中红外光纤拉丝塔用高精密加热炉的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及在光纤制造过程中的中红外光纤拉丝培用高精密加热炉，特别适用于 制作无析晶，丝径稳定（丝径控制在±0. 5微米误差范围内）的红外光纤（硫系，蹄酸盐玻 璃等光纤）的预制棒加热炉设计方法。
【背景技术】：
[0002] 上世纪70年代诞生的低损耗石英光纤技术W及后来发展的超低损耗无水石英光 纤的发明，引领人类社会进入了光通讯的时代。石英光纤的光辉历史延续到了 2005年，经 历了实芯单模/多模光纤、光子晶体光纤、大模场光纤、布拉格光纤等阶段的发展，似乎到 了它历史的尽头。从材料学的角度出发，我们会发现石英光纤只是娃酸盐玻璃（Si〇2为主要 成分）的一种高级表现形式，品种比较单一。目前的高功率光纤激光器大多集中于1-2 Um 近红外波段，产品也多W石英光纤为激光载体。但是由于石英光纤材料本身限制，其红外波 长截至波长只能到2. 2微米。因此，光纤的研究超越娃酸盐玻璃的狭义范畴，便可扩展到 其他氧化物玻璃、氣化物玻璃、硫系玻璃等多组分玻璃为主体的特种玻璃光纤。目前，美国、 日本、英国、澳大利亚、法国和德国等发达国家纷纷投入巨资研究各种用途的多组分玻璃光 纤。综合各种情形，我们认为多组分玻璃光纤产业化的脚步越来越近，是继石英光纤之后光 纤产业化进程中的"第二次革命"。
[0003] 3-5Um波段中红外相干光源是H个大气红外窗口（1-3Um、3-5Um和8-12Um)中 在大气中衰减最小的，并且该波段涵盖了许多原子和分子的吸收峰，因此该波段在光电对 抗、目标侦测、激光光谱学、地球勘探、大气监测（特别是C02、H20和〇3)、天气预报、森林火灾 预警、医疗卫生、无线光网络W及空间光通信等领域有着越来越重要的应用价值和前景扮 演者极为重要的角色。举例来说，遥感化学传感、空气污染控制（环境中10-9级含量的甲 醒、一氧化氮、二氧化氮、硫化氨、H氨化神等有害气体的检测）、激光手术刀等都是关系国 计民生的重大需求。因此在3-5微米波段的红外光纤激光器具有非常大的应用前景，现阶 段主要限制红外光纤激光器发展主要是工作物质：红外光纤。
[0004] 现阶段能被实用的红外光纤仍然在探索中，红外光纤相对于石英，主要缺点之一 就是容易析晶。如何拉制没有析晶的红外光纤，光纤预制棒加热炉子的设计是至关重要的。 现阶段加热炉的设计方式有许多，然而拉制出来的红外光纤存在大量的析晶，导致丝径浮 动范围大，在拉制过程中出现断裂，甚至无法拉出光纤。因此如何设计出合理红外光纤预制 棒加热炉，用于拉制无析晶的红外光纤是一个非常重要的课题，并且具有很重大的意义。
【发明内容】
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[0005] 为解决上述【背景技术】中存在的缺陷，本发明提供了中红外光纤拉丝培用高精密加 热炉，送种高精密加热炉能够制作无析晶，丝径稳定（丝径控制在±0. 5微米误差范围内） 的红外光纤（硫系，蹄酸盐玻璃等光纤）。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 中红外光纤拉丝培用高精密加热炉，包括炉体、炉体顶部的进气装置、炉体中间设 置的石英管、设置在石英管外壁中部的复合加热模块；所述炉体顶部设置有上法兰盘，上法 兰盘上安装有进气装置、在进气装置顶端安装有上端封口，炉体底部设置有下法兰盘；所述 上法兰盘中必设置有上圆孔、下法兰盘中必设置有下圆孔，上圆孔边缘设置有上圆环形槽、 下圆孔边缘设置有下圆环形槽，石英管顶端连接上圆环形槽，石英管底端连接下圆环形槽， 石英管与进气装置连通，石英管内充填惰性气体。
[0008] 所述石英管顶端与上圆槽通过密封圈和硅胶密封，石英管底端与下圆槽通过密封 圈和硅胶密封，密封胶耐200-25(TC高温。
[0009] 所述复合加热模块包括设置在石英管外部的加热环、设置在加热环外壁的陶瓷 管；所述陶瓷管内部设置有电阻丝；所述加热环和陶瓷管外设置有不镑钢罩，在不镑钢罩 和陶瓷管之间填充有耐火材料。
[0010] 所述加热环由耐热特殊钢构成，其钢号为301、302、304、309、310、408、600或630 ; 所述耐火材料是陶瓷块、石棉或者玻璃纤维。
[0011] 所述加热环是圆环形状，其内径是20-50mm，外径是35-60mm，高是60-85mm，厚度 是3-25mm;所述加热环的横截面形状是I I形、h 形、】【形、][形、）（形、》《形或 形。
[0012] 所述电阻丝直径是0. 5-20mm ;所述电阻丝圈数是1-19圈，采用竖直排放式、叠放 式或者并列堆放式。
[0013] 所述陶瓷管是环状，其外径是2-28mm，内径是1. 5-24mm。
[0014] 所述高精密复合加热模块形成最高温平台，12-35mm二十度高温平台， 20-40mm五十度降温分布区间，45-65mm百度降温分布区间；
[0015] 或者，形成3mm-18mm最高温平台，14-32mm二十度高温平台，23-38mm五十度降温 分布区间，46-62mm百度降温分布区间；
[0016] 或者，形成5mm-15mm最高温平台，14-30mm二十度高温平台，25-36mm五十度降温 分布区间，48-60mm百度降温分布区间；
[0017] 或者，形成最高温平台，16-26mm二十度高温平台，27-32mm五十度降温 分布区间，5〇-55mm百度降温分布区间。
[0018] 所述惰性气体是氮气、氮气、氮气中的一种或多种。
[0019] 所述石英管内还设置有一根空必不镑钢杆，不镑钢杆下端连接中红外玻璃光纤预 制棒，上端连接真空管，真空管连接真空泉。
[0020] 所述的特殊加热模块主要由特殊的钢材料（圆环形状，钢材料内径是20-50mm， 外径是35-60mm，高是60-85mm，厚度是3-25mm)，3-16圈的电阻丝（电阻丝的直径是 0. 5-20mm)和许多个陶瓷管（陶瓷管的外径是2-28mm，内径是1. 5-24mm)构成加热模块。
[0021] 所述的保温系统包括耐火材料，玻璃纤维，保温石棉，耐火钢等等，其放置的方式 保持是均匀，轴对称。
[0022] 所述的密封系统主要通过一根准直的石英管，密封胶，密封圈W及两块特殊结构 的法兰盘来实现。
[0023]所述的保护气体循环系统主要是指如何使炉子里面保持无氧气，少水分的通气设 计，使用惰性气体保护红外预制棒不被氧化，析晶，整个保护气体进气方式有倾斜式，旋转 式，直通式。
[0024] 所述的真空系统主要是需要调节真空度来调节包层和芯之间空隙的真空度，W便 抽真空时不让包层破裂。
[00巧]所述的预制棒送棒系统主要是通过控制升降装置，可W实现快速升降，慢速升价， 也可W实现在0. 05-5mm/min升降预制棒，误差在1 % W内。
[0026] 上述特殊钢材料可W是型号301，302, 304, 309,408,600,630。特殊加热钢材料的 形状有'' |"，々 |-，';，''【"，''["，''）"''》"，"^.'，等十几种。
[0027] 上述的电阻丝是加热电阻丝，尺寸可W是〇0.5,1，2,4,6,8,10,12,15, 20 (mm) 等。
[0028] 上述的保温材料在堆放时采用紧密堆放，排放保持非常均匀的，对称的加热模块 周围。
[0029] 上述的石英管进行火焰准直并内表面高温抛光处理。
[0030] 上述的密封胶是耐高温的，可耐200-25(TC高温。
[0031] 上述的密封圈是在密封时候，采用密封娃脂进行密封。
[0032] 上述的通气方式主要是采用从炉子上端通气，下端出气，同时在下端侧面进行通 气，进气方式有直通式，倾斜式，旋转式，送样可W将高温炉子里面的氧气完全逼出腔内气 体。
[0033]上述所使用的保护气体主要是氮气（Ar)，氮气（Ns)，氮气化e)，可W是一种气体， 也可W两种混合气体，也可W是H种混合气体。
[0034] 形成上述中红外光纤拉丝培用高精密加热炉，按下述步骤进行组装：
[0035] a)将特殊加热钢材料加工成圆环形。在加热钢材料内部插入直径匹配，厚度为 2-6m