一种提高光纤强度的拉丝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种提高光纤强度的拉丝装置，包括拉丝炉、设置在拉丝炉内部的光纤预制棒以及裸光纤依次经过的光纤冷却装置、光纤涂覆装置、导轮和光纤收集装置，光纤冷却装置与拉丝炉之间设置有激光测径仪一，光纤涂覆装置与导轮之间设置有激光测径仪二，光纤冷却装置与光纤涂覆装置之间设置有供裸光纤通过的密闭容器，密闭容器右侧壁上设置有等离子体喷头，等离子体喷头左端位于密闭容器内部，等离子体喷头的射频电极通过导线与激励源连接，等离子体喷头右端设置有进气口，进气口通过导管与气体源连接。本实用新型专利技术结构简单、设计合理、成本低且使用方便，可大幅度提高光纤的强度，使光纤具有更长的使用寿命和更高的可靠性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光纤生产装置，尤其是涉及一种采用等离子抛光技术提高光 纤强度的拉丝装置。
技术介绍
目前使用量最大的是以石英玻璃为主要材料的石英光纤，石英玻璃中硅氧原子的 间距是0. 162nm，根据原子间的结合力推算，光纤的理论断裂强度高达20-26GN/M2，折合到 直径125微米的石英光纤其拉断力应为245-320牛顿，而实际现有的高强度光纤的拉断力 为50-65牛顿，两者之间仍有较大的差距，根据Griffith的微裂纹理论，现有的高强度光纤 表面存在着1. 0-5. 0纳米深度的微裂纹，也就是说现有的光纤强度仍有提高的潜力。影响光纤强度的因素主要归结为两个分别是光纤表面的微裂纹和光纤中的杂 质、气泡或其它缺陷，后者可以通过提高原材料纯度、改进光纤预制棒制造工艺来减少或消 除；而光纤表面上的微裂纹是对光纤强度影响的主要因素，微裂纹的产生来源主要有三条 路径，分别是光纤预制棒上本来就有的微裂纹、拉丝过程中由于杂质微粒的污染使光纤表 面产生微裂纹以及在拉应力作用下形成的无规则增长的微裂纹，第一种微裂纹的消除方法 是将预制棒经过严格充分的火焰抛光和氢氟酸腐蚀来消除，基本可以将微裂纹消除干净; 第二种是通过在拉丝炉中通入净化气体来减少，以及在未涂覆的裸光纤冷却区域进行局部 净化，这些可减少杂质颗粒的影响；第三种微裂纹减少的方法是减小拉丝时光纤的牵引力， 由于实际生产中需要考虑生产效率等因素，牵引力的减小是很有限的。可以看出，从置于拉丝炉中的光纤预制棒拉出的光纤到进入光纤涂覆工序前是光 纤表面微裂纹形成的关键环节，然而拉丝炉的构成材料在高温下释放的颗粒必然会对光纤 表面造成伤害，虽有保护性净化气体的吹扫，但只是将大部分颗粒带走，少量的颗粒仍会在 光纤表面形成微裂纹，使光纤的强度降低。另一方面，随着超精密光学零件的抛光技术的进步，出现了超光滑抛光技术，其中 等离子抛光技术已趋于成熟。中国专利申请号为200710072022. 9《常压等离子体抛光方 法》公开了一种新的抛光方法，经该抛光方法处理的光学零件已达到了亚纳米的粗糙度，并 具有进一步改进的潜力。其主要原理是通过射频放电产生非热平衡大气压等离子体，在等 离子体的作用下，与光学零件作用的反应气体被激发形成大量高活性的激发态粒子，抛光 过程是活性粒子与光学零件表面原子发生化学反应，从而实现原子级的材料去除，达到抛 光作用。假如使光纤表面的粗糙度经抛光后达到0. 5纳米左右，也就是光纤表面微裂纹的 深度平均在0. 5纳米深，则按照Griffith的微裂纹理论，就可以使光纤的拉断力值达到100 牛顿左右，可以大幅度提高光纤的强度以及光纤的使用寿命，这为提高光纤强度提供了一 种新的方向。但目前还未见有相关的报道。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种提高光纤强度的拉丝装置，其结构简单、设计合理、成本低且使用方便，可大幅度提高光纤的强 度，使光纤具有更长的使用寿命和更高的可靠性。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种提高光纤强度的拉丝 装置，包括拉丝炉、设置在拉丝炉内部的光纤预制棒以及裸光纤依次经过的光纤冷却装置、 光纤涂覆装置、导轮和光纤收集装置，所述光纤冷却装置与拉丝炉之间设置有激光测径仪 一，所述光纤涂覆装置与导轮之间设置有激光测径仪二，其特征在于所述光纤冷却装置与 光纤涂覆装置之间设置有供裸光纤通过的密闭容器，所述密闭容器右侧壁上设置有等离子 体喷头，所述等离子体喷头左端位于密闭容器内部，所述等离子体喷头的射频电极通过导 线与激励源连接，所述等离子体喷头右端设置有进气口，所述进气口通过导管与气体源连 接。上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于所述密闭容器上还设置有排 气口，所述排气口位于密闭容器左侧且一端与密闭容器连接，所述排气口另一端连接废气 收集装置。上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于所述气体源至少包括一个反 应气体源和一个载气气体源。上的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于所述反应气体源与进气口之间 连接的导管上设置有用于控制反应气体源流量和压力的控制阀一，所述载气气体源与进气 口之间连接的导管上设置有用于控制载气气体源流量和压力的控制阀二。所述反应气体源为四氟化碳、六氟化硫或三氟化氮，所述载气气体源为氦气或氩气。上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于所述等离子体喷头与激励源 之间布设有冷却管道，所述冷却管道与光纤冷却装置连接。上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于所述密闭容器与光纤涂覆装 置之间设置有碳涂覆装置。上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于所述密闭容器上还连接有负 压口，所述负压口通过管道与负压泵连接。本技术与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、设计合理、成本低且使用方便，从拉丝炉出来的裸光纤需冷却才能进 入光纤涂覆装置，在这个冷却过程中其表面多少都会受到各种微小颗粒物的污染，甚至是 在光纤预制棒在拉丝炉中加入时，其表面就已经开始受到污染了 ；而本技术的密闭容 器设置于光纤涂覆装置之前，并再次对光纤表面进行一次快速的非接触抛光处理，消除和 减小了光纤表面的微裂纹深度，提高了光纤的强度，延长了光纤的使用寿命。2、不仅可消减光纤表面微裂纹的再沉积碳涂层，且可大幅度提高光纤的强度，使 光纤具有更长的使用寿命和更高的可靠性。综上所述，本技术采用等离子体的非接触抛光技术，对拉丝后且涂覆前的光 纤进行了抛光处理，大幅度提高了光纤的拉伸强度，延长了光纤的使用寿命，并提高了光纤 的可靠性，具有广阔的应用前景。下面通过附图和实施例，对本技术做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的整体结构示意图。图2为本技术密闭容器的结构示意图。附图标记说明1-密闭容器；2-等离子体喷头；3-射频电极；4-进气口 ；5-控制阀二 ；6-等离子体反应气体云7-排气口 ；8-裸光纤；9-拉丝炉；10-光纤预制棒；11-光纤冷却装置；12-废气收集装置；13-光纤涂覆装置;14-激光测径仪二；15-导轮；16-光纤；17-光纤收集装置；18-激光测径仪一；19-激励源；20-反应气体源；21-载气气体源；22-控制阀一。具体实施方式如图1和2所示的一种提高光纤强度的拉丝装置，包括拉丝炉9、设置在拉丝炉9 内部的光纤预制棒10以及裸光纤8依次经过的光纤冷却装置11、光纤涂覆装置13、导轮15 和光纤收集装置17，所述光纤冷却装置11与拉丝炉9之间设置有激光测径仪一 18，所述光 纤涂覆装置13与导轮15之间设置有激光测径仪二 14，所述光纤冷却装置11与光纤涂覆 装置13之间设置有供裸光纤8通过的密闭容器1，所述密闭容器1右侧壁上设置有等离子 体喷头2，所述等离子体喷头2左端位于密闭容器1内部，所述等离子体喷头2的射频电极 3通过导线与激励源19连接，所述等离子体喷头2右端设置有进气口 4，所述进气口 4通过 导管与气体源连接。如图1所示，所述密闭容器1上还设置有排气口 7，所述排气口 7位于密闭容器1 左侧且一端与密闭容器1连接，所述排气口 7另一端连接废气收集装置12。如图1所示，所述气体源至少包括一个反应气体源20和一个载气气体源21。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种提高光纤强度的拉丝装置，包括拉丝炉（９）、设置在拉丝炉（９）内部的光纤预制棒（１０）以及裸光纤（８）依次经过的光纤冷却装置（１１）、光纤涂覆装置（１３）、导轮（１５）和光纤收集装置（１７），所述光纤冷却装置（１１）与拉丝炉（９）之间设置有激光测径仪一（１８），所述光纤涂覆装置（１３）与导轮（１５）之间设置有激光测径仪二（１４），其特征在于：所述光纤冷却装置（１１）与光纤涂覆装置（１３）之间设置有供裸光纤（８）通过的密闭容器（１），所述密闭容器（１）右侧壁上设置有等离子体喷头（２），所述等离子体喷头（２）左端位于密闭容器（１）内部，所述等离子体喷头（２）的射频电极（３）通过导线与激励源（１９）连接，所述等离子体喷头（２）右端设置有进气口（４），所述进气口（４）通过导管与气体源连接。

【技术特征摘要】
1.一种提高光纤强度的拉丝装置，包括拉丝炉(9)、设置在拉丝炉(9)内部的光纤预制 棒(10)以及裸光纤(8)依次经过的光纤冷却装置(11)、光纤涂覆装置(13)、导轮(15)和 光纤收集装置(17)，所述光纤冷却装置(11)与拉丝炉(9)之间设置有激光测径仪一(18)， 所述光纤涂覆装置(1 与导轮(1 之间设置有激光测径仪二(14)，其特征在于所述光 纤冷却装置(11)与光纤涂覆装置(1 之间设置有供裸光纤(8)通过的密闭容器(1)，所述 密闭容器(1)右侧壁上设置有等离子体喷头O)，所述等离子体喷头( 左端位于密闭容 器(1)内部，所述等离子体喷头O)的射频电极C3)通过导线与激励源(19)连接，所述等 离子体喷头( 右端设置有进气口 G)，所述进气口(4)通过导管与气体源连接。2.按照权利要求1所述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于所述密闭容器 ⑴上还设置有排气口(7)，所述排气口(7)位于密闭容器⑴左侧且一端与密闭容器⑴ 连接，所述排气口(7)另一端连接废气收集装置(12)。3.按照权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜兵，
申请(专利权)人：西安金和光学科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87