專(zhuān)利名稱(chēng)：：大尺寸石英光纖預(yù)制棒制造的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光纖制造領(lǐng)域的光纖預(yù)制棒制造的方法，尤其是制造大尺寸石英光纖預(yù)制棒的方法。技術(shù)背景制造大尺寸的石英光纖預(yù)制棒、增加單根預(yù)制棒的可拉制光纖長(zhǎng)度是提高光纖生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的有效途徑。現(xiàn)有制造大尺寸光纖預(yù)制棒的方法通常先采用軸向汽相沉積工藝(VAD工藝)制造大尺寸石英芯棒，再將芯棒插入石英套管中形成組合體，然后將組合體加熱軟化并熔成大尺寸的預(yù)制棒。中國(guó)專(zhuān)利200610052195.X公開(kāi)了這樣一種大尺寸預(yù)制棒的制造方法，這種方法要求芯棒有良好的幾何精度和均勻性，而采用VAD工藝制得的大尺寸芯棒，幾何精度不易控制好，其包芯比波動(dòng)較大，限制了制造預(yù)制棒的尺寸。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有制造大尺寸光纖預(yù)制棒的方法的不足，提供一種可以降低對(duì)大尺寸芯棒的幾何精度和均勻性的要求、使VAD工藝制造的大尺寸芯棒能適用于大尺寸石英光纖預(yù)制棒制造的方法。本發(fā)明提供的大尺寸石英光纖預(yù)制棒制造的方法包括采用VAD工藝制備大尺寸芯棒，將芯棒延伸后測(cè)試該芯棒包芯比的軸向分布，將測(cè)試好的芯棒插入石英套管內(nèi)，在插入前對(duì)芯棒表面和套管表面進(jìn)行HF酸洗和純水清洗，待干燥后再插入，然后將芯棒與石英套管組合送入延伸爐，將芯棒尾柄和套管柄分別安裝在各自的夾具上，延伸爐升溫后，套管和芯棒按照各自的速度進(jìn)入延伸爐，芯棒進(jìn)棒速度根據(jù)其自身包芯比的軸向分布調(diào)節(jié)。為了防止芯棒與套管之間進(jìn)入空氣產(chǎn)生二次污染，在石英套管尾柄頂部設(shè)置密封裝置，將芯棒和套管的間隙抽真空與外界密封。本發(fā)明的有益效果是能夠克服VAD工藝沉積大尺寸芯棒存在的軸向均勻性不佳所造成的限制制造大尺寸預(yù)制棒的問(wèn)題。芯棒和套管分開(kāi)安裝在不同的夾具上，可以采用芯棒和套管不同步延伸的辦法控制芯棒進(jìn)棒速度，解決包芯比波動(dòng)大的芯棒對(duì)制造大尺寸預(yù)制棒的限制問(wèn)題。本發(fā)明采用在套管尾柄頂部設(shè)置密封裝置對(duì)芯棒和套管間隙抽真空，有效防止芯棒和套管在旋轉(zhuǎn)延伸過(guò)程中受到二次污染的問(wèn)題，是一種高效率、低成本制造大尺寸光纖預(yù)制棒的方法。圖1是采用本發(fā)明制造大尺寸光纖預(yù)制棒的設(shè)備的示意圖；圖2是圖1中的排風(fēng)罩的示意圖；圖3是圖1中的芯棒的縱截面示意圖。在圖l、圖2、圖3中，l.芯棒夾具，2.芯棒尾柄，3.排風(fēng)罩，4.密封裝置，5.套管夾具，6.芯棒，7.套管，8.延伸爐，9.預(yù)制棒拉伸尾柄，IO.拉伸尾柄夾具，ll.套管尾柄；31.氮?dú)馊肟冢?2.金屬罩殼，33.排氣口；41.石墨封環(huán)，42.排氣孔，43.石英壓環(huán)；61.包層，62.芯層；A.芯層直徑，B.芯棒直徑。具體實(shí)施方式下面以?xún)蓚€(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。為描述方便，對(duì)相關(guān)術(shù)語(yǔ)和參數(shù)作以下說(shuō)明-芯棒采用VAD工藝制造的實(shí)心石英棒，包含摻Ge的芯層和純Si02的包層；套管高幾何精度的圓柱形高純石英玻璃管；Rr:芯棒包芯比，即芯棒的直徑B和芯棒中芯層直徑A的比值；Rf:光纖的包芯比，即裸光纖的直徑和光纖中芯層直徑的比值；DO:套管外徑；Di:套管內(nèi)徑；Lc:套管的長(zhǎng)度；Dv:VAD工藝制備得到的芯棒的原始直徑；Dr:經(jīng)過(guò)延伸的芯棒的直徑；Lv:VAD工藝制備得到的未延伸的芯棒長(zhǎng)度；Lr:經(jīng)過(guò)延伸后的芯棒長(zhǎng)度；V:芯棒速度與套管速度比。實(shí)施例1:制造<!>120mmX1500mm光纖預(yù)制棒。采用內(nèi)徑為55mm，外徑為158mm，長(zhǎng)為1500mm的套管7生產(chǎn)G652D單模光纖，目標(biāo)光纖的裸光纖直徑為125um，其中光纖的芯徑為8um，光纖的包芯比Rf為15.625。因?yàn)樘坠?和芯棒6間需要留有一定的空間，主樣可以允許芯棒6具有一定的彎度和不均勻性，因此設(shè)定芯棒6延伸后的直徑為50mm。由公式Dr2XV=Rr^X[(Do2-Di2)/(M-Rr2)]可以計(jì)算出當(dāng)芯棒6速度與套管7速度相同即V為1時(shí)的基準(zhǔn)Rr=4.997。因此設(shè)定本發(fā)明中VAD工藝制備的芯棒6的設(shè)計(jì)包芯比為5.0，受到VAD設(shè)備和工藝的限制，芯棒6軸向包芯比(B/A)波動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為STDEV《0.2，實(shí)際包芯的變化范圍在5.0±0.3之間。延伸爐8控制系統(tǒng)由公式D一XV-R^X[(Do2-Di2)/(M-Rr")]根據(jù)輸入芯棒6的Rr測(cè)試結(jié)果可以計(jì)算出相應(yīng)的V從而精確延伸光纖預(yù)制棒。表1列出了本實(shí)施例中同一根芯棒6中三個(gè)典型點(diǎn)的包芯比與相應(yīng)的速度比。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本實(shí)施例中，采用VAD工藝生產(chǎn)的芯棒6原長(zhǎng)Lv為590.625mm，直徑Dv為80mm，延伸后長(zhǎng)度為1512mm，直徑為50mm。由公式Lr=LvX(dVVDt^)按Dv=80mm并考慮充分利用套管7和加工損耗設(shè)Lc《Lr,計(jì)算出原始芯棒尺寸Lv應(yīng)不低于587mm。將延伸后的芯棒6與本實(shí)施例的套管7相組合，在延伸爐8上以6.3mm/min的基準(zhǔn)進(jìn)棒速度、每分鐘3圈的轉(zhuǎn)速可以制成①120mm預(yù)制棒總長(zhǎng)為2543mm，可拉絲長(zhǎng)度為2362.5km。實(shí)施例2:制造①80mmX2000mm光纖預(yù)制棒。采用內(nèi)徑為50mm，外徑為180mm，長(zhǎng)為3000mm的套管7生產(chǎn)G652D單模光纖，目標(biāo)光纖的裸光纖直徑為125um，其中光纖的芯徑為8um，光纖的包芯比Rf為15.625。因?yàn)樘坠?和芯棒6間需要留有一定的空間，這樣可以允許芯棒6具有一定的彎度和不均勻性，因此設(shè)定芯棒6延伸后的直徑為45mm。由公式D一XV-R^X[(Do2-Di2)/(R^-Rr2)]可以計(jì)算出當(dāng)芯棒6速度與套管7速度相同即V為1時(shí)的基準(zhǔn)Rr=3.9352。所以設(shè)定本發(fā)明中VAD工藝制備的芯棒6的設(shè)計(jì)包芯比為4.0，受到VAD設(shè)備和工藝的限制，芯棒6軸向包芯比(B/A)波動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為STDEV《0.2，實(shí)際包芯比的變化范圍在4.0±0.24之間。延伸爐8控制系統(tǒng)由公式Dr2XV=Rr2X[(Do2-Di2)/(Rf2-Rr2)]根據(jù)輸入芯棒6的Rr測(cè)試結(jié)果可以計(jì)算出相應(yīng)的V從而精確延伸光纖預(yù)制棒。表2列出了本實(shí)施例中同一根芯棒6中三個(gè)典型點(diǎn)的包芯比與相應(yīng)的速度比。表2點(diǎn)RrV14.01.03623.760.907634.241.1737本實(shí)施例中，采用VAD工藝生產(chǎn)的芯棒6原長(zhǎng)Lv為950mm，直徑Dv為80mm,延伸后長(zhǎng)度為3002.47mm，直徑為45mm。由公式Lr=LvX(Dv2/Di^)按Dv=80mm并考慮充分利用套管7和加工損耗Lc《Lr，計(jì)算出原始芯棒尺寸Lv應(yīng)不低于949.22mm。將延伸后的芯棒6與本實(shí)施例的套管7相組合，在延伸爐8上以5.8mm/min的基準(zhǔn)進(jìn)棒速度、每分鐘2.8圈的轉(zhuǎn)速可以制成080mm預(yù)制棒長(zhǎng)為14890mm，可拉絲長(zhǎng)度為6099km?？紤]生產(chǎn)中原料的使用率，實(shí)際可制成①80mm、長(zhǎng)2000mm預(yù)制棒6根，可拉絲長(zhǎng)度大于5000km。權(quán)利要求1、一種大尺寸石英光纖預(yù)制棒制造的方法，包括采用VAD工藝制備大尺寸芯棒，將芯棒延伸后測(cè)試該芯棒包芯比的軸向分布，將測(cè)試好的芯棒插入石英套管內(nèi)，在插入前對(duì)芯棒表面和套管表面進(jìn)行HF酸洗和純水清洗，待干燥后再插入，然后將芯棒與石英套管組合送入延伸爐，其特征在于將芯棒尾柄和套管尾柄分別安裝在各自的夾具上，延伸爐升溫后，套管和芯棒按照各自的速度進(jìn)入延伸爐，芯棒進(jìn)棒速度根據(jù)其自身包芯比的軸向分布調(diào)節(jié)。2、按權(quán)利要求1所述的大尺寸石英光纖預(yù)制棒制造的方法，其特征在于在制棒全過(guò)程通過(guò)石英套管尾柄頂部設(shè)置的密封裝置將芯棒和套管的間隙抽真空與外界密封。全文摘要一種大尺寸石英光纖預(yù)制棒制造的方法，包括采用VAD工藝制備大尺寸芯棒，將芯棒延伸后并測(cè)試好其包芯比的軸向分布后插入石英套管內(nèi)，在插入前對(duì)芯棒和套管表面進(jìn)行HF酸洗和純水清洗并干燥，然后將芯棒與石英套管組合送入延伸爐，將芯棒尾柄和套管尾柄分別安裝在各自的夾具上，延伸爐升溫后，套管和芯棒按照各自的速度進(jìn)入延伸爐，芯棒進(jìn)棒速度根據(jù)其自身包芯比的軸向分布調(diào)節(jié)；在套管尾柄頂部設(shè)置密封裝置，將芯棒和套管的間隙抽真空與外界密封，本發(fā)明可以采用芯棒和套管不同步延伸的辦法控制芯棒進(jìn)棒速度，解決包芯比波動(dòng)大的芯棒對(duì)制造大尺寸預(yù)制棒的限制問(wèn)題，而將芯棒和套管的間隙抽真空與外界密封可以防止其在旋轉(zhuǎn)延伸過(guò)程中的二次污染，本發(fā)明是一種高效率、低成本制造大尺寸石英光纖預(yù)制棒的方法。文檔編號(hào)C03B37/018GK101328012SQ20071004254公開(kāi)日2008年12月24日申請(qǐng)日期2007年6月21日優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日發(fā)明者柳錦煒,平江,華肖,顧志華申請(qǐng)人:江蘇亨通光纖科技有限公司;江蘇亨通光電股份有限公司