光纤预制棒延伸技术及设备探讨

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1、第八届中国光电通信论坛会议论文集光纤预制棒延伸技术及设备探讨杨军勇章海峰华军龙(富通集团有限公司)摘要：随着光纤预制棒及其芯棒的不断大型化，预制棒及其芯棒的延伸技术变得愈发重要。本文对目前行业内采用的横向及纵向延伸设备及延伸技术进行了阐述，结合设备开发及生产实践中的经验，着重讨论了该两种延伸设备及控制方法的优缺点。关键词：光纤预制棒；芯棒；横延；纵延l、引声目前．低水蜂单模光纤已成为单模光纤市场的主流产品，而在各种光纤预制棒制造工艺中，VAD+OVD(或onlineRIC套管)工艺由于在控制水峰及合格率上较MC

2、VD及PCVD工艺具有明显的优势，其在各种方法中所占的市场比重越来越大。VAD+OVD工艺路线中，VAD工艺沉积芯棒(芯棒将决定光纤的主要光学性能)，芯棒经过延伸后作为OVD出发棒继续沉积预制棒的包层部分。芯棒延伸尽管只是光纤预制棒制造工艺中的一道辅助工序，却是决定预制棒质量及成本的一道重要工序。在光纤预制棒及其芯棒的尺寸不断增大的情况下，原来广泛采用的横向火焰延伸车床在很大程度上无法满足工艺要求，因此许多国外大型的光纤预制棒厂商已开始采用纵向延伸车床对芯棒及预制棒进行延伸。在国内，富通集团也在横延及纵延的设备

3、与工艺上积累了一定的经验。本文将藉此对横延和纵延设备及其工艺进行对比分析，以阐述各工艺及设备的优缺点。2、横延2．1横延概述目前国内广泛采用的延伸设备基本为横延车床。横延车床的示意图如图1。横延车床通过加热装置将预制棒加热熔融，通过夹具间的相对运动达到拉伸芯棒或预制棒的目的。通过测径仪对芯棒熔融区锥面末端某一位置直径的测量作为反馈信号，采用PID控制方法来控制延伸精度。通常，加热方式为H2和02燃烧产生的氢氧焰，也可采用石墨感应炉作为热源。．322．第八届中国光电通信论坛会议论文集么叠公——■一———-一图1横

4、延车床示意图2．2横延设备及工艺的优缺点2．2．1优点横延车床在早期应对小直径芯棒的延伸工作中有其优越性，其升温速度快，操作方便，通过PID控制能达到很高的控制精度。当采用氢氧焰加热时，芯棒的变形区(锥面部分)为敞开式的，很直观，便于调节测径仪的测试位置。张力测试仪及温度测试仪的安装方式简单，通过它们能较好的控制芯棒的熔融状态，避免延伸后的芯棒出现应力分布不均的情况。另外，采用氢氧焰加热，同时起到了抛光的作用，使芯棒表面不会有其它杂质附着而影响OVD沉积包层的质量。从设备制造的角度讲，床身为一体式，车床本身的机

5、械精度较有保证。2．2．2缺点随着VAD技术的不断改进，目前，纵向OVD沉积速率已经提高到1009／rain，与之相匹配，VAD的沉积速率也从早期的39／min，提高到129／min甚至更快。与此同时，VAD沉积的芯棒外径也由原来的甲50mm左右增加到叩100mm左右，长度由500mm左右增加到800ram以上。在此情况下，横延设备及工艺的局限性便体现了出来。概括的讲，主要体现在以下几方面：(1)采用氢氧焰加热，当芯棒直径增大时，为使芯棒熔融到可以拉伸的温度势必要加大H2、02量，表一列出了对应于(p60mm、

6、cp70mm和(p80mm芯棒时H2量以及拉伸速度，(芯棒直径(p60mm以下时采用两喷灯加热，大于(p60mm后均采用三喷灯环形．323—第八届中国光电通信论坛会议论文集加热)从中可以看出：当芯棒外径增加时，一方面H2量需增加很多，造成成本的急剧表1不同外径芯棒的横延条件及结果芯}妻序延伸前延伸条件延伸后时间号{乏度平均外径目标直比，喷艟总喷灯速张力长度径灯量度(-I啊o(m0(嘲)L／minL／-lnⅢ而in“(-柚1500．059．240．088017605．023011002500059340088li

7、762501351150350006i340088317685023012404500．061．4400880176050ll01250550006964008792637502201500065000698400810243050496150007500070040．081．0243．0506001550．08s00．070．3400882264．6503951480098000796600110033005082{143001080007996001100330．0803650142001l800．0799

8、600100．0300050125014500128000798600100．0300．080300014300平均外径(-曲40140039739．840．540439540359059659l592增加；另一方面，若加快拉伸速度，则会造成张力过大，甚至难以拉伸，且其拉伸的结果是芯棒应力分布不均，如图2中右图所示，从而在一定程度上影响最终预制棒的质量。实际操作表明，当芯棒直径达到中1