[发明专利]一种光纤预制棒的脱气方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种光纤预制棒的脱气方法及装置，所述的脱气方法包括首先对石英玻璃管进行升温，之后将光纤预制棒安装到石英吊挂杆上，并插入到石英玻璃管内，最后通过抽真空装置进行处理。此外，本申请提出了一种应用于上述光纤预制棒脱气方法的装置。本发明实施例提供了一种光纤预制棒的脱气方法及装置，本申请采用真空炉提供热源，加热体由多段石墨加热管组成，同时内有石墨均热管，配有多组温度传感器，利于炉内温度的控制，由于炉内始终保持真空状态，大幅提升了炉体的使用寿命，降低了维护成本。此外，光纤预制棒的脱气和退火在石英玻璃管内完成，且石英玻璃管内接近于真空状态，炉内活动杂质较少，可以大幅降低光纤预制棒表面污染。

技术领域

本发明涉及光纤预制棒技术领域，具体涉及一种光纤预制棒的脱气方法及装置。

背景技术

自从石英光纤的发明并大量应用到通信领域，市场需求逐年增加，目前整个光纤市场已达千亿规模，各生产厂家也不断地进行扩产，并不断追求着更低的生产成本，更高的产品质量。

光纤预制棒生产过程中主要的生产环节为芯棒生产和外包层生产，都包含了SiO2粉尘的沉积，然后烧结成玻璃，在烧结过程中，会在玻璃体内残留一定量的气体，如氦气、氮气、氯气等，并残留大量内应力。残余气体及内应力的存在，会严重影响光纤的拉丝质量，包括增加光纤拉丝过程中的断纤概率、降低光纤的强度、增加光纤的衰减值等，而芯棒及光纤预制棒的脱气与退火可以很好地解决以上问题。

理论上，光纤预制棒的退火会在1100℃左右持续若干小时完成，玻璃体内部气体分子会通过热运动散发到表面；内部SiO2的原子结构也会在高温下进行热运动而从新排列，从而释放内应力。专利CN 106830651A公开了一种大尺寸光纤预制棒脱羟退火方法及装置，在一个炉膛内横向放置了若干根光纤预制棒，通过一定的升温、保温、降温步骤实现消除棒内应力与残余气体。但其光纤预制棒由于横向放置，在高温下由于重力作用，在径向上会产生新的内应力；光纤预制棒外表面暴露在保温炉内，由于加热体、保温纤维均暴露在外，高温下，腔体内会有大量挥发出来的金属杂质粘结到预制棒表面造成污染，影响预制棒质量。专利CN105753311A公开了一种光纤预制棒的脱气装置及方法，将多根光纤预制棒放入石英管内，对石英管进行抽真空，升温后进行脱气，提高生产效率。但该装置对密封要求较高，尤其是尺寸光纤预制棒的把棒尺寸很难精确得到控制，且石英管及石英片的密封也存在较大的难度。多根预制棒在同一石英炉内，同样存在预制棒径向方向上的温度不均匀，完成脱气后会存在部分残余应力，并生成新的热应力。

光纤预制棒脱气退火的条件非常苛刻，若温度过低，则内部气体脱离不出，若低于特定的温度950℃，再长的时间也完成不了脱气和退火功能；若温度过高，超过了1200℃甚至更高，则光纤预制棒表面会逐渐结晶、脆化，严重影响光纤拉丝质量。因此，确定一个适中的脱气退火工艺，对光纤预制棒的生产至关重要。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光纤预制棒的脱气方法及装置，整个脱气过程是在真空下进行，通过热运动达到光纤预制棒的残余气体能够迅速离开预制棒表面，更利于脱气工作的快速进行。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种光纤预制棒的脱气方法，包括以下步骤：

步骤一、升高真空炉的石英玻璃管内部温度到600～900℃；

步骤二、开启冷却室的炉门，将光纤预制棒安装到石英吊挂杆上，下降吊挂压杆到，直到O型圈实现密封，关闭炉门；

步骤三、利用抽真空装置对冷却室进行抽真空，以10～300℃/小时速度升温到1000～1300℃，保持3～20小时，以10～300℃/小时速度降温到900℃以下，保持0.5～3小时，之后吊挂压杆上升，光纤预制棒在冷却室内冷却即可。

在一些实施方案之中，在脱气升温时，升温速度≤200℃/h，降温时，降温速度≤200℃/h。