光纖拉絲工藝

1、第四章 光纖制造技術(shù)第四章 光纖制造技術(shù)第四節(jié) 光纖拉絲技術(shù)及涂覆工藝第四章 光纖制造技術(shù)第四節(jié) 光纖拉絲技術(shù)及涂覆工藝光纖拉絲：將制備好的光纖預(yù)制棒， 光纖拉絲：將制備好的光纖預(yù)制棒，利用某種加熱設(shè)備加熱熔 融后拉制成直徑符合要求的細(xì)小光纖纖維，并保證光纖的芯/包 融后拉制成直徑符合要求的細(xì)小光纖纖維，并保證光纖的芯 包 直徑比和折射率分布形式不變的工藝操作過程。 直徑比和折射率分布形式不變的工藝操作過程。 在拉絲操作過程中，最重要的技術(shù)：如何保證不使光纖表面受 在拉絲操作過程中，最重要的技術(shù)： 到損傷并正確控制芯/包層外徑尺寸及折射率分布形式 包層外徑尺寸及折射率分布形式。 到損傷并正確控

2、制芯 包層外徑尺寸及折射率分布形式。 如果光纖表面受到損傷，將會影響光纖機(jī)械強(qiáng)度與使用壽命， 如果光纖表面受到損傷，將會影響光纖機(jī)械強(qiáng)度與使用壽命， 而外徑發(fā)生波動， 而外徑發(fā)生波動，由于結(jié)構(gòu)不完善不僅會引起光纖波導(dǎo)散射損 而且在光纖接續(xù)時，連接損耗也會增大， 耗，而且在光纖接續(xù)時，連接損耗也會增大，因此在控制光纖 拉絲工藝流程時，必須使各種工藝參數(shù)與條件保持穩(wěn)定。 拉絲工藝流程時，必須使各種工藝參數(shù)與條件保持穩(wěn)定。第四章 光纖制造技術(shù)一次涂覆工藝： 一次涂覆工藝：將拉制成的裸光纖表面涂覆上一層彈性模量比 較高的涂覆材料。 較高的涂覆材料。 作用：保護(hù)拉制出的光纖表面不受損傷，并提高其機(jī)械強(qiáng)度

3、， 作用：保護(hù)拉制出的光纖表面不受損傷，并提高其機(jī)械強(qiáng)度， 降低衰減。 降低衰減。 在工藝上，一次涂覆與拉絲是相互獨(dú)立的兩個工藝步驟， 在工藝上，一次涂覆與拉絲是相互獨(dú)立的兩個工藝步驟，而在 實(shí)際生產(chǎn)中，一次涂覆與拉絲是在一條生產(chǎn)線上一次完成的。 實(shí)際生產(chǎn)中，一次涂覆與拉絲是在一條生產(chǎn)線上一次完成的。第四章 光纖制造技術(shù)一、拉絲工藝1、拉絲裝置組成 、 光纖預(yù)制棒的拉絲機(jī)由五個基本部分構(gòu)成 五個基本部分構(gòu)成： 光纖預(yù)制棒饋 光纖預(yù)制棒的拉絲機(jī)由五個基本部分構(gòu)成：(1)光纖預(yù)制棒饋 送系統(tǒng)； 加熱系統(tǒng) 加熱系統(tǒng)； 拉絲機(jī)構(gòu) 拉絲機(jī)構(gòu)； 各參數(shù)控制系統(tǒng) 各參數(shù)控制系統(tǒng)； 送系統(tǒng)；(2)加熱系統(tǒng)；(

4、3)拉絲機(jī)構(gòu)；(4)各參數(shù)控制系統(tǒng)；(5) 水冷卻和氣氛保護(hù)及控制系統(tǒng)。 水冷卻和氣氛保護(hù)及控制系統(tǒng)。五者之間精確的配合構(gòu)成完整 拉絲工藝。 拉絲工藝。 具體的機(jī)械和電氣設(shè)備系統(tǒng)包括 機(jī)械系統(tǒng)拉絲塔架、 機(jī)械和電氣設(shè)備系統(tǒng)包括： 具體的機(jī)械和電氣設(shè)備系統(tǒng)包括：機(jī)械系統(tǒng)拉絲塔架、送棒及 調(diào)心系統(tǒng)、加熱爐、激光測徑儀、牽引裝置、水氣管路系統(tǒng)， 調(diào)心系統(tǒng)、加熱爐、激光測徑儀、牽引裝置、水氣管路系統(tǒng)， 電氣部分送棒控制及調(diào)心控制系統(tǒng)、加熱爐控制系統(tǒng)、 電氣部分送棒控制及調(diào)心控制系統(tǒng)、加熱爐控制系統(tǒng)、外徑測 控系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)、冷卻水及保護(hù)氣氛控制系統(tǒng)、 控系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)、冷卻水及保護(hù)氣氛控制系統(tǒng)

5、、人機(jī)界 信號處理系統(tǒng)等。 面、PLC信號處理系統(tǒng)等。 信號處理系統(tǒng)等第四章 光纖制造技術(shù)第四章 光纖制造技術(shù)2、操作工藝 、 將已制備好的預(yù)制棒安放在拉絲塔（ 將已制備好的預(yù)制棒安放在拉絲塔（機(jī)）上部的預(yù)制棒饋送機(jī) 構(gòu)的卡盤上。饋送機(jī)構(gòu)緩慢地將預(yù)制棒送入高溫加熱爐內(nèi)。 構(gòu)的卡盤上。饋送機(jī)構(gòu)緩慢地將預(yù)制棒送入高溫加熱爐內(nèi)。在 Ar氣氛保護(hù)下，高溫加熱爐將預(yù)制棒尖端加熱至 氣氛保護(hù)下， 氣氛保護(hù)下 高溫加熱爐將預(yù)制棒尖端加熱至2000C，在此 ， 溫度下，足以使玻璃預(yù)制棒軟化， 溫度下，足以使玻璃預(yù)制棒軟化，軟化的熔融態(tài)玻璃從高溫加 熱爐底部的噴嘴處滴落出來并凝聚形成一帶小球細(xì)絲， 熱爐底部的噴

6、嘴處滴落出來并凝聚形成一帶小球細(xì)絲，靠自身 重量下垂變細(xì)而成纖維，即我們所說的裸光纖。 重量下垂變細(xì)而成纖維，即我們所說的裸光纖。將有小球段纖 維稱為“滴流頭” 操作者應(yīng)及時將滴流頭去除， 維稱為“滴流頭”，操作者應(yīng)及時將滴流頭去除，并預(yù)先采用 手工方式將已涂覆一次涂層的光纖頭端繞過拉絲塔上的張力輪、 手工方式將已涂覆一次涂層的光纖頭端繞過拉絲塔上的張力輪、 導(dǎo)輪、牽引輪后，最后繞在收線盤上。 導(dǎo)輪、牽引輪后，最后繞在收線盤上。然后再啟動自動收線裝 置收線。 置收線。第四章 光纖制造技術(shù)3、關(guān)鍵技術(shù)： 、關(guān)鍵技術(shù)： (1)饋送速度 饋送速度 預(yù)制棒送入高溫加熱爐內(nèi)的饋送速度主要取決于高溫爐的結(jié)

7、構(gòu)、 饋送速度主要取決于高溫爐的結(jié)構(gòu) 預(yù)制棒送入高溫加熱爐內(nèi)的饋送速度主要取決于高溫爐的結(jié)構(gòu)、 預(yù)制棒的直徑、光纖的外徑尺寸和拉絲機(jī)的拉絲速度， 預(yù)制棒的直徑、光纖的外徑尺寸和拉絲機(jī)的拉絲速度，一般約 為0.002 0.003cm/s。 。 (2)外徑控制 外徑控制 在拉絲工藝中不需要模具控制光纖的外徑， 在拉絲工藝中不需要模具控制光纖的外徑，因?yàn)槟＞邥诠饫w 表面留下?lián)p傷的痕跡，降低光纖的強(qiáng)度。 表面留下?lián)p傷的痕跡，降低光纖的強(qiáng)度。絕大多數(shù)光纖制造者 是將高溫加熱爐溫度和送棒速度保持不變，通過改變光纖拉絲 是將高溫加熱爐溫度和送棒速度保持不變，通過改變光纖拉絲 速度的方法來達(dá)到控制光纖外徑尺

8、寸的目的 的方法來達(dá)到控制光纖外徑尺寸的目的。 速度的方法來達(dá)到控制光纖外徑尺寸的目的。第四章 光纖制造技術(shù)在正常狀態(tài)，若預(yù)制棒的饋送速度為 ， 在正常狀態(tài)，若預(yù)制棒的饋送速度為V，光纖的拉絲速度為 Vf，預(yù)制棒的外徑為 ，裸光纖的外徑為 。根據(jù)熔化前的棒體 預(yù)制棒的外徑為D，裸光纖的外徑為d。根據(jù)熔化前的棒體 容積等于熔化拉絲后光纖的容積的特點(diǎn) 可知， 的特點(diǎn)， 容積等于熔化拉絲后光纖的容積的特點(diǎn)，可知，前三者與光纖 的外徑有如下關(guān)系： 的外徑有如下關(guān)系： VD2=Vfd2 因此，光纖的外徑可由上式給出： 因此，光纖的外徑可由上式給出：d2=VD2/Vf第四章 光纖制造技術(shù)(3)加熱裝置 加

9、熱裝置 熱源不僅要提供足以熔融石英玻璃的2000C以上高溫，還必 以上高溫， 熱源不僅要提供足以熔融石英玻璃的 以上高溫 須在拉制區(qū)域能夠非常精確的控制溫度，因?yàn)樵谲浕秶鷥?nèi)， 須在拉制區(qū)域能夠非常精確的控制溫度，因?yàn)樵谲浕秶鷥?nèi)， 玻璃光纖的精度隨溫度而變化，在此區(qū)域內(nèi)， 玻璃光纖的精度隨溫度而變化，在此區(qū)域內(nèi)，任何溫度梯度 的波動都可能引起不穩(wěn)定性而影響光纖直徑的控制。同時， 的波動都可能引起不穩(wěn)定性而影響光纖直徑的控制。同時， 由于2000C的高溫已超過一般材料的熔點(diǎn)，因而加熱爐的設(shè) 的高溫已超過一般材料的熔點(diǎn)， 由于 的高溫已超過一般材料的熔點(diǎn) 計是拉絲技術(shù)的又一關(guān)鍵技術(shù)。常用的拉絲熱源有： 氣體 計是拉絲技術(shù)的又一關(guān)鍵技術(shù)。常用的拉絲熱源有：(1)氣體 噴燈； 各種電阻及感應(yīng)加熱爐 各種電阻及感應(yīng)加熱爐； 大功率 大功率CO 激光器。 噴燈；(2)各種電阻及感應(yīng)加熱爐；(3)大功率 2激光器。第四章 光纖制造技術(shù)氣體噴燈：歷史上應(yīng)用火焰燃燒器把高溫玻璃拉制成纖維 氣體噴燈： 的例子甚多，一般都采用氫氧或氧-煤氣噴燈