專利名稱：微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法及其拉制光纖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法及其拉制光纖的方法涉及一種光纖預(yù)制棒制造及光纖預(yù)制棒棒拉絲方法，具體的說是一種在芯棒和套管之間的間隙填充高純石英砂形成微間隙套管光纖預(yù)制棒制備方法及關(guān)于微間隙預(yù)制棒拉絲方法，使用該方法制得的預(yù)制棒水峰低，幾何尺寸可控性好，同時其單根棒可拉長度大，可在很大程度上提高設(shè)備利用率，降低成本。
背景技術(shù)：
在"光進銅退"主流的引導(dǎo)下近年來光纖通信技術(shù)持續(xù)飛速發(fā)
展，預(yù)計在2010年國內(nèi)光纖的年需求量將會突破5000萬芯公里，然而，自2005年以來光纖的價格仍處于低谷，這對于光纖成產(chǎn)廠家造成很大的壓力，要在這種微利甚至無利時代求得生存，只有走降低光纖生產(chǎn)成本之路。增加預(yù)制棒的可拉長度是降低成本行之有效的
方法之一。
目前已有的套管法制棒方法就是在這樣的背景下應(yīng)運而生。目前，己成功制造出直徑達150mm、單根棒可生產(chǎn)2000km的光纖預(yù)制棒，雖然在可生產(chǎn)光纖長度上能夠達到2000km，但是這種光纖預(yù)制棒技術(shù)只是在更大可拉長度上發(fā)展了第一步，目前的套管技術(shù)還不夠成熟， 一方面因為芯棒在通過酸洗的時候表面缺陷被進一步放大，
5在預(yù)制棒組裝的時候芯棒也會摩擦套管內(nèi)壁，芯棒表面和套管內(nèi)壁將會同時產(chǎn)生劃傷，產(chǎn)生不愿見到的缺陷，當在拉絲的時候缺陷被拉到光纖里面去，這樣拉絲的時候就會產(chǎn)生生產(chǎn)斷纖和篩選斷纖，影響生產(chǎn)效率和合格率；另一方面，為了能讓芯棒順利的放至套管之中，避免劃傷(事實上是為了盡量減少劃傷概率)，預(yù)制棒組裝是必然需要選擇內(nèi)徑較大的套管來與芯棒匹配，這樣的預(yù)制棒在拉絲時套管在在抽真空的條件下向里面收縮，由于有一定的間隙，套管的玻璃將會填補此間隙，但是套管的玻璃部分填補此間隙又有多余，這樣就會產(chǎn)生部分套管的玻璃部分不會完全貼合到套管表面，而且生產(chǎn)時候芯棒將會在套管中擺動，鑒于這樣的原因目前使用套管法制得的大尺寸預(yù)制棒在增加產(chǎn)能的同時卻引入了模場直徑波動大，光纖包層幾何尺寸不穩(wěn)定等問題，從而在一定程度上導(dǎo)致接續(xù)問題、偏振模色散等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法及其拉制光纖的方法，它解決了現(xiàn)有的套管法制得的光纖預(yù)制棒模場直徑不穩(wěn)定，包層幾何尺寸波動大，及因套管和芯棒產(chǎn)生微裂紋而引起的斷點等一系列問題，在確保光纖預(yù)制棒性能的前提下將單根棒的可拉長度提高到了2000km以上。
微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法及其拉制光纖的方法是采取以下方案實現(xiàn)的
微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法1) 接柄
使用玻璃車床利用氫氧焰分別將芯棒和把棒、套管和尾柄端面在
160(TC 190(TC高溫熔融后進行對接，即為接柄，此過程在BC700-250雙卡盤玻璃車床上進行，接柄后的整根芯棒和把棒，套管和尾柄的整體弓曲度控制在0 0. lmm/m以內(nèi)。
2) 清洗干燥
接柄完成后需利用濃度為2% 3%的氫氟酸對芯棒和套管表面進行清洗2小時以去除表面污染物。清洗過程中芯棒和套管在氫氟酸中的旋轉(zhuǎn)速度控制在30 45轉(zhuǎn)/分鐘之間，超聲波頻率控制在40 60KHz，清洗完畢后需要一個干燥過程以去除表面水份，將清洗完的芯棒和套管分別放在濕度為5 10%的凈化柜內(nèi)使用含水量為0 10ppm、純度為99,999() 99.999。/o的氮氣進行吹掃2h，即可得到干燥
潔凈芯棒和套管。
3) 組裝
組裝過程是將上述清洗干燥后的芯棒組裝到套管內(nèi)，然后將石英砂灌入套管與芯棒之間以保證套管與芯棒之間充滿石英砂粉末，最終不存在可視間隙，制得微間隙的預(yù)制棒。具體組裝過程如下
a) 使用夾具夾住芯棒的把棒通過轉(zhuǎn)動葫蘆將芯棒垂直吊起，超過套管高度。
b) 將套管由水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)并處于芯棒正下方。
c) 緩慢降低芯棒使之完全進入套管底部，松開芯棒把棒上的夾具。d) 在套管尾柄頂部安裝上帶有石英砂進口的耐高溫真空塞。并將石英砂進口閥關(guān)好。
e) 使用真空泵從套管底部預(yù)抽真空管道孔對套管進行抽真空處
理，將套管內(nèi)部氣壓抽至5 10mbar之間。
f) 打開石英砂進口閥讓石英砂在負壓作用下充實芯棒與套管間的間隙，石英砂純度在99. 999% 99. 9999%之間，直徑在O. 5 lmm之間。
g) 取下石英砂包裝袋。
h) 使用氫氧焰噴燈將預(yù)制棒下端的預(yù)抽真空管道孔熔融封閉，即制得微間隙套管光纖預(yù)制棒。
微間隙套管光纖預(yù)制棒拉制光纖的方法
將微間隙套管光纖預(yù)制棒通過套管尾柄固定到光纖拉絲塔的夾頭上；將石英砂進口管連接到真空泵上， 一邊拉絲一邊對預(yù)制棒進行抽真空處理以確保套管和芯棒間的氣壓在700mbar 800mbar從而保證套管與芯棒的熔縮效果。通過型號為K0BE-II-150的光纖拉絲塔光纖預(yù)制棒送給系統(tǒng)將光纖預(yù)制棒送至溫度為2100。C 220(TC拉絲爐中，熔融后從拉絲爐下口拉出光纖光纖依次通過測徑儀測徑、冷卻管冷卻、涂覆、光纖涂料固化、主牽引裝置牽引最終到達雙收線機繞收光纖，各過程的作用及工藝參數(shù)如下
1) 測徑儀測徑采用測徑儀對光纖直徑進行實時監(jiān)測，并反饋給控制系統(tǒng)；測徑儀選用的是beta公司AS3010型測徑儀。
2) 冷卻管冷卻冷卻管是由兩片半圓柱體的走水鋁管制成，產(chǎn)時冷卻管內(nèi)常通氦氣，光纖從冷卻管內(nèi)通過，利用氦氣高效率的
熱傳導(dǎo)性能將裸光纖的溫度將至3(rC 6(TC。
3) 涂覆涂覆是利用光纖與光纖涂料間的剪切力將光纖涂料均勻涂覆到光纖表面，涂覆后的光纖直徑在240 u m 250 u m之間。
4) 光纖涂料固化光纖涂料固化系統(tǒng)是利用紫外光在O. ls 0. 2s的時間內(nèi)將9(F。 95。/。的光纖涂料固化的過程。
5) 主牽引裝置牽引主牽引的作用是根據(jù)測徑儀反饋的光纖直徑調(diào)節(jié)牽引速度(1500 1600m/min)從而將裸光纖直徑控制在124P m 125 u m之間。
6) 雙收線機雙收線機保持與主牽引裝置相同的線速度將光纖收繞至指定光纖盤上。
本發(fā)明特點
本發(fā)明具有如下特點
1) 所制得光纖預(yù)制棒芯棒和套管中心一致，生產(chǎn)過程中不會存在熔縮不均勻，因此所制得的光纖模場直徑、芯包同心度等包層幾何參數(shù)穩(wěn)定。
2) 可以選擇內(nèi)徑較大的套管和外徑較小的芯棒進行組裝，組裝后再填充石英砂，因此芯棒和套管之間相互擦傷的幾率大大降低。
3) 石英砂可以充分修復(fù)芯棒表面和套管內(nèi)壁的微裂紋等缺陷，從而提高后續(xù)工序制得的光纖的強度。
4) 此方法制得的微間隙套管預(yù)制棒在拉絲生產(chǎn)過程中對棒內(nèi)負壓要求不高，熔縮效果好。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。 圖1是本發(fā)明使用玻璃車床接柄示意圖。
圖2是本發(fā)明充裝石英砂前的組合棒示意圖。
圖3是本發(fā)明充滿石英砂的待拉絲光纖預(yù)制棒示意圖。
圖中l(wèi).卡盤；2.芯棒；3.噴燈；4.把棒；5.石英砂進口； 6. 真空塞；7.套管；8.尾柄；9.預(yù)抽真空管道；10.石英砂包裝袋； 11.石英砂進口閥；12.石英砂。
具體實施例方式
參照附圖1 3，微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法及其拉制光 纖的方法
微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法如下-
1) 接柄
使用玻璃車床利用噴燈3的氫氧焰分別將芯棒2和把棒4、套管7 和尾柄8端面在160(TC 190(TC高溫熔融后進行對接，即為接柄，此 過程在BC700-250雙卡盤1玻璃車床上進行，接柄后的整根芯棒2和把 棒4，套管7和尾柄8的整體弓曲度控制在0 0. lmm/m以內(nèi)。
2) 清洗干燥
接柄完成后需利用濃度為2% 3%的氫氟酸對芯棒2和套管7表面 進行清洗2小時以去除表面污染物。清洗過程中芯棒2和套管7在氫氟 酸中的旋轉(zhuǎn)速度控制在30 45轉(zhuǎn)/分鐘之間，超聲波頻率控制在40 60KHz，清洗完畢后需要一個干燥過程以去除表面水份，將清洗完的芯棒2和套管7分別放在濕度為5 10%的凈化柜內(nèi)使用含水量為0 10ppm、純度為99. 99% 99. 999。/。的氮氣進行吹掃2h，即可得到干燥 潔凈芯棒2和套管7。 3) 組裝
組裝過程是將上述清洗干燥后的芯棒2組裝到套管7內(nèi)，然后將 石英砂灌入套管7與芯棒2之間以保證套管7與芯棒2之間充滿石英砂 12粉末，最終不存在可視間隙，制得微間隙的預(yù)制棒。具體組裝過 程如下
a)使用夾具夾住芯棒2的把棒4通過轉(zhuǎn)動葫蘆將芯棒2垂直吊起， 超過套管7高度。
b) 將套管7由水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)并處于芯棒2正下方。
c) 緩慢降低芯棒2使之完全進入套管7底部，松開芯棒把棒4上的夾具。
d) 在套管尾柄8頂部安裝上帶有石英砂進口 5的耐高溫真空塞 6。并將石英砂進口閥ll關(guān)好。
e) 使用真空泵從套管7底部預(yù)抽真空管道孔9對套管進行抽真 空處理，將套管7內(nèi)部氣壓抽至5 10mbar之間。
f) 打開石英砂進口閥ll讓石英砂在負壓作用下充實芯棒與套 管間的間隙，石英砂純度在99.999% 99.9999%之間，直徑在O. 5 l腿之間。
g) 取下石英砂包裝袋10。
h) 使用氫氧焰噴燈將預(yù)制棒下端的預(yù)抽真空管道孔9熔融封閉，即制得微間隙套管光纖預(yù)制棒。
微間隙套管光纖預(yù)制棒拉制光纖的方法
將微間隙套管光纖預(yù)制棒通過套管尾柄固定到光纖拉絲塔的夾 頭上；將石英砂進口管連接到真空泵上， 一邊拉絲一邊對預(yù)制棒進
行抽真空處理以確保套管和芯棒間的氣壓在700mbar 800mbar從而 保證套管與芯棒的熔縮效果。通過型號為K0BE-II-150的光纖拉絲塔 光纖預(yù)制棒送給系統(tǒng)將光纖預(yù)制棒送至溫度為210(rC 220(TC拉絲 爐中，熔融后從拉絲爐下口拉出光纖光纖依次通過測徑儀測徑、冷 卻管冷卻、涂覆、光纖涂料固化、主牽引裝置牽引最終到達雙收線 機繞收光纖，各過程的作用及工藝參數(shù)如下
1) 測徑儀測徑測徑儀選用的是beta公司AS3010型測徑儀，主 要作用是對光纖直徑進行實時監(jiān)測，并反饋給控制系統(tǒng)。
2) 冷卻管冷卻冷卻管是由兩片半圓柱體的走水鋁管制成，生 產(chǎn)時冷卻管內(nèi)常通氦氣，光纖從冷卻管內(nèi)通過，利用氦氣高效率的 熱傳導(dǎo)性能將裸光纖的溫度將至3(TC 6(rC。
3) 涂覆涂覆是利用光纖與光纖涂料間的剪切力將光纖涂料均 勻涂覆到光纖表面，涂覆后的光纖直徑在240 ix m 250 u m之間。
4) 光纖涂料固化光纖涂料固化系統(tǒng)是利用紫外光在0.1s 0. 25的時間內(nèi)將90% 95%的光纖涂料固化的過程。
5) 主牽引裝置牽引主牽引的作用是根據(jù)測徑儀反饋的光纖直 徑調(diào)節(jié)牽引速度(1500 1600m/min)從而將裸光纖直徑控制在124 U m 125 ti m之間。6)雙收線機雙收線機保持與主牽引裝置相同的線速度將光纖 收繞至指定光纖盤上。
數(shù)據(jù)統(tǒng)計
我們對未添加石英砂的預(yù)制棒和添加了石英砂的預(yù)制棒拉絲數(shù) 據(jù)進行了比對，在每種情況下連續(xù)生產(chǎn)了10萬km光纖，添加了石英 砂的預(yù)制棒所生產(chǎn)的光纖的模場直徑芯包同心度和偏振模色散的一 致性明顯優(yōu)越，數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下
套管和芯棒 間隙模場直徑標準偏 差芯包同心度標 準偏差偏振模色散標準 偏差
2~3mm0. 150. 180. 02
微間隙(添加 石英砂)0. 060. 080. 009
權(quán)利要求
1、一種微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法，其特征在于1)接柄使用玻璃車床利用氫氧焰分別將芯棒和把棒、套管和尾柄端面在1600℃～1900℃高溫熔融后進行對接，即為接柄，接柄后的整根芯棒和把棒，套管和尾柄的整體弓曲度控制在0～0.1mm/m以內(nèi)；2)清洗干燥接柄完成后需利用濃度為2％～3％的氫氟酸對芯棒和套管表面進行清洗2小時以去除表面污染物，清洗過程中芯棒和套管在氫氟酸中的旋轉(zhuǎn)速度控制在30～45轉(zhuǎn)/分鐘之間，超聲波頻率控制在40～60KHz，清洗完畢后需要一個干燥過程以去除表面水份，將清洗完的芯棒和套管分別放在濕度為5～10％的凈化柜內(nèi)使用含水量為0～10ppm、純度為99.99％～99.999％的氮氣進行吹掃2h，即可得到干燥潔凈芯棒和套管；3)組裝組裝過程是將上述清洗干燥后的芯棒組裝到套管內(nèi)，然后將石英砂灌入套管與芯棒之間以保證套管與芯棒之間充滿石英砂粉末，最終不存在可視間隙，制得微間隙的預(yù)制棒，具體組裝過程如下a)使用夾具夾住芯棒的把棒通過轉(zhuǎn)動葫蘆將芯棒垂直吊起，超過套管高度；b)將套管由水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)并處于芯棒正下方；c)緩慢降低芯棒使之完全進入套管底部，松開芯棒把棒上的夾具；d)在套管尾柄頂部安裝上帶有石英砂進口的耐高溫真空塞，并將石英砂進口閥關(guān)好；e)使用真空泵從套管底部預(yù)抽真空管道孔對套管進行抽真空處理，將套管內(nèi)部氣壓抽至5～10mbar之間；f)打開石英砂進口閥讓石英砂在負壓作用下充實芯棒與套管間的間隙，石英砂純度在99.999％～99.9999％之間，直徑在0.5～1mm之間；g)取下石英砂包裝袋；h)使用氫氧焰噴燈將預(yù)制棒下端的預(yù)抽真空管道孔熔融封閉，即制得微間隙套管光纖預(yù)制棒。
2、權(quán)利要求l所述的微間隙套管光纖預(yù)制棒拉制光纖的方法，其特征在于將微間隙套管光纖預(yù)制棒通過套管尾柄固定到光纖拉絲塔的夾頭上；將石英砂進口管連接到真空泵上， 一邊拉絲一邊對預(yù)制棒進行抽真空處理以確保套管和芯棒間的氣壓在700mbar 800mbar從而保證套管與芯棒的熔縮效果，通過光纖拉絲塔光纖預(yù)制棒送給系統(tǒng)將光纖預(yù)制棒送至溫度為2100。C 220(TC拉絲爐中，熔融后從拉絲爐下口拉出光纖光纖，依次通過測徑儀測徑、冷卻管冷卻、涂覆、光纖涂料固化、主牽引裝置牽引最終到達雙收線機繞收光纖，各過程的作用及工藝參數(shù)如下1) 測徑儀測徑采用測徑儀對光纖直徑進行實時監(jiān)測，并反饋給控制系統(tǒng)；2) 冷卻管冷卻冷卻管是由兩片半圓柱體的走水鋁管制成，生產(chǎn)時冷卻管內(nèi)長通氦氣，光纖從冷卻管內(nèi)通過，利用氦氣高效率的熱傳導(dǎo)性能將裸光纖的溫度將至3(TC 6(rC;3) 涂覆涂覆是利用光纖與光纖涂料間的剪切力將光纖涂料均勻涂覆到光纖表面，涂覆后的光纖直徑在240 u m 250 u m之間；4) 光纖涂料固化光纖涂料固化系統(tǒng)是利用紫外光在O. ls 0. 23的時間內(nèi)將90% 95%的光纖涂料固化的過程；5) 主牽引裝置牽引主牽引的作用是根據(jù)測徑儀反饋的光纖直徑調(diào)節(jié)牽引速度1500 1600m/min，從而將裸光纖直徑控制在124y m 125 u m之間；6) 雙收線機雙收線機保持與主牽引裝置相同的線速度將光纖收繞至指定光纖盤上。
全文摘要
本發(fā)明微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法及其拉制光纖的方法涉及一種光纖預(yù)制棒制造及光纖預(yù)制棒棒拉絲方法。微間隙套管光纖預(yù)制棒的制備方法1)接柄使用玻璃車床利用氫氧焰分別將芯棒和把棒、套管和尾柄端面在高溫熔融后進行對接，2)清洗干燥接柄完成后需利用濃度為2％～3％的氫氟酸對芯棒和套管表面進行清洗2小時以去除表面污染物，3)組裝組裝過程是將上述清洗干燥后的芯棒組裝到套管內(nèi)，然后將石英砂灌入套管與芯棒之間，制得微間隙的預(yù)制棒。將微間隙套管光纖預(yù)制棒固定到光纖拉絲塔的夾頭上，熔融后從拉絲爐下口拉出光纖光纖依次通過測徑儀測徑、冷卻管冷卻、涂覆、光纖涂料固化、主牽引裝置牽引到達雙收線機繞收光纖。
文檔編號C03B37/02GK101538113SQ20091003114
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者莊衛(wèi)星, 朱兆章, 沈一春, 馳 薛, 薛濟萍, 薛群山, 錢宜剛 申請人:中天科技精密材料有限公司