光纤预制棒锥头制备装置及制备方法与流程

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锥头制备装置及制备方法。

背景技术：

光纤预制棒制备与加工处理是整个光纤光缆生产源头也是最重要步骤之一，因为光纤预制棒的制作工艺影响着后续光纤制备。在光纤预制棒拉丝生产过程中，为确保拉制出与光纤预制棒的芯包比一致的合格光纤，并缩短光纤预制棒熔锥成型时间，需要在光纤预制棒的拉丝端预先制备流线型锥头。

目前常用锥头制备方法有两种：一种是通过车床与加热源熔融光纤预制棒直接拉伸得到，如发明专利cn102923941b所述方法；另一种是采用锥头磨具制造锥头后半段，再利用辅助石英棒与锥头对接加热拉出前锥，如发明专利cn201610736096.7所述方法。这两种方法都需要加热源对光棒进行加热熔融。第二种方法金刚砂轮磨床研磨过程中产生碎屑，有噪音，加工时间较长，效率低。且不同尺寸规格光纤预制棒需要使用不同规格磨床，锥头形状设计受限，精度较低。此外还有一些利用拉完光纤的剩余尾部锥头连接到新的预制棒作为新的锥头，如发明专利cn201310683074.5所述方法。上述方法都只能一次处理一根光纤预制棒，制作效率低，不利于大规模产业化生产。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种光纤预制棒锥头制备方法，该方法能够提高锥头制备效率及锥头精度，易于批量化制备，一致性好，便于后续光纤拉丝工序。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤预制棒锥头制备装置，包括控制端、co2激光器、驱动器、传动皮带、多个转轮以及与转轮对应的前端夹具和尾端夹具；所述驱动器通过所述传动皮带带动所述多个转轮同步匀速转动；所述尾端夹具分别设于所述转轮上，用于固定光纤预制棒的尾端，所述前端夹具用于固定光纤预制棒的前端；

所述控制端与co2激光器和驱动器电信号连接，用于控制驱动器的驱动状态和co2激光器的位置及输出激光功率；

使用时，光纤预制棒通过前端夹具与尾端夹具水平地固定于转轮上，在通过转轮带动而匀速旋转的过程中，所述co2激光器通过水平及垂直移动，使激光光束在光纤预制棒的前端切割，从而制备出流线型锥头。

进一步地，所述控制端为pc控制端。

进一步地，所述驱动器为伺服电机。

进一步地，所述co2激光器的功率不低于10w。

进一步地，所述光纤预制棒锥头制备装置还包括设于co2激光器光束输出方向上、用于吸收激光的挡靶。

本发明另一方面还提供了一种光纤预制棒锥头制备方法，该制备方法使用前述的制备装置，并包括以下步骤：

s1、提供一组预处理的光纤预制棒；

s2、在控制端根据所述光纤预制棒的尺寸及所需加工的锥头线型绘制加工图纸；

s3、按所述加工图纸设置转轮的转动速率及co2激光器的运动方式；

s3、通过前端夹具和尾端夹具将光纤预制棒固定在转轮上；

s4、启动驱动器，使转轮带动光纤预制棒匀速转动，接着启动co2激光器，从而依次在光纤预制棒前端切割形成流线型锥头。

进一步地，步骤s1中，所述光纤预制棒为纯石英光纤预制棒或掺杂石英光纤预制棒。

进一步地，步骤s4中，co2激光器的功率不低于10w。

进一步地，步骤s4中，co2激光器使用时光束经过准直处理。

本发明的有益效果：

1.本发明使用co2激光器切割光纤预制棒，不需要使用加热源，也不需要研磨车床，只需要简单的固定及旋转装置以固定光纤预制棒。

2.本发明使用co2激光器切割，不会产生研磨碎屑，安全清洁，属于绿色加工。

3.本发明使用co2激光切割，制备精度高，制备锥头一致性好，可实现工业化量产。

4.本发明的方法制备的锥头形状可自主设计，采用不同锥头设计可对任意尺寸光纤预制棒进行锥头制备处理。

5.本发明使用co2激光器可同时处理若干光纤预制棒，锥头制备效率高。

附图说明

图1是本发明一实施例的锥头制备装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例的锥头制备方法的工艺流程图；

图中标号说明：1、pc控制端；2、co2激光器；31～35、光纤预制棒；4、挡靶；5、前端夹具；6、驱动器；7、传动皮带；81～85、转轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的光纤预制棒锥头制备装置的一实施例，包括控制端、co2激光器2、驱动器6、传动皮带7、多个转轮81～85以及与转轮81～85对应的前端夹具5和尾端夹具。

具体的，传动皮带7套装于驱动器6和多个转轮81～85上，驱动器6通过所述传动皮带7带动所述多个转轮81～85同步匀速转动；该驱动器6优选为电机。

尾端夹具分别设于所述转轮81～85上，用于固定光纤预制棒31～35的尾端，所述前端夹具5用于固定光纤预制棒31～35的前端。通过前端夹具5与尾端夹具的配合，即可将光纤预制棒31～35水平地固定于转轮81～85上，并通过转轮81～85带动而匀速旋转。

控制端与co2激光器2和驱动器6均电信号连接，用于控制驱动器6的驱动状态和co2激光器2的位置及输出激光功率。本实施例中，所述控制端为pc控制端1。

co2激光器2的功率不低于10w，使用时光束经过准直，且co2激光器2输出准直光束与光纤预制棒31～35处于在同一水平位置。co2激光器2输出的光束位置由pc控制端1控制竖直和水平移动，从而可以在光纤预制棒31～35上加工成一定形状。在co2激光器2光束输出方向上还设于用于吸收激光的挡靶4。

图2为本实施例的锥头制备方法的工艺流程图。该锥头制备方法具体包括以下步骤：

(1)提供一组预处理的光纤预制棒31～35；

(2)在pc控制端1根据所述光纤预制棒31～35的尺寸及所需加工的锥头线型绘制加工图纸；

(3)按所述加工图纸设置转轮81～85的转动速率及co2激光器2的运动方式；

(4)通过前端夹具5和尾端夹具将光纤预制棒31～35固定在转轮81～85上；

(5)启动驱动器6，使转轮81～85带动光纤预制棒31～35匀速转动，接着启动co2激光器2，从而依次在光纤预制棒31～35前端切割形成流线型锥头；其中，co2激光器2的功率不低于10w，co2激光器2使用时光束经过准直处理；

(6)加工完成后，取下加工好的光纤预制棒31～35，进行下一组光纤预制棒锥头的加工。

本发明的锥头制备方法适用于纯石英材料的光纤预制棒，也适用于掺杂石英预制棒，如掺锗、掺磷、掺氟、掺铝、掺碱金属等材料的光纤预制棒。

本发明中，通过pc控制端1对不同尺寸光纤预制棒进行不同锥头设计，并控制使用不同的co2激光器2运行方式和转轮81～85的转动速率，以此实现不同尺寸若干光纤预制棒锥头制备。

本发明的制备方法适合任意尺寸的光纤预制棒的加工。

本发明制备方法的原理是：预制棒石英材料在co2激光光束入射作用时，石英材料对10.6um的co2激光吸收，co2激光高能量作用使得入射区域内石英材料表面温度急剧上升，产生一定压应力。而在co2激光经过的区域中，石英材料内存在一个较大拉应力，由于石英材料抗拉能力较弱，石英材料在该拉应力作用下开始断裂，随着co2激光光束移动，石英材料会在压应力和拉应力综合热应力作用下实现分离。由于准直的co2激光光束细，以此来实现co2激光光束对预制棒的锥头精密加工。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。