[发明专利]一种光纤预制棒的水平延伸装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单模光纤预制棒的水平延伸装置及其方法，具体的说就是将大直径预制棒延伸成小直径预制棒的一种装置和方法。使用该方法延伸光纤预制棒，一方面能使拉伸后棒体的棒径均匀性得到提高，另一方面能提高预制棒的合格率。

背景技术

随着光纤预制棒技术的发展，现阶段光纤预制棒的制造基本上都采用两步法，即先制造芯棒，然后在芯棒外面采取沉积包层或套管的方式而制得光纤预制棒。两步法不但能够提高预制棒的制造效率，也能提高成品棒的合格率。

光纤预制棒芯棒的制造方法主要有轴向气相沉积法（VAD）、改进的化学气相沉积法（MCVD）、等离子体化学气相沉积法（PCVD）和管外气相沉积法（OVD）。其中，轴向气相沉积法（VAD）制备低水峰光纤预制棒近年来得到了广泛的开发应用。

为了有更高的沉积速率，预制棒制备一般都采取先制备大尺寸的芯棒，再将芯棒拉细，然后在芯棒外面再沉积包层的方法。这样制备的预制棒中，部分位置会存在某些瑕疵，成为不合格点。为了提高预制棒的利用率，就需要将大尺寸的棒延伸成为较小尺寸的棒，然后在小尺寸的棒上去除不合格点。

现有的水平延伸技术中，存在两个较明显的缺陷。

1、  由于拉伸前对预制棒有一段时间的加热，导致锥体的熔融区偏软，拉伸后直径偏小；在拉伸将结束时，会有大量的热量从棒尾端外漏，锥体熔融不充分，导致拉伸后直径偏大。这样的直径不均匀部分降低了预制棒的合格率；

2、  现有水平延伸时，拉伸锥头都比较长，这样不容易实时精确的控制拉伸速度，导致拉伸后棒体的棒径波动较大，最终也使得预制棒的合格率降低。

在CN200910096090专利中，通过上下调节测径仪的位置使测径仪的测量点处于延伸过程中光纤母材拉伸锥体部分的最佳位置，测得该处的实际外径，根据该实际外径和设定外径的差值，通过PID控制器控制下夹具的拉伸速度，从而保证对拉伸外径的精确控制。但实际应用中最佳位置的精确跟踪很难，涉及到的跟踪设备价格也较昂贵；另一方面，棒体在高温时有较大的红外辐射，这会对采用红外测径的仪器有较强的干扰。

发明内容

本发明是针对上述不足之处提供一种光纤预制棒的水平延伸装置及其方法，对棒始端和末端的外径进行外径补偿，即通过修改棒体的外径值，进而改变延伸速度，使延伸后的棒更均匀；同时改变炉体石墨导体沿炉体轴向的截面积分布，来改变炉体内的炉温分布。从加热炉进口到出口的轴向，炉内温度呈线性增加的趋势，在接近出口处稍作保温，然后温度锐减。

一种光纤预制棒的水平延伸装置及其方法是采取以下技术方案实现：

一种光纤预制棒的水平延伸装置包括左侧卡盘、右侧的延伸卡盘、测径仪、高温炉和控制器。左侧卡盘设置在高温炉左侧，右侧的延伸卡盘设置在高温炉右侧，测径仪安装在预制棒母材两侧，测径仪通过导线与控制器相连，控制器通过控制线与右侧的延伸卡盘相连，由控制器来对延伸卡盘5的速度进行控制。

在高温炉炉体进口和出口之间石墨导体的截面积呈线性变化，炉体温度的分布随炉体的轴向，温度从初始的1900 ℃线性增加到2200 ℃，在最高温处有一小段的保温距离，然后出炉口后温度直线锐减。

所述左侧卡盘为左右移动卡盘。所述右侧的延伸卡盘为左右移动卡盘，最大行程为10m。

所述测径仪采用非接触式，型号为：LDM 305 H-SP，量程为0~300mm。

所述高温炉采用石墨炉，型号为：A00817，加热范围为室温~3000℃。

所述控制器包括PLC、伺服驱动器、伺服电机以及一些检测单元。由PLC采集测径仪测试的外径数据，并根据目标直径对外径数据做出相应处理，这些处理过的数据转换为指令由伺服驱动器驱动伺服电机执行，检测单元检测伺服电机的转速并反馈给PLC形成控制闭环。所述控制器为市售服电机控制器，控制精度较高。

所述延伸卡盘安装有延伸牵引电机，其延伸速度由上述控制器根据测径数据控制。

一种光纤预制棒的水平延伸装置的延伸方法：