一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备与方法技术

本发明专利技术涉及一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备与方法。所述设备其特征在于包括了拉丝炉低温区、拉丝炉高温区、退火管，拉丝炉低温区与拉丝炉高温区交替依次排列形成加热炉区，两个拉丝炉高温区的中心线与光纤的应力元的中心连线相互垂直，两个拉丝炉低温区的中心线与应力元的中心连线一致，退火管放置于炉区中心线的正下方。所述方法的特征包括步骤一，将预制棒夹持在拉丝炉内；步骤二，对拉丝炉升温；步骤三，进行上盘，退火管设置温度；步骤四，并对预制棒进行抽真空处理；步骤五，拉丝；步骤六，剪断光纤。本发明专利技术能够对大芯径单偏振光纤在拉丝过程中产生的不均匀内应力进行消除，使得光纤在切割后具备可完好熔接的特性，进而实现光纤的可用性。

【技术实现步骤摘要】
一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备与方法
本专利技术涉及光纤
，具体为一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备与方法。
技术介绍
普通光纤是对称圆柱体结构设计，但在实际应用中也会受到机械应力变得不对称，产生双折射现象，因此光的偏振态在普通光纤中传输的时候就会毫无规律地变化。主要的影响因素有波长、弯曲度、温度等。保偏光纤可以解决偏振态变化的问题，通常采用熊猫型或者领结型的应力圆对纤芯施加应力，产生应力致偏，从而成为保偏光纤或者单偏振光纤。传统的保偏光纤的拉丝方法是在非保偏光纤的基础上对加热的液态应力元进行抽真空处理，避免气泡混入应力元中。但是该拉丝工艺主要存在两方面的缺陷，一是预制棒由于应力元的存在导致形状并非处处均匀，应力元占据的部位需要的加热温度相对于与应力元垂直方向部分的温度更低，因为应力元主要由熔点较低的掺硼石英组成，而环形的加热炉对其加热既浪费了能耗又对优化石英与应力元的均匀性是不利的；二是在退火过程中，由于退火的温度、时长不充分，导致光纤内部残余的应力不均匀。内应力不均匀或含有结构缺陷的光纤会导致光纤翘曲过度以及切割时的端面裂纹出现，进而导致光纤丧失使用性。特别是包层直径400μm左右的保偏光纤或者单偏振光纤，常规的保偏光纤拉丝工艺会使得光纤在切割后几乎100％的会产生端面裂纹，从而导致熔接时产生很多气泡，传输几十瓦甚至更低激光功率时损耗、发热已很大，极易烧毁，因此承受百瓦级以上功率，且光纤的机械抗拉强度、抗弯曲性能通常也很低，失去了使用性。因此需要寻找一种可以解决应力不均匀，提高光纤切割面质量，提高光纤成品率的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种可以消除光纤中的不均匀的应力，使得大芯径光纤切割、熔接时无缺陷的大芯径单偏振光纤的拉丝设备与方法，其具体结构为：一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：包括了两个拉丝炉低温区(2)、两个拉丝炉高温区(3)、退火管，所述拉丝炉低温区(2)与所述拉丝炉高温区(3)交替依次排列形成加热炉区，两个所述拉丝炉高温区(3)的中心线与光纤的应力元(1)的中心连线相互垂直，两个所述拉丝炉低温区(2)的中心线与所述应力元(1)的中心连线一致，所述退火管放置于炉区中心线的正下方。进一步地，所述拉丝炉高温区(3)的弧长与所述拉丝炉低温区(2)的弧长比例在1:2至2:1之间。进一步地，所述拉丝炉高温区(3)的温度在2000℃至2100℃，所述拉丝炉低温区(2)的温度在1800℃至2000℃。进一步地，所述退火管的数量可以为两个、三个、四个，温度由高至低排列，退火管的温度为1000℃至100℃，所述退火管的长度为80cm至150cm。进一步地，所述拉丝炉高温区(3)和所述拉丝炉低温区(2)根据弧长比例由数个可调温拉丝炉片组成。进一步地，所述退火管为可调温退火管。本专利技术提供了一种使用上述大芯径单偏振光纤拉丝设备的方法，其特征在于：步骤一、将单偏振光纤预制棒通过夹持吊装的方式置于拉丝炉内，所述应力元(1)的圆心连线的方向对准所述拉丝炉低温区(2)中轴线，所述应力元(1)的圆心连线的方向与所述拉丝炉高温区(3)的中轴线垂直；步骤二、将拉丝炉进行升温，对预制棒的尖端区域加热；拉丝炉内采用氮气吹扫保护，并采用冷却水对拉丝炉内的保温材料进行降温处理；将拉丝炉的温度设置成预设温度；步骤三、锥头下坠后进行上盘，并将退火管的温度设置成预设温度；步骤四、对预制棒顶部进行抽真空处理，将应力元所在的孔抽真空；步骤五、对预制棒进行拉丝，拉丝的速度由慢至快最后稳定在预设的速度，拉丝过程中采用氦气对经过退火管的光纤进行吹扫冷却；步骤六、根据需要剪断光纤，并对拉丝炉进行降温处理，结束拉丝。进一步地，步骤二中所述拉丝炉的预设温度为所述拉丝炉高温区(3)的温度在2000℃至2100℃之间，所述拉丝炉低温区(2)的温度在1800℃至2000℃之间；步骤三中所述退火管的预设温度为1000℃至100℃之间，长度在150cm～80cm之间。进一步地，步骤四中的所述抽真空处理其负压设置为为30Mbar～80Mbar；步骤五中的拉丝速度，起步时是5m/min，对应的送棒速度约为0.8mm/min，稳定时的拉丝速度保持在40m/min～60m/min，氦气的吹气量为5L/min。进一步地，在步骤五与步骤六之间可以根据需要对光纤的内、外进行涂覆，固化。本专利技术对拉丝炉进行了升级，从一个环形温区变为四个温区，呈对称分布，与应力元接近的一对温区可以设置得温度低于远离应力元的那一对温区，从而便于调节应力元的粘度，进而调节应力元冷却固化的速度与应力均匀性，且由于与应力元接近的温区的低温设置能够在一定程度上节约能量；同时，将拉丝的退火区由一个变为三个可以独立控温的退火温区，既增加了退火时间又避免了光纤退火中温度骤降造成内应力不均匀的情况，极大地提高了大芯径保偏光纤或者单偏振光纤的切割端面质量，例如端面裂纹数量可为0或1根且裂纹长度不超过端面直径的十分之一，使得光纤的成品率得到明显提升，实现千瓦级的偏振激光的传输。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为拉丝炉与退火管示意图；图2为拉丝炉与预制棒横截面剖面图；图3为拉丝炉与预制棒纵向剖面图。附图标记说明：1、应力元；2、拉丝炉低温区；3、高温拉丝炉片；4、高温退火管；5、中温退火管；6、低温退火管。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，如图1所示，包括了多个拉丝炉片和多个退火管，多个拉丝炉片围绕在光纤预制棒中的应力元1的周围作为拉丝炉。拉丝炉分成几组温区，其对角的温区温度一致，不同温度的温区相互毗邻，通常的会分成4个温度区域即两个拉丝炉高温区3，两个拉丝炉低温区2。拉丝炉高温区3的中心点连线与待加工光纤中的两个应力元1的中心连线相互垂直，拉丝炉低温区2的中心点连线与待加工光纤中的两个应力元1的中心连线一致。通常的拉丝炉相邻温区的弧长比例(即高温区与低温区的弧长比例)1:2～2:1，高温区的温度在2000℃～2100℃，低温区的温度在1800℃～2000℃。为了便于温度调节可以选用温度可调的拉丝炉片组成各个温度区。多个退火管的温度不同布置在拉丝炉中心线的下方，随着离拉丝炉距离的增加，温度由高至低依次排列。退火管的数量根据需要可以由两到四个组成，温度最高的退火管的温度为800℃～1000℃，温度最低的退火管的温度为100℃～200℃。退火管的长度为80cm～150cm。为了便于温度调节可以选用温度可调的退火管。基于上述的一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其具体拉丝的方法为：步骤一、将单偏振光纤预制棒通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：包括了两个拉丝炉低温区(2)、两个拉丝炉高温区(3)、退火管，所述拉丝炉低温区(2)与所述拉丝炉高温区(3)交替依次排列形成加热炉区，两个所述拉丝炉高温区(3)的中心线与光纤的应力元(1)的中心连线相互垂直，两个所述拉丝炉低温区(2)的中心线与所述应力元(1)的中心连线一致，所述退火管放置于炉区中心线的正下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：包括了两个拉丝炉低温区(2)、两个拉丝炉高温区(3)、退火管，所述拉丝炉低温区(2)与所述拉丝炉高温区(3)交替依次排列形成加热炉区，两个所述拉丝炉高温区(3)的中心线与光纤的应力元(1)的中心连线相互垂直，两个所述拉丝炉低温区(2)的中心线与所述应力元(1)的中心连线一致，所述退火管放置于炉区中心线的正下方。


2.根据权利要求1所述一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：所述拉丝炉高温区(3)的弧长与所述拉丝炉低温区(2)的弧长比例在1:2至2:1之间。


3.根据权利要求1或2所述一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：所述拉丝炉高温区(3)和所述拉丝炉低温区(2)根据弧长比例由数个可调温拉丝炉片组成。


4.根据权利要求3所述一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：所述拉丝炉高温区(3)的温度在2000℃至2100℃，所述拉丝炉低温区(2)的温度在1800℃至2000℃。


5.据权利要求1或4所述一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：所述退火管为可调温退火管。


6.据权利要求5所述一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备，其特征在于：所述退火管的数量可以为两个、三个、四个，温度由高至低排列，退火管的温度为1000℃至100℃，所述退火管的长度为80cm至150cm。


7.一种使用权利要求1-6所述的一种大芯径单偏振光纤的拉丝设备对光纤拉丝的方法，其特征在于：
步骤一、将单偏振光纤预制棒通过夹持吊装的方式置于拉丝炉内，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖春，司旭，戎亮，任军江，
申请(专利权)人：上海传输线研究所中国电子科技集团公司第二十三研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31