光纤高速拉丝的质量控制

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1、第i届中国通信光电线缆产业高峰论坛暨中国光纤光缆30年大会光纤高速拉丝的质量控制陆健红杭州富通通信技术股份有限公司摘要：高速拉丝是光纤制造的趋势，为确保生产出高品质量的光纤，对高速拉丝的生产控制和工艺提出更严格的要求。本文着重介绍了光纤高速拉丝中易发生的一些问题和相应的控制方法。内容包括通过拉丝炉恒温控制来减小光纤翘曲度、进行光纤冷却改善、涂覆优化等方法，来控制裸光纤径(简称‘F’径)和一、二涂层径(简称‘P’径和‘B’径)的相对稳定。确保稳定的高品质光纤产出。关键词：光纤：高速拉丝；光纤强度；涂覆优化；光纤满盘率一、引言从2

2、005年开始光纤市场出现了回暖现象，2006年全球光纤需求快速增长28％。2007年又持续增长。但光纤的价格却越发处于低谷，这对于各光纤厂家来说具有相当的压力，在这种微利的情况下要赢得市场，只有在高质量的前提下，走降低光纤生产成本之路。提高光纤拉丝效率是降低生产成本行之有效的方法之一。光纤高速拉丝是提高生产效率的一条捷径，当前光纤市场以质量和价格为竞争核心。在确保光纤高品质的前提下，提高拉丝速度是各光纤厂家必行之路。拉丝速度由2、3年前的800’1000m／min纷纷提速至目前的1200’1400m／min之间，有的已达150

3、0m／min或更高。当然，随着拉丝速度的不断提高。同时也会产生一些影响到光纤的性能和品质的问题，如光纤的强度、光纤的翘曲度发生变化，‘F’径在线幅值变化、涂覆质量会降低等问题，因此对光纤的制造工艺提出了更高的要求(如恒定炉温和拉丝张力、涂覆控制等)。一般生产过光纤的人都明白，只要我们将三条(使用湿对湿涂覆方法的是两条)在线监测的‘F’径、‘P’径、‘B’径幅值曲线控制小了、稳定了。光纤拉丝过程也基本上控制好了。当然最终还是靠光纤的各项指标和各试验结果来衡量光纤质量的好坏。二，高速拉丝的问题浅析和质量控制l，裸光纤光纤外径波动越

4、小越好，光纤直径波动可导致光纤产生后散射功率损耗和光纤接续损耗。光纤外径的波动引起芯径和模场直径波动，导致光纤散射损耗、接续损耗增加。假设光纤芯径波动与外径波动成正比，则两个外径不同的光纤接续时，在光纤接续点的损耗可见为：A(直径波动)≈20109<2／(al／a2+a2／a1))(dB)一15l一第二届中国通信光电线缆产业高峰论坛暨中国光纤光缆30年大会设a1=126um，a2=124um，贝UA=O．001(dB)；设a1=127Ca2=123um则A=-O．0045(dB)。因此将光纤的外径波动控制在±lum为好。提高拉

5、丝速度，适当降低拉丝温度，减少预制棒在高温炉中的停留时间。减小包层中水分量向新区扩散，有利于降低光纤拉丝附加衰减。提高拉丝速度，增大拉丝张力可减小外径波动，还有利于减小E’缺陷的产生。也有利于光纤强度的增加。但高速拉丝需要更高的炉温加热功率，也就更容易产生温场不均匀的现象。会对光纤翘曲度有较大的影响(翘曲度是指裸光纤在不受任何外界应力的情况下的发生弯曲所对应的曲率半径)。影响翘曲度的原因主要是光纤在温场中受热不均匀，导致光纤在颈向收缩不同，造成光纤翘曲度减小。而光纤的翘曲度是光缆用户较为关心的指标之一，尤其在带光纤中，光纤翘曲

6、度要是偏小将对接续带来不良后果。由于光纤高速拉丝炉有以下基本要求：●设计理想的温区分布和气路设计以便产生理想的预制棒变颈形状。●炉温稳定可调，便于精确控制拉丝张力。●加热炉元件选择和气流设计保证光纤表面尽可能少污染。因而通过对拉丝炉元器件进行结构改良，并对炉内气流工艺改进。得到以下结果：●最终使光纤在拉丝过程中的F径变化幅值控制在0．3um左右。●光纤翘曲度控制在lOm以上(如图1)：图l——152—-第三届中国通信光电线缆产业高峰论坛暨中国光纤光缆30年大会●光纤各波长衰减特性良好(如图2、图3、图4)盈153第一脯巾固通信

7、光电线缆产业高峰论坛暨一}J国光纤光缆30年人会2．光纤涂覆涂覆是光纤生产l

8、-十分重耍的一个特殊过程，涂层质量对光纤强度和损耗有较大的影响。裸光纤高速进入模具被拉入涂料液一l，，南于光纤本身是带有热量的．因此在模具顶部的涂料粘性就低丁二涂料罐里的涂料粘度。这种涂料I叫耕度差会造成压力差，米推动涂料向Ji涌动。通过一定的涂覆压力，来保持模具内椽覆液面的稳定。荇裸光纤湍度过高(增加拉丝速度)会对涂覆液面平衡会失去控制，使涂覆不稳定，涂层产牛异常。对涂覆质量和光纤性能造成影响。良好的稳定}余覆状态应包括以下几个方面：a在涂覆层中无

9、气泡或杂质：b良好的涂层同心度；c小的涂层直释变化。在高速拉丝状况下，为了取得良好和稳定的涂覆状惫，必须让光纤往进入涂覆模时保持恒定和足够低的温度(一般认为在50"C左右)。随着拉丝速度的提高，空气在光纤涂覆叫混八涂层的几率大大的提高了。同时在高速拉丝时，拉丝张力也大大的提高