專利名稱：一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光纖生產(chǎn)裝置，尤其是涉及一種采用等離子拋光技術(shù)提高光 纖強(qiáng)度的拉絲裝置。
背景技術(shù)：
目前使用量最大的是以石英玻璃為主要材料的石英光纖，石英玻璃中硅氧原子的 間距是0. 162nm，根據(jù)原子間的結(jié)合力推算，光纖的理論斷裂強(qiáng)度高達(dá)20-26GN/M2，折合到 直徑125微米的石英光纖其拉斷力應(yīng)為245-320牛頓，而實(shí)際現(xiàn)有的高強(qiáng)度光纖的拉斷力 為50-65牛頓，兩者之間仍有較大的差距，根據(jù)Griffith的微裂紋理論，現(xiàn)有的高強(qiáng)度光纖 表面存在著1. 0-5. 0納米深度的微裂紋，也就是說現(xiàn)有的光纖強(qiáng)度仍有提高的潛力。影響光纖強(qiáng)度的因素主要?dú)w結(jié)為兩個(gè)分別是光纖表面的微裂紋和光纖中的雜 質(zhì)、氣泡或其它缺陷，后者可以通過提高原材料純度、改進(jìn)光纖預(yù)制棒制造工藝來減少或消 除；而光纖表面上的微裂紋是對(duì)光纖強(qiáng)度影響的主要因素，微裂紋的產(chǎn)生來源主要有三條 路徑，分別是光纖預(yù)制棒上本來就有的微裂紋、拉絲過程中由于雜質(zhì)微粒的污染使光纖表 面產(chǎn)生微裂紋以及在拉應(yīng)力作用下形成的無規(guī)則增長的微裂紋，第一種微裂紋的消除方法 是將預(yù)制棒經(jīng)過嚴(yán)格充分的火焰拋光和氫氟酸腐蝕來消除，基本可以將微裂紋消除干凈; 第二種是通過在拉絲爐中通入凈化氣體來減少，以及在未涂覆的裸光纖冷卻區(qū)域進(jìn)行局部 凈化，這些可減少雜質(zhì)顆粒的影響；第三種微裂紋減少的方法是減小拉絲時(shí)光纖的牽引力， 由于實(shí)際生產(chǎn)中需要考慮生產(chǎn)效率等因素，牽引力的減小是很有限的?？梢钥闯?，從置于拉絲爐中的光纖預(yù)制棒拉出的光纖到進(jìn)入光纖涂覆工序前是光 纖表面微裂紋形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而拉絲爐的構(gòu)成材料在高溫下釋放的顆粒必然會(huì)對(duì)光纖 表面造成傷害，雖有保護(hù)性凈化氣體的吹掃，但只是將大部分顆粒帶走，少量的顆粒仍會(huì)在 光纖表面形成微裂紋，使光纖的強(qiáng)度降低。另一方面，隨著超精密光學(xué)零件的拋光技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了超光滑拋光技術(shù)，其中 等離子拋光技術(shù)已趨于成熟。中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710072022. 9《常壓等離子體拋光方 法》公開了一種新的拋光方法，經(jīng)該拋光方法處理的光學(xué)零件已達(dá)到了亞納米的粗糙度，并 具有進(jìn)一步改進(jìn)的潛力。其主要原理是通過射頻放電產(chǎn)生非熱平衡大氣壓等離子體，在等 離子體的作用下，與光學(xué)零件作用的反應(yīng)氣體被激發(fā)形成大量高活性的激發(fā)態(tài)粒子，拋光 過程是活性粒子與光學(xué)零件表面原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的材料去除，達(dá)到拋 光作用。假如使光纖表面的粗糙度經(jīng)拋光后達(dá)到0. 5納米左右，也就是光纖表面微裂紋的 深度平均在0. 5納米深，則按照Griffith的微裂紋理論，就可以使光纖的拉斷力值達(dá)到100 牛頓左右，可以大幅度提高光纖的強(qiáng)度以及光纖的使用壽命，這為提高光纖強(qiáng)度提供了一 種新的方向。但目前還未見有相關(guān)的報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、成本低且使用方便，可大幅度提高光纖的強(qiáng) 度，使光纖具有更長的使用壽命和更高的可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲 裝置，包括拉絲爐、設(shè)置在拉絲爐內(nèi)部的光纖預(yù)制棒以及裸光纖依次經(jīng)過的光纖冷卻裝置、 光纖涂覆裝置、導(dǎo)輪和光纖收集裝置，所述光纖冷卻裝置與拉絲爐之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀 一，所述光纖涂覆裝置與導(dǎo)輪之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀二，其特征在于所述光纖冷卻裝置與 光纖涂覆裝置之間設(shè)置有供裸光纖通過的密閉容器，所述密閉容器右側(cè)壁上設(shè)置有等離子 體噴頭，所述等離子體噴頭左端位于密閉容器內(nèi)部，所述等離子體噴頭的射頻電極通過導(dǎo) 線與激勵(lì)源連接，所述等離子體噴頭右端設(shè)置有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口通過導(dǎo)管與氣體源連 接。上述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述密閉容器上還設(shè)置有排 氣口，所述排氣口位于密閉容器左側(cè)且一端與密閉容器連接，所述排氣口另一端連接廢氣 收集裝置。上述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述氣體源至少包括一個(gè)反 應(yīng)氣體源和一個(gè)載氣氣體源。上的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述反應(yīng)氣體源與進(jìn)氣口之間 連接的導(dǎo)管上設(shè)置有用于控制反應(yīng)氣體源流量和壓力的控制閥一，所述載氣氣體源與進(jìn)氣 口之間連接的導(dǎo)管上設(shè)置有用于控制載氣氣體源流量和壓力的控制閥二。所述反應(yīng)氣體源為四氟化碳、六氟化硫或三氟化氮，所述載氣氣體源為氦氣或氬氣。上述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述等離子體噴頭與激勵(lì)源 之間布設(shè)有冷卻管道，所述冷卻管道與光纖冷卻裝置連接。上述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述密閉容器與光纖涂覆裝 置之間設(shè)置有碳涂覆裝置。上述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述密閉容器上還連接有負(fù) 壓口，所述負(fù)壓口通過管道與負(fù)壓泵連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、成本低且使用方便，從拉絲爐出來的裸光纖需冷卻才能進(jìn) 入光纖涂覆裝置，在這個(gè)冷卻過程中其表面多少都會(huì)受到各種微小顆粒物的污染，甚至是 在光纖預(yù)制棒在拉絲爐中加入時(shí)，其表面就已經(jīng)開始受到污染了 ；而本實(shí)用新型的密閉容 器設(shè)置于光纖涂覆裝置之前，并再次對(duì)光纖表面進(jìn)行一次快速的非接觸拋光處理，消除和 減小了光纖表面的微裂紋深度，提高了光纖的強(qiáng)度，延長了光纖的使用壽命。2、不僅可消減光纖表面微裂紋的再沉積碳涂層，且可大幅度提高光纖的強(qiáng)度，使 光纖具有更長的使用壽命和更高的可靠性。綜上所述，本實(shí)用新型采用等離子體的非接觸拋光技術(shù)，對(duì)拉絲后且涂覆前的光 纖進(jìn)行了拋光處理，大幅度提高了光纖的拉伸強(qiáng)度，延長了光纖的使用壽命，并提高了光纖 的可靠性，具有廣闊的應(yīng)用前景。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型密閉容器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1-密閉容器；2-等離子體噴頭；3-射頻電極；[0024]4-進(jìn)氣口 ；5-控制閥二 ；6-等離子體反應(yīng)氣體云[0025]7-排氣口 ；8-裸光纖；9-拉絲爐；[0026]10-光纖預(yù)制棒；11-光纖冷卻裝置；12-廢氣收集裝置；[0027]13-光纖涂覆裝置;14-激光測(cè)徑儀二；15-導(dǎo)輪；[0028]16-光纖；17-光纖收集裝置；18-激光測(cè)徑儀一；[0029]19-激勵(lì)源；20-反應(yīng)氣體源；21-載氣氣體源；[0030]22-控制閥一。
具體實(shí)施方式
如圖1和2所示的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，包括拉絲爐9、設(shè)置在拉絲爐9 內(nèi)部的光纖預(yù)制棒10以及裸光纖8依次經(jīng)過的光纖冷卻裝置11、光纖涂覆裝置13、導(dǎo)輪15 和光纖收集裝置17，所述光纖冷卻裝置11與拉絲爐9之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀一 18，所述光 纖涂覆裝置13與導(dǎo)輪15之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀二 14，所述光纖冷卻裝置11與光纖涂覆 裝置13之間設(shè)置有供裸光纖8通過的密閉容器1，所述密閉容器1右側(cè)壁上設(shè)置有等離子 體噴頭2，所述等離子體噴頭2左端位于密閉容器1內(nèi)部，所述等離子體噴頭2的射頻電極 3通過導(dǎo)線與激勵(lì)源19連接，所述等離子體噴頭2右端設(shè)置有進(jìn)氣口 4，所述進(jìn)氣口 4通過 導(dǎo)管與氣體源連接。如圖1所示，所述密閉容器1上還設(shè)置有排氣口 7，所述排氣口 7位于密閉容器1 左側(cè)且一端與密閉容器1連接，所述排氣口 7另一端連接廢氣收集裝置12。如圖1所示，所述氣體源至少包括一個(gè)反應(yīng)氣體源20和一個(gè)載氣氣體源21。如圖1所示，所述反應(yīng)氣體源20與進(jìn)氣口 4之間連接的導(dǎo)管上設(shè)置有用于控制反 應(yīng)氣體源20流量和壓力的控制閥一 22，所述載氣氣體源21與進(jìn)氣口 4之間連接的導(dǎo)管上 設(shè)置有用于控制載氣氣體源21流量和壓力的控制閥二 5。所述反應(yīng)氣體源20為四氟化碳、六氟化硫或三氟化氮，所述載氣氣體源21為氦氣
或氬氣。所述等離子體噴頭2與激勵(lì)源19之間布設(shè)有冷卻管道，所述冷卻管道與光纖冷卻 裝置11連接。所述密閉容器1與光纖涂覆裝置13之間設(shè)置有碳涂覆裝置。所述密閉容器1上還連接有負(fù)壓口，所述負(fù)壓口通過管道與負(fù)壓泵連接。本實(shí)用新型的工作原理為裸光纖8從置于拉絲爐9中的光纖預(yù)制棒10下端引 出，經(jīng)過光纖冷卻裝置11進(jìn)入到光纖涂覆裝置13并在光纖涂覆裝置13中固化后得到光 纖16，然后經(jīng)過激光測(cè)徑儀二 14和導(dǎo)輪15后被光纖收集裝置17的收集盤繞于光纖盤上。 在該過程中，裸光纖8經(jīng)過密閉容器1時(shí)，載氣氣體源21的載氣在等離子體噴頭2內(nèi)被激 發(fā)為等離子體，反應(yīng)氣體源20的反應(yīng)氣體在激發(fā)狀態(tài)下游氟離子參數(shù)，在密閉容器1內(nèi)形成了等離子體反應(yīng)氣體云6，等離子體反應(yīng)氣體云6包圍住裸光纖8，其中氟離子與裸光纖 8表面的硅原子反應(yīng)生成四氟化硅氣體，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)裸光纖8表面的蝕刻，達(dá)到減小和消 除裸光纖8表面微裂紋的目的。 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，包括拉絲爐(9)、設(shè)置在拉絲爐(9)內(nèi)部的光纖預(yù)制 棒(10)以及裸光纖(8)依次經(jīng)過的光纖冷卻裝置(11)、光纖涂覆裝置(13)、導(dǎo)輪(15)和 光纖收集裝置(17)，所述光纖冷卻裝置(11)與拉絲爐(9)之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀一(18)， 所述光纖涂覆裝置(1 與導(dǎo)輪(1 之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀二(14)，其特征在于所述光 纖冷卻裝置(11)與光纖涂覆裝置(1 之間設(shè)置有供裸光纖(8)通過的密閉容器(1)，所述 密閉容器(1)右側(cè)壁上設(shè)置有等離子體噴頭O)，所述等離子體噴頭( 左端位于密閉容 器(1)內(nèi)部，所述等離子體噴頭O)的射頻電極C3)通過導(dǎo)線與激勵(lì)源(19)連接，所述等 離子體噴頭( 右端設(shè)置有進(jìn)氣口 G)，所述進(jìn)氣口(4)通過導(dǎo)管與氣體源連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述密閉容器 ⑴上還設(shè)置有排氣口(7)，所述排氣口(7)位于密閉容器⑴左側(cè)且一端與密閉容器⑴ 連接，所述排氣口(7)另一端連接廢氣收集裝置(12)。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述氣體源至 少包括一個(gè)反應(yīng)氣體源00)和一個(gè)載氣氣體源01)。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述反應(yīng)氣體 源OO)與進(jìn)氣口(4)之間連接的導(dǎo)管上設(shè)置有用于控制反應(yīng)氣體源OO)流量和壓力的控 制閥一(22)，所述載氣氣體源與進(jìn)氣口(4)之間連接的導(dǎo)管上設(shè)置有用于控制載氣氣 體源流量和壓力的控制閥二(5)。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述反應(yīng)氣體 源OO)為四氟化碳、六氟化硫或三氟化氮，所述載氣氣體源為氦氣或氬氣。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述等離子體 噴頭O)與激勵(lì)源(19)之間布設(shè)有冷卻管道，所述冷卻管道與光纖冷卻裝置(11)連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述密閉容器 (1)與光纖涂覆裝置(1 之間設(shè)置有碳涂覆裝置。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，其特征在于所述密閉容器 (1)上還連接有負(fù)壓口，所述負(fù)壓口通過管道與負(fù)壓泵連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種提高光纖強(qiáng)度的拉絲裝置，包括拉絲爐、設(shè)置在拉絲爐內(nèi)部的光纖預(yù)制棒以及裸光纖依次經(jīng)過的光纖冷卻裝置、光纖涂覆裝置、導(dǎo)輪和光纖收集裝置，光纖冷卻裝置與拉絲爐之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀一，光纖涂覆裝置與導(dǎo)輪之間設(shè)置有激光測(cè)徑儀二，光纖冷卻裝置與光纖涂覆裝置之間設(shè)置有供裸光纖通過的密閉容器，密閉容器右側(cè)壁上設(shè)置有等離子體噴頭，等離子體噴頭左端位于密閉容器內(nèi)部，等離子體噴頭的射頻電極通過導(dǎo)線與激勵(lì)源連接，等離子體噴頭右端設(shè)置有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口通過導(dǎo)管與氣體源連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、成本低且使用方便，可大幅度提高光纖的強(qiáng)度，使光纖具有更長的使用壽命和更高的可靠性。
文檔編號(hào)C03B37/03GK201901643SQ20102063700
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者杜兵 申請(qǐng)人:西安金和光學(xué)科技有限公司