相对速度。如果确定了加热方法(加热燃器或电阻炉)、在使用燃器的情况下所用气体的种类、处理的基材的外径的变化范围、目标拉伸外径等，可以根据经验确定该参考速度。同样如在示例中所述，可以将参考速度设置为6.9mm/min。根据经验，当外径沿纵向是75mm至96mm时，在拉伸起始端处的外径是85mm，并且目标拉伸外径是85mm。
“光纤的加热位置”表示当加热装置是加热燃器时，与经过加热燃器喷嘴的中心的中心线以直角和基材的轴线相交的点相对应的基材的表面。在加热装置是电阻炉的情况下，表示与沿基材的长度方向平行于基材设置的燃器的中心部分相对应的基材表面。
下面，利用附图来解释本发明的实施例。
图1是示意地示出了根据本发明的光纤基材的拉伸设备的实施例的结构的图。在该实施例的设备中，加热装置是加热燃器，并且该燃器移动。仅夹紧光纤基材两端的夹紧装置之一移动，并且另一个固定。
如图1所示，拉伸设备E包括夹紧光纤基材1一端的固定式三爪卡盘(下面称为固定卡盘)2、夹紧另一端的移动式三爪卡盘(下面称为移动卡盘)3、加热燃器4、燃器台移动装置(加热燃器4的移动装置)5、移动移动卡盘3的移动卡盘移动装置6以及控制燃器台移动装置5和移动卡盘移动装置6的运算和控制单元7。燃器台移动装置5被配置用以根据发送自运算和控制单元7的命令，移动加热燃器4，使加热燃器4的移动速度变为稍后所述的目标移动速度。移动卡盘移动装置6被配置用以根据发送自运算和控制单元7的命令，移动移动卡盘3，使移动卡盘3的移动速度变为稍后所述的目标牵拉速度。
图2是示意地示出了测量光纤基材外径的方法的原理的图。如图2所示，在拉伸处理之前，由具有光发射部分8a和光接收部分8b的外径测量装置(例如，由激光外径测量装置)连续地或以均匀间隔沿长度方向测量光纤基材1的外径。外径测量装置具有光发射部分8a和光接收部分8b。光发射部分8a和光接收部分8b位于关于光纤基材1相对的位置处，因此从光发射部分8a发射出激光并且由光接收部分8b接收该激光。
通过由燃器台移动装置5从移动卡盘3一侧移动到固定卡盘2一侧(第二方向)的加热燃器4的火焰加热光纤基材1的外围，同时通过移动卡盘移动装置6沿牵拉光纤基材的方向(第一方向)移动移动卡盘3来拉伸光纤基材1的熔融且软化部分，来执行光纤基材1的拉伸处理。在加热燃器4的加热期间，光纤基材1围绕其纵轴旋转，以均匀加热光纤基材1的特定外围。为此，固定卡盘2和移动卡盘3被配置用以在拉伸处理期间由公知旋转机构(未示出)使之彼此同步地旋转。
在算法和控制单元7中，根据光纤基材1的外径大小沿纵向的变化，控制加热燃器4相对于光纤基材1的相对移动速度和移动卡盘3的移动速度。因此，通过从移动卡盘3一侧向固定卡盘一侧(或者反之亦然)移动外径测量装置的光发射部分8a和光接收部分，连续地或以均匀间隔沿光纤基材的长度方向测量基材的外径。在以均匀间隔测量的情况下，将间隔设置为0.5mm至2mm量级，并且以这种间隔测量光纤基材1的外径。将获得的测量数据输入运算和控制单元7。运算和控制单元7计算加热燃器4和移动卡盘3的移动速度，作为光纤基材1的加热位置x的函数(例如，加热燃器4到固定卡盘2的距离)，如下所述。另外，运算和控制单元7预先存储各种数据，并且被配置成如果输入了外径的测量结果作为变量，在使用燃器时根据使用条件设置了例如各种加热方法和使用的气体种类的预定参数，则通过计算自动地获得燃器的移动速度和移动卡盘的拉力。
由加热燃器4执行加热，使得加热部分的光纤基材的最大表面温度是大约2100摄氏度，优选地处于2000摄氏度至2200摄氏度的范围内。另外，被拉伸的光纤基材1部分的直径极大地改变，并呈现颈部形状。在颈部形状中直径变化率最大处的点(图1中的a)位于沿与加热燃器4的移动方向相反的方向距离加热燃器4的中心线位置(图1中的b)大约100mm的位置处。此外，加热燃器4的中心线位置位于沿加热燃器的移动方向距离光纤基材1的直径改变处的紧靠拉伸前位置(图1中的c)大约50mm的位置处。
如上所述，因为光纤基材的导热系数较小，热充分传导到其纤芯部分需要一些时间，加热燃器的加热位置和拉伸开始位置不一定彼此一致。
本发明最主要的特征在于当将加热装置给光纤基材提供的热量设置为恒定时、由运算和控制单元确定加热燃器相对于光纤基材的相对移动速度。在本实施例的情况下，由于仅仅两端处的卡盘中的移动卡盘移动以用于拉伸的配置，加热燃器的移动速度等于上述相对移动速度。在本发明中，运算和控制单元7执行计算和控制，使得当在光纤基材的加热位置x处的加热装置相对于光纤基材的相对移动速度是Vb(x)时，在输入光纤基材的被测外径作为数据时，下面的表达式(1)成立：
Vb·[Dmax/D(x)]2≤Vb(x)≤Vb·[Dmax/D(x)]3     (1)
其中，Vb表示参考速度，Dmax表示光纤基材的最大外径，D(x)表示在加热位置x处的光纤基材的外径，以及Vb(x)具有以上定义的意义。即，当功率指数是n时，尽管n必须满足2≤n≤3，它不必是整数。
此处，如在术语定义一段中所示，如果已知光纤基材的外径的变化范围、目标拉伸外径等，参考速度是可以根据经验设置的速度。作为光纤基材的最大外径Dmax以及光纤基材的加热部分处的外径D(x)，可以输入外径测量装置的测量结果。因此，如果执行了光纤基材的外径的测量，自动地确定相对移动速度Vb(x)的范围。另外，加热位置x表示图1的加热燃器4的中心线位置。
如果将相对移动速度Vb(x)设置为等于或大于Vb·[Dmax/D(x)]2且等于或小于Vb·[Dmax/D(x)]3，则可以实现具有较小外径变化的拉伸的原因如下。
即，为了将光纤基材加热到预定能够拉伸温度，随着截面面积增加，必须降低相对移动速度。另一方面，为了充分加热光纤基材直至其纤芯，将速度设置为正比于[Dmax/D(x)]的二次方是合理的，当确定位置时可以确定[Dmax/D(x)]的值。一般而言，为了使拉伸处理平稳，优选地在供给稍过量的热量的同时执行拉伸，以使与牵拉速度相关联地执行拉伸，而不是在不足以拉伸的温度下执行拉伸。在这点上，通过将速度设置为正比于[Dmax/D(x)]值的三次方来执行拉伸是没有问题的。
然而，在本发明中，在相对较细光纤基材(例如，大约90mm的基材)的情况下或者在最大外径和目标拉伸外径之间的差最多在5mm至10mm的量级上的情况下，关于参考速度，使用[Dmax/D(x)]值的二次方附近的值。另一方面，在较大外径(例如大约120mm的基材)的情况下或在最大外径和目标拉伸外径之间的差超出10mm的情况下，使用接近上述值的三次方的值。
同时，考虑到上述相对移动速度Vb(x)的限制，如果在拉伸光纤基材的最大直径Dmax部分以减少1至10mm的情况下考虑到卡盘的移动速度(基材的牵拉速度)，则优选地将移动卡盘3的移动速度设置在满足0.5≤(Dt/Dmax)2≤0.99的关系的范围内。
当加热燃器4的火焰强度恒定时，如果与传统的拉伸设备一样将加热燃器4的移动速度设置为恒定，对光纤基材1的较大直径部分的加热变得不足，而对较小直径部分的加热变得过量。因此，本实施例被配置用以如上所述在考虑到拉伸之前光纤基材1的外径大小或直径大小的变化来改变加热燃器的移动速度。
更具体地，在加热光纤基材1的较大直径部分的位置处，降低加热燃器4的移动速度(即光纤基材的加热部分的移动速度)，以避免对较大直径部分的不充分加热。这可以避免由于光纤基材的不充分软化而引起的光纤基材的断裂以及对拉伸设备的损坏。此外，在加热较小直径部分的位置处，加快加热燃器4的移动速度，从而避免过分加热较小直径部分。
在拉伸具有沿长度方向逐渐增加(或减少)的直径的光纤基材的情况下，优选地将较小直径的一段作为拉伸起始端，以减少在拉伸初期中发生的直径摆动(hunting)。
在上述实施例中，移动加热燃器，然而，固定加热燃器、而移动光纤基材(起始基材)的配置也是可以的。在这种情况下，如图3所示，仅需要代替图1的固定卡盘2，使用可移动基材供给卡盘9，并且代替用于移动加热燃器4的燃器台移动装置4，使用基材供给卡盘移动装置10。在这种情况下，光纤基材的牵拉速度变为移动卡盘3的移动速度和基材供给卡盘9的移动速度之间的差。此时，该基材供给卡盘的移动速度变为加热燃器相对于光纤基材的相对移动速度。移动卡盘移动装置6和基材供给卡盘移动装置10分别移动移动卡盘3和基材供给卡盘10，因此光纤基材的加热部分的移动速度变为由运算和控制单元7所计算的目标移动速度，并且移动卡盘3和基材供给卡盘9之间的移动速度的差变为由运算和控制单元7所计算的目标牵拉速度。尽管在上述示例中加热燃器是固定的，当然在这种情况中，在移动基材供给卡盘9的同时，也可以移动加热装置(在该情况中是加热燃器)。
在图1和图3所示的将气体燃器用作加热装置的拉伸设备中，可在加热装置中使用的气体的示例包括氢气作为可燃气体以及氧气作为燃烧气体的组合、丙烷作为可燃气体以及氧气作为燃烧气体的组合。
尽管在上述实施例中将加热燃器用作加热装置，也可以使用小型电炉。在这种情况下，仅需要例如如图4所示，代替燃器台移动装置5，使用电炉14。可以没有任何特定限制地使用在相关工业中已知的任何电炉。
下面解释利用图1所示结构的拉伸设备的光纤基材的拉伸处理的特定示例。
示例1
作为起始基材，使用沿纵向外径在75mm至96mm范围内变化的光纤基材。对于加热燃器4，分别以390l(升)/min的速率供给氢气作为可燃气体，以及以160l/min供给氧气作为燃烧气体，并执行加热控制，使得在加热部分处的最大表面温度是大约2100摄氏度。将光纤基材直径85mm的部分设置为拉伸起始端，并且将目标拉伸外径设置为75mm。根据经验将加热燃器的参考移动速度Vb设置为6.9mm/min。
当沿纵向在位置x处起始基材的直径是D(x)、起始基材的最大外径是Dmax、以及目标拉伸外径是Dt时，由表达式(3)计算出当加热燃器4处于位置(离固定卡盘2的距离)x处时加热燃器4的目标移动速度Vb(x)。即，参考移动速度Vb正比于[Dmax/D(x)]的三次方而改变。
由表达式(4)计算出当加热燃器4处于位置x处时移动卡盘3的移动速度，即光纤基材的目标牵拉速度Vt(x)。
Vb(x)＝Vb·[Dmax/D(x)]3              (3)
Vt(x)＝Vb(x)·[(D(x)/Dt)2-1]          (4)
从表达式(4)中，可以理解，在执行拉伸以使起始基材的最大外径部分的外径减少5mm的情况下，移动卡盘3的最大移动速度Vt(x)由表达式(5)表示。
Vb(x)·[(Dmax/(Dmax-5))2-1]            (5)
在起始基材的最大外径是96mm、且执行拉伸以使最大外径部分的外径减少96-75＝21(mm)的实施例中，将由表达式(5)乘以Dmax/D(x)的平方的表达式(6)所表示的值视为Vt(x)的上限值，以便不对拉伸设备和起始基材施加过度载荷(拉力)。
Vb(x)·[(Dmax/(Dmax-5))2-1]·[Dmax/D(x)]2      (6)
当表达式(4)所表示的值大于表达式(6)所表示的值时，将移动卡盘3的目标移动速度Vt(x)设置为表达式(6)所表达的值。在这种情况下，还将加热燃器4的目标移动速度V设置为表达式(7)所表示的值。
Vb(x)＝Vt(x)/[(D(x)/Dt)2-1]
＝Vt(x)·Dt2/[D(x)2-Dt2]                        (7)
在图5中示出了加热燃器4的移动速度(＝Vb(x))以及移动卡盘3的移动速度(即光纤基材的牵拉速度)(＝Vt(x))。在图5的图中，纵轴表示加热燃器4的移动速度(mm/min.)、横轴表示起始基材的外径(mm)。粗实线和细实线分别表示本实施例中的Vb(x)和Vt(x)。还按照传统方法执行拉伸，其中加热装置的移动速度被设置为恒定(6.9mm/min.)。粗虚线和细虚线分别表示现有技术的拉伸设备中的Vb(x)和Vt(x)。
图6中示出了拉伸的结果。在图6所示的图中，纵轴表示起始基材的外径(mm)(在图6中以虚线表示)、以及通过执行拉伸处理而获得的拉伸基材(即预制棒)(在图6中以实现表示)，横轴表示沿起始基材或拉伸基材的纵向的位置(mm)，其中较小直径端作为基准位置(mm)。沿拉伸基材的纵向的外径变化范围是大约0.1mm。可以确认，根据本发明，当起始基材的外径变化范围大到21mm时，可以将其拉伸为高度均匀的外径。此外，还可以确认，不会出现以前经常在拉伸初期发生的拉伸基材的直径摆动。因此，可以作为产品使用获得的整个预制棒。
尽管在上述实施例中将使用氢气作为可燃气体、氧气作为燃烧气体的加热燃器用作加热装置，通过使用将丙烷用作可燃气体、将氧气用作燃烧气体的加热燃器，或者使用小型电炉，也可以获得相同的效果。
此外，尽管在上述实施例中加热燃器和移动卡盘的相对移动速度在[Dmax/D(x)]值的二次方至三次方的范围内变化，通过固定加热装置、由运算和控制单元利用上述值的二次方至三次方的值来控制基材对加热部分的供给移动速度(即基材供给卡盘9通过基材供给卡盘移动装置10的移动速度)，可以获得相同的效果。
当拉伸之前和之后的外径差小到5.0mm以下时，因为表面面积比的效果可忽略，通过与外径比的二次方成正比相对地移动加热装置和基材，可以进行足够精确的拉伸。

Claims (19)

1.一种光纤基材的方法，包括步骤：
由一对夹紧装置夹紧沿光纤基材的纵向的两端；以及
在通过沿与纵向平行的第一方向移动所述一对夹紧装置的一个或两个来牵拉光纤基材的同时，沿与第一方向相反的第二方向相对于光纤基材移动加热装置；
其中，在根据表达式(1)改变相对移动速度Vb(x)的同时执行光纤基材的拉伸：
Vb·[Dmax/D(x)]2≤Vb(x)≤Vb·[Dmax/D(x)]3         (1)
其中，Vb表示参考速度，Dmax表示光纤基材的最大外径，D(x)表示在光纤基材的加热位置x处的外径，以及Vb(x)表示在加热位置x处加热装置相对于光纤基材的相对移动速度。
2.根据权利要求1所述的拉伸方法，其中，在拉伸之前，在其纵向上测量光纤基材的外径，并且根据测量结果，在改变加热装置相对于光纤基材的相对移动速度的同时执行基材的拉伸。
3.根据权利要求1所述的拉伸方法，其中，将光纤基材的牵拉速度设置在满足以下表达式(2)的范围内：
0.5≤(Dt/Dmax)2≤0.99              (2)
其中，Dt是目标拉伸外径，Dmax与表达式(1)中所定义的意义相同。
4.根据权利要求1所述的拉伸方法，其中，加热装置是燃器，并且加热燃器喷嘴的中心线以直角与光纤基材的轴线的相交点位于沿第二方向距离光纤基材的外径由于加热燃器的热作用而开始改变处的位置0至50mm的位置处。
5.根据权利要求4所述的拉伸方法，其中，加热装置中使用的燃烧气体是氧气，并且可燃气体是氢气或丙烷。
6.根据权利要求1所述的拉伸方法，其中，加热装置是电炉，与光纤基材的纵向平行地设置电炉，并且加热燃器沿纵向的中心以直角与光纤基材的轴线的相交点位于沿第二方向距离光纤基材的外径由于电炉的热作用而开始改变处的位置0至50mm的位置处。
7.根据权利要求1所述的拉伸方法，其中，相对速度是通过固定所述一对夹紧装置的一个、并沿第二方向移动加热装置而产生的相对速度。
8.根据权利要求1所述的拉伸方法，其中，相对速度是通过沿第一方向以不同速度移动所述一对夹紧装置的两个、并固定加热装置而产生的相对速度。
9.根据权利要求1所述的拉伸方法，其中，相对速度是通过沿第一方向以不同速度移动所述一对夹紧装置的两个、并沿第二方向移动加热装置而产生的相对速度。
10.一种光纤基材的拉伸设备，包括：
一对夹紧装置，用于夹紧光纤基材沿纵向的两端；
加热装置，用于加热光纤基材的外围；
夹紧装置移动装置，用于移动所述一对夹紧装置的一个或两个，以沿与纵向平行的第一方向牵拉光纤基材；以及
运算和控制单元；
其中，运算和控制单元执行运算和控制，光纤基材的加热位置处的目标移动速度被设置为加热装置相对于光纤基材的相对移动速度，并且当相对移动速度是Vb(x)时，根据表达式(1)改变Vb(x)：
Vb·[Dmax/D(x)]2≤Vb(x)≤Vb·[Dmax/D(x)]3      (1)
其中，Vb表示参考速度，Dmax表示光纤基材的最大外径，D(x)表示在加热位置x处光纤基材的外径，以及Vb(x)表示在加热位置x处加热装置相对于光纤基材的相对移动速度。
11.根据权利要求10所述的拉伸设备，还包括外径测量装置，用于测量沿光纤基材的纵向的每一个位置处的外径。
12.根据权利要求10所述的拉伸设备，其中，运算和控制单元还根据沿光纤基材的纵向的每一个位置处的外径，计算光纤的牵拉速度，并且夹紧装置移动装置根据结果，移动所述一对夹紧装置的一个或两个。
13.根据权利要求12所述的拉伸设备，其中，将光纤的牵拉速度设置在满足以下表达式(2)的范围内：
0.5≤(Dt/Dmax)2≤0.99              (2)
其中，Dt是目标拉伸外径，Dmax与表达式(1)中所定义的意义相同。
14.根据权利要求10所述的拉伸设备，其中，在牵拉所述一对夹紧装置的两个的情况下，由夹紧装置移动装置以不同速度移动沿纵向处于两端的夹紧装置，从而沿第一方向牵拉光纤基材。
15.根据权利要求10所述的拉伸设备，其中，加热装置是加热燃器。
16.根据权利要求15所述的拉伸设备，其中，加热位置位于距离光纤基材的外径由于加热燃器的热作用而开始改变处的位置0至50mm的位置处。
17.根据权利要求15所述的拉伸设备，其中，加热装置中使用的燃烧气体是氧气，并且可燃气体是氢气或丙烷。
18.根据权利要求10所述的拉伸设备，其中，加热装置是电阻炉。
19.根据权利要求10所述的拉伸设备，还包括加热装置移动装置，用于沿与第一方向相反的第二方向移动加热装置。
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