中低温光纤预制棒拉丝炉用高精密复合加热模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及在光纤制造过程中预制棒高温加热炉的加热模块，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，碲酸盐玻 璃等光纤）的预制棒加热炉的加热模块设计方法。
【背景技术】
[0002] 上世纪70年代诞生的低损耗石英光纤技术以及后来发展的超低损耗无水石英光 纤的实用新型，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硅酸盐玻璃（SiO 2S 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 μπι近红外波段，产品也多以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，光纤的研宄超越硅酸盐玻璃的狭义范畴，便可扩 展到其他氧化物玻璃、氟化物玻璃、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宄各种用途的多组分 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] 3-5 μ m波段中红外相干光源是三个大气红外窗口（1-3 μ m、3-5 μ m和8-12 μ m)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（特别是〇) 2、!120和03)、天气预报、森林火灾 预警、医疗卫生、无线光网络以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 醛、一氧化氮、二氧化氮、硫化氢、三氢化砷等有害气体的检测）、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，如何设计合理加热模块保持均匀的温度区分布，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。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供制作无析晶，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，碲酸盐玻璃等光纤）的预制棒加热炉的加热模块设计方法。
[0006] 本实用新型的技术方案如下：
[0007] 中低温光纤预制棒拉丝炉用高精密复合加热模块，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。
[0008] 所述加热环和陶瓷管外设置有不锈钢罩，在不锈钢罩和陶瓷管之间填充有保温材 料。
[0009] 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_25μπ〇
[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。
[0011] 所述加热环的横截面形状是丨丨形、H形、】【形、][形、）（形、》《形或??形。
[0012] 所述电阻丝直径是0. 5-20mm。
[0013] 所述陶瓷管是环状，其外径是2-28mm，内径是I. 5-24mm。
[0014] 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，
[0015] 所述保温材料是陶瓷块、石棉或者玻璃纤维。
[0016] 所述高精密复合加热模块形成lmm-20mm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；
[0017] 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；
[0018] 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；
[0019] 或者，形成6mm-12mm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，50_55mm百度降温分布区间。
[0020] 所述特殊加热钢材料是圆环形状的，其内径是20-50mm，外径是35-60mm，高是 60_85mm，厚度是 3_25mm。
[0021] 所述特殊加热钢材料主要型号是301，302, 304, 309, 310,408,600,630。
[0022] 所述的特殊加热钢材料形状有"丨"，"卜"" 等十几种。
[0023] 所述的电阻丝是用于加热电阻丝，其直径可以是0. 5-20mm。
[0024] 所述的陶瓷管主要是环状，外径是2-28mm，内径是I. 5-24mm。
[0025] 上述的电阻丝圈数可以是1-19。
[0026] 上述电阻丝可以是竖直排放式，可以叠放式，并列堆放式等等方式。
[0027] 上述陶瓷管数量足以将电阻丝包装起来。
[0028] 上述耐火材料可以是陶瓷块，石棉，玻璃纤维等等。
[0029] 上述特殊加热模块可以形成lmm-20mm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，构成非常合理的温度分布区 间。
[0030] 上述特殊加热模块可以形成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，构成非常合理的温度分布区 间。
[0031] 上述特殊加热模块可以形成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，构成非常合理的温度分布区 间。
[0032] 上述特殊加热模块可以形成6mm-12mm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，50-55mm百度降温分布区间，构成非常合理的温度分布区 间。
[0033] 形成上述合理温度分布区间，加热模块按下述步骤进行：
[0034] a)将特殊加热钢材料加工成圆环形，其横截面是根据温场需要调节特殊加热钢的 材料。
[0035] b)在加热钢材料内部插入直径匹配，厚度为2-6mm的石英管。
[0036] c)将全部直径为0. 5-20mm的电阻丝，用陶瓷管包装起来。
[0037] d)串有陶瓷管的电阻丝按照特殊的排列方式，缠绕在特殊钢材料最外面。
[0038] e)在特殊加热钢的缺口处填补上耐火材料（如陶瓷块）。
[0039] f)接