[发明专利]一种光纤的热处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤的热处理方法及装置，具体涉及对石英玻璃光纤进行热处理的方法及热处理装置，用以进一步改善光纤的性能。

背景技术

衰减和对热应力的敏感性是光纤的关键特性，尤其是对于高速率长距离通信光纤而言。光纤的工作窗口波长在600nm～1600nm的衰减主要来自于瑞利散射。当光线入射到不均匀的介质中，介质就因折射率不均匀而产生散射光。介质中分子质点无规则的热运动，破坏了分子间固定的位置关系，从而也产生一种分子散射，即瑞利散射。瑞利散射强度受掺杂剂和浓度的影响很大。密度和浓度的微小波动都会导致光纤瑞利散射损耗的增大，掺杂量越大，浓度和密度的波动也越大。

在制造光纤时，需要将光纤的工作窗口的衰减系数降至最低。而光纤在制造过程中产生的内部应力会使光纤的衰减增加。由于内部应力导致光纤内部的缺陷增加，并使得光纤随着环境温度的波动而恶化这种缺陷，这些缺陷都会增加瑞利散射损失，从而引起光纤衰减增加。为此，在把光纤预制棒加热熔融拉制成纤时，采用适当的热处理可以防止熔融拉伸成的石英玻璃纤维急剧冷却，改善光纤内部应力，减少原子排列的缺陷，从而抑制光纤内部瑞利散射损失。

在已公开的专利文献中，已存在一些对光纤进行保温处理的制造方法示例。中国专利CN1318337描述了一种光纤的制造方法，该方法在冷却速度2000℃/秒以下，热处理炉温度在800℃以上、1600℃以下使光纤保温退火，但未具体叙述保温时间和保温炉温度设置。中国专利CN100336753描述了一种光纤的制造方法，该方法包括以830℃/秒至4000℃/秒的冷却速率对光纤进行冷却，热处理温度范围是1100℃～1500℃，处理时间在0.025秒至0.5秒，该方法需要应用复杂的充有惰性气体的马弗炉系统，成本高昂。中国专利CN100453483描述了一种光纤的制造方法，该方法包括以2000℃/秒至3500℃/秒的冷却速率对光纤进行冷却，并将热处理多个区域分别设定为不同的温度，且第一区温度范围是1100℃～1300℃，下游第二区具有1400℃～1600℃范围内的温度，该方法未明确各温区的长度及光纤在各温区的处理时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种可以降低光纤瑞利散射损耗、且具有衰减稳定性好即抗氢损能力强、制造效率高的光纤热处理方法以及热处理装置。

本发明为解决上述提出的问题所采用的热处理方法的技术方案为：当光纤由光纤预制棒加热熔融拉制成纤时，在光纤从拉丝炉中被牵引出处于高温尚未冷却的状态下，设置穿引光纤的保温炉对光纤进行保温热处理，光纤进入所述保温炉时的温度控制在1400℃～1800℃，光纤离开所述保温炉时的温度控制在1145℃～1170℃，光纤穿引运行经过保温炉的时间为0.08s至0.24s。

按上述方案，所述的保温炉炉腔温度控制在600℃～1300℃，且炉腔温度沿光纤运行方向递增。

按上述方案，所述的炉腔温度沿光纤运行方向可分为两个或两个以上独立温控区域，各温控区域的炉腔温度沿光纤运行方向递增，逐渐升高。即光纤进入保温炉时温控区域的炉腔温度低于光纤离开保温炉时温控区域的炉腔温度。

按上述方案，所述的光纤拉丝运行速度大于或等于600m/min，通常为1500m/min～2500m/min。

按上述方案，所述的光纤为匹配包层的单模光纤、多包层抗弯曲单模光纤、色散补偿光纤、保偏光纤或其他特种光纤。

光纤从保温炉中牵引出后按常规工序被强制冷却至接近于常温，然后运行至涂覆系统进行树脂护层的涂覆。

按上述方案，本发明所述的保温炉技术方案为：包括长筒形炉体，所述的长筒形炉体包括外壳体和内衬管，在内衬管外周安设发热器件，在发热器件外周设置保温层，所述的内衬管炉腔温度沿光纤运行方向即从入口至出口分为两个或两个以上独立温控区域，各温控区域的炉腔温度沿入口至出口方向递增。

按上述方案，所述的内衬管为合成陶瓷管、刚玉管或耐高温玻璃管，或者其他具耐高温和抗氧化特性的高纯耐火材料制成的管件；所述的内衬管的内径为10mm～30mm。

按上述方案，所述的发热器件为电发热器件，每个温控区域的电发热器件对应配置温度传感器，并且发热器件与温度控制器相联。

按上述方案，在外壳体与保温层之间设置空气隔热层，在外壳体的内侧设置热反射层。所述的保温层的单边厚度为20mm～75mm。

按上述方案，所述的炉体为整体或者分体结构，内衬管炉腔各温控区域的温度设置范围为600℃～1300℃。