旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置、系统、方法及产品与流程

本发明属于光纤制造领域，更具体地，涉及一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置、系统、方法及产品。

背景技术：

1、旋转保偏光纤是一种特殊的保偏光纤，通过光纤的轴线旋转引入圆双折射，和光纤本身的高线性双折射共同形成椭圆双折射，在旋转周期足够小的情况下，具备很好的圆偏振保持能力。同时，由于存在很高的内应力，因此保留了保偏光纤很好的抗外部干扰和内部缺陷的能力，适用于全光纤电流互感器的应用。旋转光纤可以从本质上提升光纤电流传感器的环境适应性，保证传感器满足实际应用需求，是高精度光纤宽带大电流测量仪的关键传感部件。

2、旋转光纤的制备方法有离线和在线两种方式，采用离线式扭转工艺制备的旋转光纤，附加扭转应力较大，强度可靠性不足，无法规模化应用；因此目前主流的制备方法是在拉丝时通过在线旋转光纤预制棒来实现，即在线制备方法。为了稳定地生产，拉丝时都会在光纤上施加一定的拉丝张力。在预制棒旋转的扭转力和拉丝张力的共同作用下，从拉丝炉中出来的光纤同样也会出现一定程度的扭转。光纤扭转通常会带来以下两个问题：一是会造成光纤涂覆时表面出现外扭，属于一种涂覆一致性缺陷，该缺陷会在旋转光纤的后续使用中带来可靠性方面的问题；二是光纤的扭转会一定程度抵消预制棒的旋转，导致实际旋转节距与设计值存在一定的偏离。预制棒转速越高、拉丝张力越大，光纤的扭转程度也越高，因此为了减缓外扭现象，旋转光纤制备通常采用低张力拉丝，比如拉丝速度2m/min，拉丝张力＜20g。

3、然而旋转保偏光纤在线制备工艺采用低张力拉丝意味着光纤更容易受不稳定气流影响而产生抖动，光纤的强度将会更差；同时低张力拉丝也意味着更高的拉丝温度，预制棒锥部的粘度更小，在高速旋转的情况下，锥部将更快的偏离准直中心，导致涂覆、强度和塔断等问题，进而不能够获得足够的段长；而且高温拉丝下因为应力区中硼元素的扩散，光纤的衰减也会更大。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置、系统、方法及产品，其目的在于通过桨叶使锥形皿内的涂覆树脂形成涡流，向经过其中的裸光纤施加与旋转方向相反的周向摩擦力，从而克服旋转保偏光纤在拉丝时的扭转，使得旋转保偏光纤可以在更大的拉丝张力下进行拉丝，由此解决由于旋转保偏光纤在低张力下拉丝导致的强度差、段长短、衰减较高的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，包括同轴配合的桨叶和锥形皿；其轴向与光纤穿行方向重合；

3、所述桨叶为轴流式桨叶，其旋转方向与预制棒的旋转方向相反；

4、所述锥形皿的内腔下部为倒置锥形，其下方装有涂覆模具；

5、所述桨叶轴和锥形皿之间注入有液态的涂覆树脂。

6、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其工作时裸光纤沿轴向进入所述装置并经涂覆模具穿出，所述涂覆树脂在旋转的桨叶的带动下形成涡流，向处于其中的裸光纤施加与预制棒旋转方向相反的周向摩擦力。

7、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其所述桨叶具有中空的中轴；所述中轴处于所述锥形皿的上部。

8、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其所述中轴的长度占所述锥形皿内腔高度的1/3～1/2，所述中轴的横截面积占所述锥形皿内腔横截面积的1/25～1/4，中轴中空的直径大于5mm，优选不超过20mm。

9、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其所述桨叶与锥形皿之间存在间隙。

10、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其所述桨叶与锥形皿的侧壁固定。

11、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其所述桨叶与光纤穿行通道存在间隙，所述光纤穿行通道指光纤可能的甩动范围覆盖的区域。

12、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其所述锥形皿侧壁至少具有内层和外层。

13、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其所述内层和外层之间注有循环水，用于水浴控温。

14、按照本发明的另一个方面，提供了一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝系统，其特征在于，旋转保偏光纤拉丝塔的内涂层和/或外涂层涂覆装置采用本发明提供的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置。

15、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝系统，其旋转保偏光纤拉丝塔的内涂层涂覆装置采用本发明提供的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置。

16、按照本发明的另一个方面，提供了一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法，其特征在于，采用本发明提供的旋转保偏光纤高张力在线拉丝系统进行光纤拉制。

17、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法，其光纤拉丝张力≥30g，预制棒旋转速度为100～10000r/min，拉丝速度为1～5m/min，其旋转节距在0.5～10mm。

18、优选地，所述旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法，其树脂粘度在3000～7000cps，涂覆温度在25～60℃。

19、按照本发明的另一个方面，提供了一种旋转保偏光纤，其按照本发明提供的旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法拉制而成。

20、优选地，所述旋转保偏光纤，其旋转节距在0.5～10mm，拉丝段长在450m至3000m，传输损耗小于1.0db/km@1310nm。

21、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

22、本发明提供了一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，通过桨叶使锥形皿内的液态的涂覆树脂形成涡流，从而以流体作用于穿行其中的裸光纤，向裸光纤施加与预制棒旋转方向相反的周向摩擦力，削弱光纤的扭转，帮助稳定光纤，使得光纤可以在更高张力下进行旋转拉丝，拉丝张力超过30g。

23、本发明提供的旋转保偏光纤高张力在线拉丝系统，采用上述装置代替现有拉丝塔的涂覆杯，而不需另外增加机构，适合在现有的旋转拉丝系统上改装。

24、通过本发明提供的旋转保偏光纤高张力在线拉丝，采用高张力拉丝工艺所制备的光纤，具有更低的衰减、更高的强度、更长的段长、更精确的旋转节距分布，以及更优的外观一致性和环境可靠性。

技术特征：

1.一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，包括同轴配合的桨叶和锥形皿；其轴向与光纤穿行方向重合；

2.如权利要求1所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，工作时裸光纤沿轴向进入所述装置并经涂覆模具穿出，所述涂覆树脂在旋转的桨叶的带动下形成涡流，向处于其中的裸光纤施加与预制棒旋转方向相反的周向摩擦力。

3.如权利要求1所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，所述桨叶具有中空的中轴；所述中轴处于所述锥形皿的上部。

4.如权利要求3所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，所述中轴的长度占所述锥形皿内腔高度的1/3～1/2，所述中轴的横截面积占所述锥形皿内腔横截面积的1/25～1/4，中轴中空的直径大于5mm，优选不超过20mm。

5.如权利要求3所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，所述桨叶与锥形皿之间存在间隙。

6.如权利要求1所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置其特征在于，所述桨叶与锥形皿的侧壁固定。

7.如权利要求6所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置其特征在于，所述桨叶与光纤穿行通道存在间隙，所述光纤穿行通道指光纤可能的甩动范围覆盖的区域。

8.如权利要求1所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，所述锥形皿侧壁至少具有内层和外层。

9.如权利要求4所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置，其特征在于，所述内层和外层之间注有循环水，用于水浴控温。

10.一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝系统，其特征在于，旋转保偏光纤拉丝塔的内涂层和/或外涂层涂覆装置采用如权利要求1至9任意一项所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置。

11.如权利要求10所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝系统，其特征在于，旋转保偏光纤拉丝塔的内涂层涂覆装置采用如权利要求1至9任意一项所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置。

12.一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法，其特征在于，采用如权利要求10或11所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝系统进行光纤拉制。

13.如权利要求12所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法，其特征在于，光纤拉丝张力≥30g，预制棒旋转速度为100～10000r/min，拉丝速度为1～5m/min，其旋转节距在0.5～10mm。

14.如权利要求10所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法，其特征在于，树脂粘度在3000～7000cps，涂覆温度在25～60℃。

15.一种旋转保偏光纤，其特征在于，按照如权利要求12至14任意一项所述的旋转保偏光纤高张力在线拉丝方法拉制而成。

16.如权利要求15所述的旋转保偏光纤，其特征在于，旋转节距在0.5～10mm，拉丝段长在450m至3000m，传输损耗小于1.0db/km@1310nm。

技术总结
本发明公开了一种旋转保偏光纤高张力在线拉丝装置、系统、方法及产品，通过桨叶使锥形皿内的涂覆树脂形成涡流，向经过其中的裸光纤施加与旋转方向相反的周向摩擦力，从而克服旋转保偏光纤在拉丝时的扭转，使得旋转保偏光纤可以在更大的拉丝张力下进行拉丝，由此解决由于旋转保偏光纤在低张力下拉丝导致的强度差、段长短、衰减较高的技术问题。本发明提供的系统，采用上述装置代替现有拉丝塔的涂覆杯，而不需另外增加机构，适合在现有的旋转拉丝系统上改装。采用高张力拉丝工艺所制备的光纤，具有更低的衰减、更高的强度、更长的段长、更精确的旋转节距分布，以及更优的外观一致性和环境可靠性。

技术研发人员：方足成,杨景,唐浩,杨坤,杨晨,胡小龙,骆城,李郴
受保护的技术使用者：长飞光纤光缆股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15