一种用于光纤预制棒的掺杂设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于光纤预制棒的掺杂设备，其特征在于包括有长筒形加热保温炉，加热保温炉两端的外侧分别设置进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头分别与掺杂气体气源和尾气收集处理装置相连通，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头相组成对，设置有2对或2对以上，每对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的轴线相重合。本发明专利技术可对掺杂预制棒玻璃衬管进行整体加热，加热均匀，掺杂质量好，并能同时批量处理，因此不仅使加工时间大幅缩短，有效提高了生产效率，而且也提高了掺杂的均匀性。避免了预制棒玻璃衬管温度的反复升降，减少了玻璃衬管的析晶风险和应力不均。本发明专利技术结构简单，使用操作方便。

A Doping Device for Optical Fiber Prefabricated Rods

The invention relates to a doping device for optical fiber prefabricated rods, which is characterized in that there is a long cylindrical heating and insulation furnace, and the outer sides of the heating and insulation furnace are respectively provided with an inlet cyclone rotary seal chuck and an exhaust rotary seal chuck. The inlet cyclone rotary seal chuck and the exhaust rotary seal chuck are respectively connected with the doped gas source and the exhaust gas collection and processing device. The rotary seal chuck and the exhaust rotary seal chuck are arranged in pairs with two or more pairs. The axes of each pair of rotary seal chucks for cyclone inlet and the exhaust rotary seal chucks coincide. The invention can heat the glass liner of doped prefabricated rods as a whole, and the heating is uniform, the doping quality is good, and the batch processing can be carried out at the same time. Therefore, the processing time is greatly shortened, the production efficiency is effectively improved, and the doping uniformity is also improved. The repeated temperature rise and fall of glass liner of prefabricated rod are avoided, and the crystallization risk and uneven stress of glass liner are reduced. The invention has simple structure and convenient operation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于光纤预制棒的掺杂设备
本专利技术涉及一种用于光纤预制棒的掺杂设备，属于光纤预制棒制造

技术介绍
光纤被广泛应用于长途干线、城域网、以及接入网等光通讯系统。近几年，随着IP业务量的爆炸式增长，光通信网络正向下一代系统迈进，构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的基础。在光纤的实际生产中，通过将一些特殊的掺杂物质加入光纤预制棒中，能够生产出具有优异性能的光纤。现有的掺杂方法主要包括在沉积过程中掺杂和成棒过程中掺杂，以及在SiO2SOOT粉状中掺杂，在SOOT固化中掺杂。锗和氟主要是通过沉积的方法掺入，大都利用管内沉积或者管外沉积方法，将不同含量的锗和氟掺杂元素引入，在高温作用下发生反应，形成所需的掺杂成分，即可得到不同的折射率分布。还有一些元素掺杂是通过扩散法掺入，如碱金属和磷等。扩散法目前大都通过移动炉子对光纤预制棒进行加热使得相应的掺杂扩散至指定的区间，该方式的不足之处在于预制棒加热的均匀性较差，整个掺杂过程耗时较长，生产效率低。中国专利CN102627398A，CN102627400A，CN106458696中，将玻璃管加热到1500-2200℃进行管内扩散掺杂碱金属元素。热源移动速度为30mm/min-100mm/min，往返移动次数15-30次，假设衬管长度为1m，则掺杂时间至少为5小时。扩散时间长，生产效率低，不利于大规模生产。另外加热炉的移动造成衬管温度循环升降，更容易析晶，也容易造成掺杂碱金属纵向分布不均匀。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种用于光纤预制棒的掺杂设备，它不仅加热均匀，而且掺杂时间短，生产效率高。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有长筒形加热保温炉，加热保温炉两端的外侧分别设置进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头分别与掺杂气体气源和尾气收集处理装置相连通，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头相组成对，设置有2对或2对以上，每对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的轴线相重合。按上述方案，所述的加热保温炉包括长筒形的炉壳，炉壳内壁设置保温层，保温层外侧的炉腔周向设置加热元件，所述的加热保温炉由两个对半开合的炉壳对合或一侧铰合而成。按上述方案，所述的加热保温炉两端端头设置开口，开口外侧分别设置进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，在进气旋转密封夹头与开口之间设置有隔热挡板，在排气旋转密封夹头与开口之间也设置有隔热挡板。按上述方案，在进气旋转密封夹头与隔热挡板之间设置加热元件，用于对预制棒玻璃延长管进行加热。按上述方案，所述的炉腔内安设有测温热电偶。按上述方案，所述的炉体横截面为矩形或椭圆形。按上述方案，所述的每对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的轴线相平行，并与加热保温炉炉腔的中心轴线相平行。按上述方案，所述的加热保温炉为卧式或立式，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头设置有2～6对，各对间隔平行安设。按上述方案，所述的进气旋转密封夹头通过进气管与掺杂气体气源相连，在进气管上安设有杂质过滤器，掺杂气体气源的供气压力为10～10000Pa，优选10～2000Pa。按上述方案，所述的进气管上连接有原料气体浓度检测装置。按上述方案，所述的加热元件为等离子体、电阻丝、碳棒或感应线圈，炉腔加热温度为800℃-2200℃。本专利技术的有益效果在于：1、可对掺杂预制棒玻璃衬管进行多根整体加热，加热均匀，掺杂质量好。2、由于可对掺杂预制棒玻璃衬管进行整体加热和整体掺杂，并能同时批量处理，因此不仅使加工时间大幅缩短，有效提高了生产效率，而且也提高了掺杂的均匀性。避免了预制棒玻璃衬管温度的反复升降，减少了玻璃衬管的析晶风险和应力不均。3、本专利技术结构简单，使用操作方便。本专利技术设备为需要特殊掺杂及特殊热处理的光纤预制棒及光纤预制棒中间体提供了良好的解决方案。附图说明图1为本专利技术一个实施例的的结构示意图。图2为本专利技术一个实施例中加热保温炉的剖面图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的内容作进一步的详细说明。本专利技术一个实施例如图1、2所示，为卧式结构，包括有长筒形加热保温炉及机架，所述的长筒形加热保温炉包括长筒形的炉壳6，炉壳内壁设置保温层11，保温层外侧的炉腔两侧设置加热元件12，所述的炉体横截面为长方形，高0.5～1m，宽0.2～1m，炉体长度为1～1.8m，加热保温炉由两个上下对半开合的炉壳对合而成，所述的保温层由保温棉或保温砖构成，厚度大于5mm；所述的加热元件为碳棒，炉腔两侧分别设置2根，炉腔温度达到1600℃，所述的炉腔内安设有测温热电偶，该热电偶与控温设备相连，可对整个炉体的温度进行控制，使温度控制的更加均匀。在加热保温炉顶部设置固定和控制元件7，所述的加热保温炉两端端头设置开口，开口外侧分别设置3对进气旋转密封夹头2和排气旋转密封夹头3，每对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的轴线相重合，并同步旋转，3对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的轴线相平行，各对间隔平行安设，并与加热保温炉炉腔的中心轴线相平行。3对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头分别与3根预制棒玻璃衬管4的两端端头密封夹持，带动玻璃衬管匀速旋转。玻璃衬管的两端连接有延长管，延长管伸出加热保温炉炉体两端，在进气旋转密封夹头与开口之间设置有隔热挡板5，在排气旋转密封夹头与开口之间也设置有隔热挡板。所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头分别通过进气管1和排气管8与掺杂气体气源13和尾气收集处理装置相连通。在进气管上安设有杂质过滤器和原料气体浓度检测装置，该原料气体浓度检测装置为在线检测，实时控制。掺杂气体气源的供气压力为1000Pa，主要包括纯氧气、三氯氧磷气体及氟利昂、压缩气体等辅助气体，辅助气体主要用于恒定保持整个供气源的稳定正压，所述的掺杂气体为P2O5，用于对玻璃衬管4的磷掺杂。在炉温1600℃，保温40min的状态下，P元素通过内表面逐渐扩散进入预制棒玻璃体中，然后将此含有P元素的中间体进行缩颈及熔实，得到芯层含有P元素的芯棒，将此芯棒匹配合适的外套管拉丝，得到芯层含有少量P元素的光纤。本专利技术第二个实施例为3根同时掺杂碱金属氧化物的预制棒玻璃衬管，玻璃衬管匀速转动，在进气旋转密封夹头与隔热挡板之间设置加热元件10，用于对预制棒玻璃延长管进行加热，在预制棒玻璃延长管中对应加热元件安设有碱金属盐9，在高温作用下产生碱金属离子气体，作为掺杂气体，掺杂过程中通过进气端1引入所需的气体原料，主要是氧气、碱金属源气体及氟利昂、压缩气体等辅助气体，辅助气体主要用于恒定保持整个供气源的稳定正压，压力值范围为1000Pa，炉体中硅碳棒进行升温，达到1800℃，保温40min，在高温作用下，碱金属元素通过内表面逐渐扩散进入玻璃体中，然后将此含有碱金属元素的中间体进行缩颈及熔实，得到三根中间含有碱金属元素的芯棒，将此芯棒匹配合适的外套管拉丝，得到芯棒含有少量碱元素的光纤。本专利技术的对比例情况如下：通过PCVD沉积加工，在掺氟的二氧化硅玻璃衬管上沉积光纤所需的芯层、内包层及下陷包层形成光纤预制棒的中间体。采用现有常规管内扩散法进行掺杂，其步骤如下：1)将5-50g碱金属原料KBr(纯度99.99％)盛放于大直径玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光纤预制棒的掺杂设备，其特征在于包括有长筒形加热保温炉，加热保温炉两端的外侧分别设置进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头分别与掺杂气体气源和尾气收集处理装置相连通，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头相组成对，设置有2对或2对以上，每对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的轴线相重合。

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤预制棒的掺杂设备，其特征在于包括有长筒形加热保温炉，加热保温炉两端的外侧分别设置进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头分别与掺杂气体气源和尾气收集处理装置相连通，所述的进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头相组成对，设置有2对或2对以上，每对进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的轴线相重合。2.按权利要求1所述的用于光纤预制棒的掺杂设备，其特征在于所述的加热保温炉包括长筒形的炉壳，炉壳内壁设置保温层，保温层外侧的炉腔周向设置加热元件，所述的加热保温炉由两个对半开合的炉壳对合或一侧铰合而成。3.按权利要求2所述的用于光纤预制棒的掺杂设备，其特征在于所述的加热保温炉两端端头设置开口，开口外侧分别设置进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，在进气旋转密封夹头与开口之间设置有隔热挡板，在排气旋转密封夹头与开口之间也设置有隔热挡板。4.按权利要求3所述的用于光纤预制棒的掺杂设备，其特征在于在进气旋转密封夹头与隔热挡板之间设置加热元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新艳，朱继红，张欣，胡俊中，艾靓，邱文斌，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42