本發(fā)明屬于光纖制造，具體涉及一種超低損耗光纖的退火裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、光纖通信技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)的重要組成部分，其因具有傳輸速率高、容量大、損耗低等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸、光纖傳感等諸多領(lǐng)域。光纖的制造技術(shù)直接影響光纖通信系統(tǒng)的性能和可靠性。退火工藝作為光纖制造過程中關(guān)鍵的一步，通過退火可以消除光纖內(nèi)部的應(yīng)力，提高光纖的機(jī)械性能和光學(xué)性能，特別是對(duì)于超低損耗光纖，退火工藝的優(yōu)劣直接關(guān)系到光纖的衰減特性和大有效面積的保護(hù)。

2、在光纖退火過程中，溫場(chǎng)控制和氣體進(jìn)氣控制是影響退火效果的兩個(gè)關(guān)鍵因素。但是，現(xiàn)有光纖退火設(shè)備在溫場(chǎng)控制和氣體進(jìn)氣控制方面具有局限性，主要體現(xiàn)在以下方面：

3、(1)溫度分布不均勻：現(xiàn)有退火設(shè)備難以在高溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)均勻的溫度分布，導(dǎo)致超低損耗光纖在退火過程中容易出現(xiàn)退火不均勻問題，從而影響光纖退火的有效性，影響光纖的機(jī)械和光學(xué)性能；

4、(3)氣流控制不穩(wěn)定或無主動(dòng)式氣流：現(xiàn)有退火設(shè)備的氣流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，氣流路徑復(fù)雜，無法穩(wěn)定控制氣流，這會(huì)導(dǎo)致退火過程中氣體混合效果差和流速不均以及產(chǎn)生不必要的波動(dòng)，進(jìn)而影響退火過程的穩(wěn)定性和精確性；

5、(3)無法有效控制光纖直徑的均勻性：現(xiàn)有退火設(shè)備在處理超低損耗光纖時(shí)，難以滿足其對(duì)溫控精度和氣流純凈度的高要求，同時(shí)無氣流或離散的氣流無法實(shí)現(xiàn)高精度直徑均勻性要求，進(jìn)而使得超低損耗光纖大有效面積的保障也難以維持。

6、申請(qǐng)?zhí)枮閕n202417014031的發(fā)明專利提供了一種在光纖生產(chǎn)系統(tǒng)中制造光纖的方法，通過控制不同大小的出口噴嘴，可控制進(jìn)入退火爐的氣流，從而產(chǎn)生具有低光纖衰減的光纖。但是，該專利中光纖退火微環(huán)境的氣流穩(wěn)定性難以保持，易造成光纖擾動(dòng)，影響光纖直徑均勻性。

7、申請(qǐng)?zhí)枮閏n211999466u的中國(guó)專利提供了一種光纖退火爐，著重于退火過程的精密控制，提高光纖質(zhì)量。但是，該專利對(duì)于儀器的精密控制能提供穩(wěn)定的能源，卻不能有效保障光纖退火微環(huán)境的溫場(chǎng)均勻性。

8、申請(qǐng)?zhí)枮閣o2019153473a1的發(fā)明專利提供了一種光纖拉伸退火設(shè)備，該設(shè)備集光纖拉伸和退火工藝于一體，提高了光纖的結(jié)構(gòu)性能，但是未考慮到在高溫下氣體膨脹帶來的灰分的活躍程度更高，退火微環(huán)境的潔凈度難以保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種超低損耗光纖的退火裝置及方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種超低損耗光纖的退火裝置，包括：

4、光棒加熱系統(tǒng)，用于將光棒加熱熔融并拉制成光纖；

5、光纖退火系統(tǒng)，用于對(duì)拉制后的光纖進(jìn)行退火處理；

6、旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)，用于在退火區(qū)域內(nèi)形成穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)氣流；

7、魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)，用于使氣流在退火區(qū)域內(nèi)分布均勻；

8、涂覆系統(tǒng)，用于在光纖表面增加保護(hù)材料；

9、收線系統(tǒng)，用于確保光纖在拉制和涂覆過程中的張力穩(wěn)定并實(shí)現(xiàn)光纖的收線；

10、所述光棒加熱系統(tǒng)、光纖退火系統(tǒng)、旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)、涂覆系統(tǒng)、收線系統(tǒng)沿光纖進(jìn)入方向順序設(shè)置，所述魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)設(shè)置于光纖退火系統(tǒng)內(nèi)。

11、進(jìn)一步的，所述光棒加熱系統(tǒng)包括：

12、光棒，作為光纖的前體材料，需要在高溫下加熱熔融；

13、光纖拉絲爐，用于加熱光棒，使其形成錐頭并可牽引成固定尺寸的光纖；

14、光纖，其為光棒熔融后形成的光纖，經(jīng)過光纖拉絲爐的牽引拉制成所需直徑；光纖在牽引過程中保持均勻的速度和方向，以確保光纖直徑的一致性。

15、進(jìn)一步的，所述光纖退火系統(tǒng)包括：

16、退火爐；

17、加熱線圈，設(shè)置于退火爐內(nèi)，

18、石英桶，設(shè)置于退火爐內(nèi)，所述石英桶上纏繞有加熱線圈；

19、金屬卡環(huán)，設(shè)置于退火爐入口端，用于固定魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)；

20、下托盤，設(shè)置于退火爐出口端，方便拆卸與安裝退火爐內(nèi)部部件。

21、進(jìn)一步的，所述加熱線圈的總高度為1500～3000mm，內(nèi)徑為45～70mm，匝數(shù)為7～15，所述加熱線圈內(nèi)部通入冷卻水以防止線圈變形，確保加熱均勻。

22、進(jìn)一步的，所述石英桶的外徑為43～70mm，內(nèi)徑為40～65mm，所述加熱線圈和石英桶二者的裝配中石英桶兩端與加熱線圈的間距控制范圍為1～3mm，確保加熱均勻。

23、進(jìn)一步的，所述旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)置于光纖退火系統(tǒng)的出口端，外徑為40～80mm，內(nèi)徑為18～32mm，所述旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)包括：

24、進(jìn)氣管道，用于提供氣體流動(dòng)的通道，口徑為4～8mm；

25、氣體單向節(jié)流閥；

26、比例調(diào)節(jié)閥；

27、氣源存儲(chǔ)罐；

28、所述進(jìn)氣管道與法線形成的角度為20～60°，所述進(jìn)氣管道與下壁形成的夾角為20～45°，所述進(jìn)氣管道與氣源存儲(chǔ)罐之間的管路上設(shè)置有氣體單向節(jié)流閥和比例調(diào)節(jié)閥。

29、進(jìn)一步的，若干個(gè)魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)包括若干個(gè)魚嘴疊式陶瓷管，若干個(gè)魚嘴疊式陶瓷管通過魚嘴疊式陶瓷管連接環(huán)由下至上連接在一起，下部的魚嘴疊式陶瓷管向上伸出5～15mm，所有魚嘴疊式陶瓷管連接成功后總長(zhǎng)為1600～3100mm。

30、進(jìn)一步的，所述魚嘴疊式陶瓷管的最大外徑為30～48mm，由下至上以0.6～0.8倍的尺寸縮小。

31、進(jìn)一步的，所述魚嘴疊式陶瓷管的最大內(nèi)徑為18.5～29.6mm，由下至上以0.6～0.8倍尺寸縮小，最小內(nèi)徑為最大內(nèi)徑尺寸的0.618倍。

32、本發(fā)明還公開了一種超低損耗光纖的退火方法，采用如上所述的一種超低損耗光纖的退火裝置進(jìn)行退火，包括以下步驟：

33、1)完成光棒加熱系統(tǒng)、光纖退火系統(tǒng)、旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)、魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)、涂覆系統(tǒng)和收線系統(tǒng)的布設(shè)；

34、2)光棒進(jìn)入光纖拉絲爐內(nèi)并在高溫條件下加熱熔融；利用光纖拉絲爐將熔融的光棒沿光纖牽引方向牽引拉制形成所需直徑的光纖；

35、3)步驟2)所得光纖進(jìn)入退火爐進(jìn)行退火處理。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

37、1)通過魚嘴疊式陶瓷管設(shè)計(jì)，優(yōu)化退火區(qū)域的氣流路徑，使氣流能夠在多個(gè)方向上均勻分布，從而實(shí)現(xiàn)更加均勻的溫度分布，提升光纖的機(jī)械和光學(xué)性能；

38、2)增加氣流穩(wěn)定控制：通過旋進(jìn)式進(jìn)氣方式，使進(jìn)入的氣流形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)氣體混合效果和流速控制，確保退火過程中的氣流穩(wěn)定，減少不必要的波動(dòng)，提高光纖質(zhì)量；

39、3)增強(qiáng)適應(yīng)性：提供適用于直徑均勻性要求較高光纖的退火裝置和方法，提高退火設(shè)備的靈活性和適應(yīng)性，滿足不同生產(chǎn)需求。

技術(shù)特征：

1.一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，所述光棒加熱系統(tǒng)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，所述光纖退火系統(tǒng)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，所述加熱線圈的總高度為1500～3000mm，內(nèi)徑為45～70mm，匝數(shù)為7～15，所述加熱線圈內(nèi)部通入冷卻水以防止線圈變形，確保加熱均勻。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，所述石英桶的外徑為43～70mm，內(nèi)徑為40～65mm，所述加熱線圈和石英桶二者的裝配中石英桶兩端與加熱線圈的間距控制范圍為1～3mm，確保加熱均勻。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，所述旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)置于光纖退火系統(tǒng)的出口端，外徑為40～80mm，內(nèi)徑為18～32mm，所述旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，若干個(gè)魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)包括若干個(gè)魚嘴疊式陶瓷管，若干個(gè)魚嘴疊式陶瓷管通過魚嘴疊式陶瓷管連接環(huán)由下至上連接在一起，下部的魚嘴疊式陶瓷管向上伸出5～15mm，所有魚嘴疊式陶瓷管連接成功后總長(zhǎng)為1600～3100mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，所述魚嘴疊式陶瓷管的最大外徑為30～48mm，由下至上以0.6～0.8倍的尺寸縮小。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低損耗光纖的退火裝置，其特征在于，所述魚嘴疊式陶瓷管的最大內(nèi)徑為18.5～29.6mm，由下至上以0.6～0.8倍尺寸縮小，最小內(nèi)徑為最大內(nèi)徑尺寸的0.618倍。

10.一種超低損耗光纖的退火方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9任一所述的一種超低損耗光纖的退火裝置進(jìn)行退火，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超低損耗光纖的退火裝置及方法，該退火裝置包括：光棒加熱系統(tǒng)、光纖退火系統(tǒng)、旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)、魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)、涂覆系統(tǒng)、收線系統(tǒng)，光棒加熱系統(tǒng)、光纖退火系統(tǒng)、旋進(jìn)式進(jìn)氣系統(tǒng)、涂覆系統(tǒng)、收線系統(tǒng)沿光纖進(jìn)入方向順序設(shè)置，魚嘴疊式陶瓷管系統(tǒng)設(shè)置于光纖退火系統(tǒng)內(nèi)。本發(fā)明通過魚嘴疊式陶瓷管設(shè)計(jì)，優(yōu)化退火區(qū)域的氣流路徑，使氣流能夠在多個(gè)方向上均勻分布，從而實(shí)現(xiàn)更加均勻的溫度分布，提升光纖的機(jī)械和光學(xué)性能；通過旋進(jìn)式進(jìn)氣方式，使進(jìn)入的氣流形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)氣體混合效果和流速控制，確保退火過程中的氣流穩(wěn)定，減少不必要的波動(dòng)，提高光纖質(zhì)量；提高了退火設(shè)備的靈活性和適應(yīng)性，滿足不同生產(chǎn)需求。

技術(shù)研發(fā)人員：劉永,戴明錚,羅干,管弘豐,戚仁寶,羅杰,賀作為,宋君
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇亨通光纖科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2