光纖拉絲工藝

1、第四章 光纖制造技術第四章 光纖制造技術第四節(jié) 光纖拉絲技術及涂覆工藝第四章 光纖制造技術第四節(jié) 光纖拉絲技術及涂覆工藝光纖拉絲：將制備好的光纖預制棒， 光纖拉絲：將制備好的光纖預制棒，利用某種加熱設備加熱熔 融后拉制成直徑符合要求的細小光纖纖維，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：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： 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，將會影響光纖機械強度與使用壽命， 如果光纖表面受到損傷，將會影響光纖機械強度與使用壽命， 而外徑發(fā)生波動， 而外徑發(fā)生波動，由于結構不完善不僅會引起光纖波導散射損 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：保護拉制出的光纖表面不受損傷，并提高其機械強度

3、， 作用：保護拉制出的光纖表面不受損傷，并提高其機械強度， 降低衰減。 降低衰減。 在工藝上，一次涂覆與拉絲是相互獨立的兩個工藝步驟， 在工藝上，一次涂覆與拉絲是相互獨立的兩個工藝步驟，而在 實際生產中，一次涂覆與拉絲是在一條生產線上一次完成的。 實際生產中，一次涂覆與拉絲是在一條生產線上一次完成的。第四章 光纖制造技術一、拉絲工藝1、拉絲裝置組成 、 光纖預制棒的拉絲機由五個基本部分構成 五個基本部分構成： 光纖預制棒饋 光纖預制棒的拉絲機由五個基本部分構成：(1)光纖預制棒饋 送系統(tǒng)； 加熱系統(tǒng) 加熱系統(tǒng)； 拉絲機構 拉絲機構； 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)拉絲機構；(4)各參數(shù)控制系統(tǒng)；(5) 水冷卻和氣氛保護及控制系統(tǒng)。 水冷卻和氣氛保護及控制系統(tǒng)。五者之間精確的配合構成完整 拉絲工藝。 拉絲工藝。 具體的機械和電氣設備系統(tǒng)包括 機械系統(tǒng)拉絲塔架、 機械和電氣設備系統(tǒng)包括： 具體的機械和電氣設備系統(tǒng)包括：機械系統(tǒng)拉絲塔架、送棒及 調心系統(tǒng)、加熱爐、激光測徑儀、牽引裝置、水氣管路系統(tǒng)， 調心系統(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心控制系統(tǒng)、加熱爐控制系統(tǒng)、 電氣部分送棒控制及調心控制系統(tǒng)、加熱爐控制系統(tǒng)、外徑測 控系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)、冷卻水及保護氣氛控制系統(tǒng)、 控系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)、冷卻水及保護氣氛控制系統(tǒng)

5、、人機界 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 光纖制造技術第四章 光纖制造技術2、操作工藝 、 將已制備好的預制棒安放在拉絲塔（ 將已制備好的預制棒安放在拉絲塔（機）上部的預制棒饋送機 構的卡盤上。饋送機構緩慢地將預制棒送入高溫加熱爐內。 構的卡盤上。饋送機構緩慢地將預制棒送入高溫加熱爐內。在 Ar氣氛保護下，高溫加熱爐將預制棒尖端加熱至 氣氛保護下， 氣氛保護下 高溫加熱爐將預制棒尖端加熱至2000C，在此 ， 溫度下，足以使玻璃預制棒軟化， 溫度下，足以使玻璃預制棒軟化，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絲， 熱爐底部的噴

6、嘴處滴落出來并凝聚形成一帶小球細絲，靠自身 重量下垂變細而成纖維，即我們所說的裸光纖。 重量下垂變細而成纖維，即我們所說的裸光纖。將有小球段纖 維稱為“滴流頭” 操作者應及時將滴流頭去除， 維稱為“滴流頭”，操作者應及時將滴流頭去除，并預先采用 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、 導輪、牽引輪后，最后繞在收線盤上。 導輪、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3、關鍵技術： 、關鍵技術： (1)饋送速度 饋送速度 預制棒送入高溫加熱爐內的饋送速度主要取決于高溫爐的結

7、構、 饋送速度主要取決于高溫爐的結構 預制棒送入高溫加熱爐內的饋送速度主要取決于高溫爐的結構、 預制棒的直徑、光纖的外徑尺寸和拉絲機的拉絲速度， 預制棒的直徑、光纖的外徑尺寸和拉絲機的拉絲速度，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，因為模具會在光纖 表面留下?lián)p傷的痕跡，降低光纖的強度。 表面留下?lián)p傷的痕跡，降低光纖的強度。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 速度的方法來達到控制光纖外徑尺

8、寸的目的 的方法來達到控制光纖外徑尺寸的目的。 速度的方法來達到控制光纖外徑尺寸的目的。第四章 光纖制造技術在正常狀態(tài)，若預制棒的饋送速度為 ， 在正常狀態(tài)，若預制棒的饋送速度為V，光纖的拉絲速度為 Vf，預制棒的外徑為 ，裸光纖的外徑為 。根據(jù)熔化前的棒體 預制棒的外徑為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 可知， 的特點， 容積等于熔化拉絲后光纖的容積的特點，可知，前三者與光纖 的外徑有如下關系： 的外徑有如下關系： 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(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，因為在軟化范圍內， 須在拉制區(qū)域能夠非常精確的控制溫度，因為在軟化范圍內， 玻璃光纖的精度隨溫度而變化，在此區(qū)域內， 玻璃光纖的精度隨溫度而變化，在此區(qū)域內，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，因而加熱爐的設 的高溫已超過一般材料的熔點， 由于 的高溫已超過一般材料的熔點 計是拉絲技術的又一關鍵技術。常用的拉絲熱源有： 氣體 計是拉絲技術的又一關鍵技術。常用的拉絲熱源有：(1)氣體 噴燈； 各種電阻及感應加熱爐 各種電阻及感應加熱爐； 大功率 大功率CO 激光器。 噴燈；(2)各種電阻及感應加熱爐；(3)大功率 2激光器。第四章 光纖制造技術氣體噴燈：歷史上應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