[发明专利]氟化物光纤预制棒的制备装置及方法

权利要求书

1.一种氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，包括位于上部的金属腔体(4)和位于下部的加热炉(6)；

所述的加热炉(6)具有程控升降功能，可使放置在该加热炉(6)底部的铂金坩埚(7)升高，该加热炉(6)顶部设有玻璃液引流模具(5)，可伸入该铂金坩埚(7)内，从而使铂金坩埚(7)内的玻璃液压入至所述的金属腔体(4)内；

所述的金属腔体(4)内由下至上依次设置有液态成型模具(2)和固态成型模具(1)；所述的液态成型模具(2)和固态成型模具(1)均为中空结构，且模具外套设有分布式温度梯度加热装置(3)，用于实现从下到上的梯度加热；所述的液态成型模具(2)和固态成型模具(1)为多瓣式可拆卸结构；

所述的金属腔体(4)上设有抽负压接口，侧边设有进水口和出水口。

2.根据权利要求1所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述的液态成型模具(2)为中通圆柱结构，分为内模和外模，内模用于芯层玻璃成型，外模用于包层玻璃成型。

3.根据权利要求1所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述的分布式温度梯度加热装置(3)由加热电阻、两个独立的冷却水循环系统和热电偶组成。

4.根据权利要求1所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述的铂金坩埚(7)为双层杯状结构，内杯用于容纳芯层玻璃，外杯用于容纳包层玻璃。

5.根据权利要求1所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述的玻璃液引流模具(5)由大小四个尺寸的中通圆柱模具焊接而成，玻璃液引流模具(5)同样分为内模和外模，大口端为进口端，尺寸与铂金坩埚(7)尺寸相匹配。小口为出口端，尺寸与液态成型模具(2)相匹配。

6.根据权利要求1所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述的加热炉(6)炉口设有固定装置，用于连接固定所述的玻璃液引流模具(5)和液态成型模具(2)。

7.根据权利要求1所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，设所述的玻璃液引流模具(5)进口端外模内壁直径为D₁，内模内壁直径D₂，玻璃液引流模具(5)进口端高H，所述的玻璃液引流模具(5)的出口端外模直径d₁，内模直径d₂，所述的璃液引流模具(5)的出口端、液态成型模具(2)和固态成型模具(1)的总长度L，上述参数根据等体积原理满足如下条件：

8.根据权利要求1-7任一所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述的玻璃液引流模具(5)液态成型模具(2)和固态成型模具(1)内面做镀金处理。

9.根据权利要求1-7任一所述的氟化物光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述的分布式温度梯度加热装置(3)自上而下预设200℃-350℃、500℃～600℃和750℃～900℃三个温度梯度。

10.一种采用权利要求1-7任一所述的氟化物光纤预制棒的制备装置制备氟化物光纤预制棒的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1.根据目标光纤芯层/包层比例，确定玻璃液引流模具(5)的小口端(出口端)的直径，和大口端(进口端)直径，液态成型模具(2)和固态成型模具(1)直径，并与加热炉炉口固定，选择相应的铂金坩埚(7)，放入芯层、包层玻璃，将坩埚置于加热炉(6)内指定位置；

步骤2.设置加热炉(6)加热温度为750℃～900℃，分布式温度梯度加热装置(3)自上而下预设200℃-350℃、500℃～600℃和750℃～900℃三个温度梯度，分别形成高温区、中温区和低温区。向金属腔(4)内注入干燥惰性气体，完成换气，待温场稳定后，加热炉以0～1L/min速度抬高，将坩埚(7)内玻璃液体推注入玻璃液引流模具(5)进入液态成型模具(2)高温区域，停止推注并将金属腔内抽微负压，促使玻璃液中气泡上浮，5-10min后以0～1L/min速度继续推注，将玻璃液缓慢压送到中温区，此实玻璃液已经开始具备一定的粘度，继续以0～1L/min速度推压，最终芯层、包层玻璃同时从液态成型模具(2)顶端出口推出，在负压和重力的双重影响下，芯层包层玻璃紧密贴合进入固态成型模具(1)并在200℃-350℃下退火4-6h；

步骤3.完成退火后，关闭加热装置，待设备内部自然冷却到室温，取出成品。