用于制造多层结构光纤的光纤预制棒及制造光纤的方法与流程

本发明涉及光纤预制棒技术领域，具体涉及一种用于制造多层结构光纤的光纤预制棒及制造光纤的方法。

背景技术：

光纤的制造分为光纤预制棒的制造和利用光纤预制棒拉制成光纤两个步骤。目前通常的光纤预制棒的制造方法包括pcvd、mcvd、vad、ovd等工艺方法。上述方法通常要先进行光纤芯棒的制造，然后再进行光纤包层的制造，之后再将芯棒和包层组合在一起，形成可拉制成最终所需要的光纤的光纤预制棒，再将该光纤预制棒放置在拉丝塔上拉制成光纤，上述工艺已成为生产光纤的普遍做法。

为应对日趋激烈的光纤市场的竞争要求，提高光纤的制造效率成为光纤制造领域的研发重点，亟需一种既能保持良好的光纤性能，又能简化光纤制造工艺过程以提升光纤制造效率的技术方案。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于制造多层结构光纤的光纤预制棒及光纤制造方法，既能保持良好的光纤性能，又能简化光纤制造工艺过程以提升光纤制造效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于制造多层结构光纤的光纤预制棒，其特征在于：所述光纤预制棒包括芯棒、套设在芯棒外的石英薄套管及套设于芯棒与石英薄套管之间的第一石英隔离管；所述芯棒和第一石英隔离管之间、所述第一石英隔离管和石英薄套管之间可分别填充用于制造光纤包层的粉末。

在上述技术方案的基础上，所述光纤预制棒还包括尾管，所述尾管包括尾棒、套设于尾棒外的第一尾管、套设于第一尾管外的第二尾管及设于尾棒、第一尾管、第二尾管末端的密封塞，所述尾棒一端连接所述芯棒，另一端连接所述密封塞，所述第一尾管一端的开口密封连接所述石英隔离管，另一端的开口密封连接所述密封塞，所述第二尾管一端的开口密封连接所述石英薄套管，另一端的开口密封连接所述密封塞；所述第一尾管、尾棒及密封塞之间的空隙与所述芯棒和第一石英隔离管之间的空隙相连通并共同形成第一区间；所述密封塞上设有内抽气口，所述内抽气口与所述第一区间相连通；所述第二尾管、第一尾管及密封塞之间的空隙与所述第一石英隔离管和石英薄套管之间的空隙相连通并共同形成第二区间；所述密封塞上设有外抽气口，所述外抽气口与所述第二区间相连通。

在上述技术方案的基础上，所述光纤预制棒还包括密封旋转盖及穿过所述密封旋转盖的至少一根第一粉末填充管和至少一根第二粉末填充管；所述密封旋转盖套设于所述第二尾管外侧，且所述密封旋转盖与所述第二尾管之间密封旋转连接；所述第一尾管上设有供所述第一粉末填充管穿过的第一圆环型开口，所述第一粉末填充管均一端开口于所述密封旋转盖上，另一端依次穿过所述密封旋转盖及所述第一圆环型开口并开口于所述芯棒和第一石英隔离管之间的空隙中；所述第二尾管上设有供所述第二粉末填充管穿过的第二圆环型开口；所述第二粉末填充管均一端开口于所述密封旋转盖上，另一端依次穿过所述密封旋转盖及所述第二圆环型开口并开口于所述第一石英隔离管和石英薄套管之间的空隙中。

在上述技术方案的基础上，所述光纤预制棒包括两根第一粉末填充管，两所述第一粉末填充管对称设于所述密封旋转盖上。

本发明还公开了一种采用所述的光纤预制棒制造多层结构光纤的方法：

制造所述光纤预制棒；

向所述芯棒和第一石英隔离管之间、所述第一石英隔离管和石英薄套管之间分别填充用于制造光纤包层的粉末，并同时进行光纤拉制。

在上述技术方案的基础上，所述芯棒和第一石英隔离管之间设有第一粉末填充管，所述第一粉末填充管可绕所述芯棒圆周转动，通过所述第一粉末填充管向所述芯棒和第一石英隔离管之间填充用于制造光纤包层的粉末；所述第一石英隔离管和石英薄套管之间设有第二粉末填充管，所述第二粉末填充管可绕所述芯棒圆周转动，通过所述第二粉末填充管绕所述芯棒圆周转动的向所述第一石英隔离管和石英薄套管之间填充用于制造光纤包层的粉末。

在上述技术方案的基础上，所述光纤预制棒还包括尾管，所述尾管包括尾棒、套设于尾棒外的第一尾管、套设于第一尾管外的第二尾管及设于尾棒、第一尾管、第二尾管末端的密封塞，所述尾棒一端连接所述芯棒，另一端连接所述密封塞，所述第一尾管一端的开口密封连接所述石英隔离管，另一端的开口密封连接所述密封塞，所述第二尾管一端的开口密封连接所述石英薄套管，另一端的开口密封连接所述密封塞；所述第一尾管、尾棒及密封塞之间的空隙与所述芯棒和第一石英隔离管之间的空隙相连通并共同形成第一区间；所述密封塞上设有内抽气口，所述内抽气口与所述第一区间相连通；所述第二尾管、第一尾管及密封塞之间的空隙与所述第一石英隔离管和石英薄套管之间的空隙相连通并共同形成第二区间；所述密封塞上设有外抽气口，所述外抽气口与所述第二区间相连通；将所述光纤预制棒固定于拉丝塔上，向第一区间和第二区间填充石英粉的同时分别通过所述外抽气口和内抽气口向外抽气使第一区间和第二区间的气压分别达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。

在上述技术方案的基础上，所述光纤预制棒还包括密封旋转盖，所述密封旋转盖套设于所述第二尾管外侧，且所述密封旋转盖与所述第二尾管之间密封旋转连接；所述第一尾管上设有供所述第一粉末填充管穿过的第一圆环型开口，所述第一粉末填充管均一端开口于所述密封旋转盖上，另一端依次穿过所述密封旋转盖及所述第一圆环型开口并开口于所述芯棒和第一石英隔离管之间的空隙中；所述第二尾管上设有供所述第二粉末填充管穿过的第二圆环型开口；所述第二粉末填充管均一端开口于所述密封旋转盖上，另一端依次穿过所述密封旋转盖及所述第二圆环型开口并开口于所述第一石英隔离管和石英薄套管之间的空隙中；进行光纤拉制时，通过驱动所述密封旋转盖转动使所述第一粉末填充管和第一粉末填充管绕所述芯棒圆周转动。

本发明还公开一种用于制造多层结构光纤的光纤预制棒，所述光纤预制棒包括芯棒、套设在芯棒外的石英薄套管及套设于芯棒与石英薄套管之间的第一石英隔离管；所述第一石英隔离管与所述石英薄套管之间还设有第二石英隔离管；所述芯棒和第一石英隔离管之间、所述第一石英隔离管和所述第二石英隔离管之间、所述第二石英隔离管和石英薄套管之间可分别填充用于制造光纤包层的粉末。

本发明还公开一种采用所述的光纤预制棒制造多层结构光纤的方法：制造所述光纤预制棒；向所述芯棒和第一石英隔离管之间、所述第一石英隔离管和所述第二石英隔离管之间、所述第二石英隔离管和石英薄套管之间分别填充用于制造光纤包层的粉末，并同时进行光纤拉制。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明直接将芯棒、第一石英隔离管和石英薄套管的组合放置在拉丝塔上拉制，通过在拉丝过程中在芯棒和第一石英隔离管之间的空隙、第一石英隔离管和石英薄套管之间的空隙分别填充制造光纤的粉末的形式在光纤拉制的同时形成光纤包层，省去光纤预制棒制造工艺中的包层的制造过程，提升光纤制造效率；同时，通过第一石英隔离管有效实现多层结构光纤的各层之间的隔离，避免填充制造光纤的粉末时对其他层造成干扰，影响光纤的衰减等性能指标。

(2)本发明在芯棒和第一石英隔离管之间设有第一粉末填充管，在第一石英隔离管和石英薄套管之间设有第二粉末填充管，通过第一粉末填充管和第二粉末填充管分别绕所述芯棒圆周转动的同时填充用于制造光纤包层的粉末，实现用于制造光纤包层的粉末的均匀填充。

(3)本发明的光纤预制棒末端设有组合式的尾管，为使芯棒和第一石英隔离管之间的空隙、第一石英隔离管和石英薄套管之间的空隙中填充的制造光纤的粉末在光线拉制时能实现良好的实心熔融，光纤拉制中分别对第一区间和第二区间进行抽气进行低压控制，从而在光线拉制时实现多层结构光纤各层的良好实心熔融。

附图说明

图1为本发明实施例中用于制造多层结构光纤的光纤预制棒的(不包含第二石英隔离管)结构示意图；

图2为本发明实施例中用于制造多层结构光纤的光纤预制棒的(包含第二石英隔离管)的结构示意图。

图中：1-芯棒，2-石英薄套管，3-第一石英隔离管，4-第二石英隔离管，5-尾管，51-尾棒，52-第一尾管，53-第二尾管，54-密封塞，55-内抽气口，56-外抽气口，57-第一圆环型开口，58-第二圆环型开口，6-密封旋转盖，7-第一粉末填充管，8-第二粉末填充管，9-第一区间，10-第二区间，11-第三粉末填充管，12-第四粉末填充管，13-第五粉末填充管。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种用于制造多层结构光纤的光纤预制棒，光纤预制棒包括芯棒1、套设在芯棒1外的石英薄套管2及套设于芯棒1与石英薄套管2之间的第一石英隔离管3；芯棒1和第一石英隔离管3之间、第一石英隔离管3和石英薄套管2之间可分别填充用于制造光纤包层的粉末。

本发明直接将芯棒1、第一石英隔离管3和石英薄套管2的组合放置在拉丝塔上拉制，通过在拉丝过程中在芯棒1和第一石英隔离管3之间的空隙、第一石英隔离管3和石英薄套管2之间的空隙分别填充制造光纤的粉末的形式在光纤拉制的同时形成光纤包层，省去光纤预制棒制造工艺中的包层的制造过程，提升光纤制造效率；同时，通过第一石英隔离管3有效实现多层结构光纤的各层之间的隔离，避免填充制造光纤的粉末时对其他层造成干扰，影响光纤的衰减等性能指标。

在上述多层结构光纤研制中，芯棒1的制造工艺可采用pcvd、mcvd、ovd、vad等工艺，芯棒1包括芯区和第一包层。芯区的组成材料为二氧化硅和二氧化锗的混合物，实现高折射率；当该多层结构光纤的第1包层需要保持纯硅结构，第2包层需要有较低折射率时，芯棒1和第一石英隔离管3之间的间隙填充纯二氧化硅粉末，第一石英隔离管3和石英薄套管2之间填充二氧化硅和氟化物的混合粉末。

当该多层结构光纤的第1包层需要有很低的折射率，远超现有常规光纤工艺研制能力需求时，第2包层需要保持纯硅结构时，则芯棒1和第一石英隔离管3之间的间隙填充二氧化硅和氟化物的混合粉末，第一石英隔离管3和石英薄套管2之间填充纯二氧化硅粉末。

当该多层结构光纤要求芯区为纯硅芯，第1包层和第2包层要求由较高的折射率时，可采用pcvd、mcvd、ovd、vad等工艺制备纯硅芯棒1，芯棒1和第一石英隔离管3之间的间隙填充二氧化硅和二氧化锗的混合粉末，第一石英隔离管3和石英薄套管2之间填充二氧化硅和二氧化锗的混合粉末，同时，加大第一石英隔离管3和石英薄套管2的厚度，从而在由此拉制的光纤的两个包层之间有较宽的纯硅隔离，并在第2包层外有较厚的纯硅层，从而满足多层结构光纤的传输性能要求。

光纤预制棒还包括尾管5，尾管5包括尾棒51、套设于尾棒51外的第一尾管52、套设于第一尾管52外的第二尾管53及设于尾棒51、第一尾管52、第二尾管53末端的密封塞54，尾棒51一端连接芯棒1，另一端连接密封塞54，第一尾管52一端的开口密封连接石英隔离管，另一端的开口密封连接密封塞54，第二尾管53一端的开口密封连接石英薄套管2，另一端的开口密封连接密封塞54；第一尾管52、尾棒51及密封塞54之间的空隙与芯棒1和第一石英隔离管3之间的空隙相连通并共同形成第一区间9；密封塞54上设有内抽气口55，内抽气口55与第一区间9相连通；第二尾管53、第一尾管52及密封塞54之间的空隙与第一石英隔离管3和石英薄套管2之间的空隙相连通并共同形成第二区间10；密封塞54上设有外抽气口56，外抽气口56与第二区间10相连通。

本发明的光纤预制棒末端设有组合式的尾管5，为使芯棒1和第一石英隔离管3之间的空隙、第一石英隔离管3和石英薄套管2之间的空隙中填充的制造光纤的粉末在光线拉制时能实现良好的实心熔融，光纤拉制中分别对第一区间9和第二区间10进行抽气进行低压控制，从而在光线拉制时实现多层结构光纤各层的良好实心熔融。

光纤预制棒还包括密封旋转盖6及穿过密封旋转盖6的至少一根第一粉末填充管7和至少一根第二粉末填充管8，密封旋转盖6套设于第二尾管53外侧，且密封旋转盖6与第二尾管53之间密封旋转连接；第一尾管52上设有供第一粉末填充管7穿过的第一圆环型开口57，第一粉末填充管7均一端开口于密封旋转盖6上，另一端依次穿过密封旋转盖6及第一圆环型开口57并开口于芯棒1和第一石英隔离管3之间的空隙中；第二尾管53上设有供第二粉末填充管8穿过的第二圆环型开口58；第二粉末填充管8均一端开口于密封旋转盖6上，另一端依次穿过密封旋转盖6及第二圆环型开口58并开口于第一石英隔离管3和石英薄套管2之间的空隙中。

本发明实施例在芯棒1和第一石英隔离管3之间设有第一粉末填充管7，在第一石英隔离管3和石英薄套管2之间设有第二粉末填充管8，通过第一粉末填充管7和第二粉末填充管8分别绕芯棒1圆周转动的同时填充用于制造光纤包层的粉末，实现用于制造光纤包层的粉末的均匀填充。

光纤预制棒包括两根第一粉末填充管7，两第一粉末填充管7对称设于密封旋转盖6上。

本发明实施例还公开了一种采用光纤预制棒制造多层结构光纤的方法：

制造光纤预制棒；向芯棒1和第一石英隔离管3之间、第一石英隔离管3和石英薄套管2之间分别填充用于制造光纤包层的粉末，并同时进行光纤拉制。

芯棒1和第一石英隔离管3之间设有第一粉末填充管7，第一粉末填充管7可绕芯棒1圆周转动，通过第一粉末填充管7向芯棒1和第一石英隔离管3之间填充用于制造光纤包层的粉末；第一石英隔离管3和石英薄套管2之间设有第二粉末填充管8，第二粉末填充管8可绕芯棒1圆周转动，通过第二粉末填充管8绕芯棒1圆周转动的向第一石英隔离管3和石英薄套管2之间填充用于制造光纤包层的粉末。

光纤预制棒还包括尾管5，尾管5包括尾棒51、套设于尾棒51外的第一尾管52、套设于第一尾管52外的第二尾管53及设于尾棒51、第一尾管52、第二尾管53末端的密封塞54，尾棒51一端连接芯棒1，另一端连接密封塞54，第一尾管52一端的开口密封连接石英隔离管，另一端的开口密封连接密封塞54，第二尾管53一端的开口密封连接石英薄套管2，另一端的开口密封连接密封塞54；第一尾管52、尾棒51及密封塞54之间的空隙与芯棒1和第一石英隔离管3之间的空隙相连通并共同形成第一区间9；密封塞54上设有内抽气口55，内抽气口55与第一区间9相连通；第二尾管53、第一尾管52及密封塞54之间的空隙与第一石英隔离管3和石英薄套管2之间的空隙相连通并共同形成第二区间10；密封塞54上设有外抽气口56，外抽气口56与第二区间10相连通；

将光纤预制棒固定于拉丝塔上，向第一区间9和第二区间10填充石英粉的同时分别通过外抽气口56和内抽气口55向外抽气使第一区间9和第二区间10的气压分别达到用户预设的气压值，同时进行光纤拉制。

光纤预制棒还包括密封旋转盖6，密封旋转盖6套设于第二尾管53外侧，且密封旋转盖6与第二尾管53之间密封旋转连接；第一尾管52上设有供第一粉末填充管7穿过的第一圆环型开口57，第一粉末填充管7均一端开口于密封旋转盖6上，另一端依次穿过密封旋转盖6及第一圆环型开口57并开口于芯棒1和第一石英隔离管3之间的空隙中；第二尾管53上设有供第二粉末填充管8穿过的第二圆环型开口58；第二粉末填充管8均一端开口于密封旋转盖6上，另一端依次穿过密封旋转盖6及第二圆环型开口58并开口于第一石英隔离管3和石英薄套管2之间的空隙中；进行光纤拉制时，通过驱动密封旋转盖6转动使第一粉末填充管7和第一粉末填充管7绕芯棒1圆周转动。

参见图2所示，本发明实施例还提供一种用于制造多层结构光纤的光纤预制棒，光纤预制棒包括芯棒1、套设在芯棒1外的石英薄套管2及套设于芯棒1与石英薄套管2之间的第一石英隔离管3；第一石英隔离管3与石英薄套管2之间还设有第二石英隔离管4；芯棒1和第一石英隔离管3之间、第一石英隔离管3和第二石英隔离管4之间、第二石英隔离管4和石英薄套管2之间可分别填充用于制造光纤包层的粉末。

芯棒1和第一石英隔离管3之间设有第三粉末填充管11，第一石英隔离管3和第二石英隔离管4之间设有第四粉末填充管12，第二石英隔离管4和石英薄套管2之间设有第五粉末填充管13，通过第三粉末填充管11、第四粉末填充管12和第五粉末填充管13分别绕芯棒1圆周转动的同时填充用于制造光纤包层的粉末，实现用于制造光纤包层的粉末的均匀填充。

当多层结构光纤要求中心有很高的折射率，第1包层要求较低的折射率，远超现有常规光纤工艺研制能力需求时，可在第一石英隔离管31内填充高比例的二氧化锗和二氧化硅混合粉末，在第1包层对应的第一石英隔离管3与第二石英隔离管4之间所在区域填充二氧化硅和氟化物的混合粉末，在第2包层对应的第二石英隔离管4与石英薄套管2之间的所在区域填充纯二氧化硅粉末。

当要求多层结构光纤中心为纯硅，第2包层要求有很高的折射率，远超现有常规光纤工艺研制能力需求时，可在第一石英隔离管3内填充纯二氧化硅粉末，在第1包层对应的第一石英隔离管3与第二石英隔离管4之间所在区域填充纯二氧化硅粉末，在第2包层对应的第二石英隔离管4与石英薄套管2之间的所在区域填充高比例的二氧化锗和二氧化硅混合粉末。

本发明实施例还公开了一种采用光纤预制棒制造多层结构光纤的方法：

制造光纤预制棒；向芯棒1和第一石英隔离管3之间、第一石英隔离管3和第二石英隔离管4之间、第二石英隔离管4和石英薄套管2之间分别填充用于制造光纤包层的粉末，并同时进行光纤拉制。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。