光纤拉丝方法和拉丝炉技术

本发明专利技术提供光纤拉丝方法和拉丝炉，用于通过简单的拉丝系统来拉制具有小非圆度的光纤。光纤预制棒被接收到炉芯管中并通过环绕该炉芯管放置的主加热器加热。加热该光纤预制棒，使得弯月形部的开始位置在其位置上高于主加热器的顶部，其中该弯月形部形成在光纤预制棒的底部处。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于从光纤预制棒拉制光纤的光纤拉丝方法和拉丝炉。
技术介绍
光纤通过所谓的“拉丝”获得。在拉制期间，光纤预制棒的底部通过加热来软化，并将张力施加到预制棒的软化部分以减小其直径。预制棒通常由诸如石英玻璃的材料制成。通常，用于这种过程的拉丝系统设有用于加热光纤预制棒的拉丝炉、用于冷却所拉制的 玻璃光纤的冷却装置、用于绕所拉制的玻璃光纤涂覆树脂的涂覆装置，以及用于卷取所涂覆的光纤的卷取装置。此外，将拉丝炉尽可能地置于距地面最高的位置处，以增加用于冷却光纤的行程距离并增加拉丝速度以提高生产率。然而，当从标准拉丝系统拉制光纤时，有时光纤的横截面为非等方性的圆(例如椭圆)。光纤横截面与等方性圆的偏差称为“非圆度”。光纤的非圆度被定义为(光纤横截面的最大和最小直径之差)/ (最大和最小直径的平均值)。如果其非圆度不是零，则光纤是非圆形的。这种非圆形光纤的原因是由于所加热的光纤预制棒中的温度分布的不均匀而导致的光纤预制棒沿周向方向的软化的不均匀，这种情形的产生是因为难以完美地将拉丝炉的中心轴与光纤预制棒的中心轴相匹配。而且，如果拉丝炉的加热元件的发热量沿周向方向不均匀，则光纤可能会具有非圆形的横截面。当光纤具有大的非圆度时，它导致诸如偏振模色散(PMD)增加以及当该光纤连接到另一光纤时由于芯的未对准而导致的连接损失增加的问题。为了防止非圆形的光纤，在美国专利No. 654760中已经公开了包括均衡化装置以沿加热器的周向方向均匀分布温度的拉丝炉。另一方面，在日本专利申请特开No. 2004-224587中已经公开了一种光纤拉丝方法，该方法设定关系L(mm) >ro(mm)-50(mm)。这里D是光纤预制棒的直径而L是由加热器产生的加热区沿拉丝方向的长度。然而，即使利用美国专利No. 654760中公开的方法，也难以沿加热器的周向均匀地分布温度，并且炉内电极的结构变得复杂。而且，当电极的结构复杂时，它导致沿加热元件的沿周向方向的不均匀，这导致热的不均匀分布。此外，利用日本专利申请特开No. 2004-224587中公开的方法，由于加热器延长了，所以炉本身也需要延长，从而变得难以将光纤预制棒接收到拉丝炉中，或者拉丝炉的高度和用于冷却所拉制光纤的距离减少。在大的光纤预制棒，例如具有IOOmm以上直径的预制棒中，上述问题是特别明显的
技术实现思路
本专利技术提供能够使用简单的拉丝系统来拉制具有小非圆度的光纤的光纤拉丝方法和拉丝炉。为了解决上述问题，在本专利技术中公开的光纤拉丝方法之一是从光纤预制棒拉制光纤的方法，其中该光纤预制棒被接收到炉芯管中并通过环绕该炉芯管放置的主加热器加热，该方法包括以下步骤加热光纤预制棒，使得弯月形部，即从光纤预制棒的外径开始降低其外径的开始位置到该外径达到1_的点的部分的开始位置在其位置上高于主加热器的顶部，其中该弯月形部形成在光纤预制棒的下端。而且，本专利技术中的光纤拉丝炉之一包括炉芯管，用于容纳光纤预制棒；主加热器，用于加热该炉芯管的内部，该主加热器绕该炉芯管并与该炉芯管呈同心圆状配置；以及炉体，用于容纳该炉芯管和该主加热器；其中该光纤拉丝炉满足2E彡L彡I. 5E，这里E是该炉芯管的内径，而L是以mm为单位的最高温度点与基准点之间的距离，所述最高温度点为所述炉芯管的纵向方向上形成最高温度的最高温度位置，所述基准点位于所述最高温度点的、所述炉芯管上侧且形成比最高温度低400°C的温度。 根据本专利技术，因为减少了弯月形部的开始点处沿周向方向的不均匀温度分布，而这对光纤的非圆度具有最大的影响，所以能从简单的拉丝系统拉制具有小非圆度的光纤。附图说明现在参照附图图I是与本专利技术的第一实施例有关的光纤拉丝炉的示意性纵剖面；图2示出了图I的炉芯管内部的温度分布曲线；图3说明使用图I中所示的拉丝炉来对光纤预制棒进行拉丝的方法；图4示出了本专利技术的示例I和比较例I中的炉芯管内部的温度分布曲线；图5示出了本专利技术的示例I和比较例I中的光纤预制棒的弯月形部的形状；图6是与本专利技术的替代实施例I有关的光纤拉丝炉的示意性纵剖面；图7是与本专利技术的替代实施例2有关的光纤拉丝炉的示意性纵剖面；以及图8是与本专利技术的替代实施例3有关的光纤拉丝炉的示意性纵剖面。具体实施例方式尽管在下面描述了本专利技术的各种实施例，但是应当理解，这些实施例仅作为示例提出，并非意欲限制本专利技术的范围。(本专利技术的第一实施例)图I是与本专利技术的第一实施例有关的光纤拉丝炉的示意性纵剖面。如图I中所示，拉丝炉10具有炉体11、炉芯管12、作为主加热器的加热器13、绝热器14、顶盖15和冷却部16。炉体11是圆柱形的，由耐热性材料制成，并且容纳炉芯管12、加热器13和绝热器14。炉芯管12是圆柱形的并且例如由碳制成。而且，以碳加热器为例的加热器13是圆柱形的并放置成覆盖炉芯管12。而且，绝热器14绕炉芯管12和加热器13的外部放置。顶盖15置于炉体11之上。冷却部16置于炉体11之下并且容纳炉芯管12的底部。顶盖15和冷却部16具有用于接收光纤预制棒的第一开口 15a和用于移出所拉制的光纤的第二开口16a。而且，在本专利技术的第一实施例中，炉芯管12的内径E是150mm，而加热器13的长度I是 250mm。图2示出了图I的炉芯管12内部的温度分布曲线。在图2中，X轴示出当从炉芯管的顶端测量时沿炉芯管12的纵向方向的距离，而y轴示出在炉芯管12的中心轴处的温度。如图2中所示，在本专利技术的第一实施例中，加热器13相对于炉芯管12的纵向方向的中心部的最高温度大约为2000°C。而且，最高温度点Pl与比最高温度低400°C并位于炉芯管12的上侧中的点P2之间的距离L是250 mm。因此，在本专利技术的第一实施例中，满足关系2E ^ L0要满足该关系，选择炉芯管12的内径和长度、加热器13的长度和高度，以及绝热器。接下来，对使用图I中所示的拉丝炉10的光纤预制棒的拉丝方法进行说明。图3用来说明使用图I中示出的拉丝炉10来从光纤预制棒I拉制光纤2的方法。如图3中所示，首先，从顶盖15将光纤预制棒I接收在第一开口 15a上。加热器13加热并软化所接收的光纤预制棒I。该软化部分逐渐减小其半径以形成弯月形部la，然后通过进一步将其外径减小到预定直径，它变为光纤2。在本说明书中，“弯月形部la”意指从光纤预制棒I的外径开始降低其外径的开始位置Ib到外径达到1_的点的部分。弯月形部Ia具有拐点lc，在该拐点Ic处，外径的变化(沿纵向方向)从凸形变为凹形。如图3中所示，在本专利技术的第一实施例中，加热光纤预制棒1，使得弯月形部Ia的开始点Ib的位置高于加热器13的顶部。这样，减小了弯月形部Ia的开始点Ib处沿周向方向的不均匀温度分布。开始点Ib对光纤2的非圆度具有最大的影响。换句话说，在加热器13的顶部13a之下，弯月形部Ia沿周向方向的温度分布容易受到加热器13沿周向方向的不均匀发热量的影响。然而，在加热器13的顶部13a之上，力口热器13的不均匀发热量减小。此外，因为光纤预制棒I在弯月形部Ia的开始点Ib处开始软化，所以如果在弯月形的开始部处存在非圆形形状，则它在后续过程中影响弯月形部Ia和光纤2的形状。因此，在本专利技术的第一实施例中，因为减小了在弯月形部Ia的开始点Ib处沿周向方向的不均匀温度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤拉丝炉，包括：炉芯管，用于容纳光纤预制棒；主加热器，用于加热所述炉芯管的内部，所述主加热器绕所述炉芯管并与所述炉芯管呈同心圆状配置；以及炉体，用于容纳所述炉芯管和所述主加热器；其中所述光纤拉丝炉满足关系2E≥L≥1.5E，这里E是所述炉芯管的内径，而L是以mm为单位的最高温度点与基准点之间的距离，所述最高温度点为所述炉芯管的纵向方向上形成最高温度的最高温度位置，所述基准点位于所述最高温度点的、所述炉芯管上侧且形成比所述最高温度低400℃的温度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：折田伸昭，铃木尚，坂田吉之，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：