光纤拉丝工艺.ppt

光纤拉丝工艺
第1页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
第四节 光纤拉丝技术及涂覆工艺
光纤拉丝：将制备好的光纤预制棒，利用某种加热设备加热熔融后拉制成直径符合要求的细小光纤纤维，并保证光纤的芯/包直径比和。在拉制光纤时，需安装光纤外径测量仪反馈测量光纤外径的变化情况，因此可通过这一反馈测量值的变化来控制保护气体Ar的流量，使光纤外径的变化量控制在允许（1um）范围内。
第10页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
③氧化锆(ZrO2)感应加热炉：利用氧化锆材料在常温下为绝缘体，接近1500ºC时，就会变成导体的特点而设计制造。其本身既可作炉管又是加热体，在高频感应场中加热。因为氧化锆的氧化温度在2500ºC。因此氧化锆感应炉一般不需要气氛保护，但在制造光纤时，为隔离空气降低制造过程中产生的衰减，必须充Ar气进行气氛保护。
④高功率激光器：用激光拉制光纤的清净度是各种方法无法比拟的，因为在拉丝过程中，激光器自身不会带来任何污染；而在光纤直径的控制上，在不需控制环的帮助下，大长度光纤直径的偏差小于标准值的1%，且加热温度稳定不变。常用的激光器为CO2激光器。
第11页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
二、涂覆
光纤一次涂覆工艺之所以称为“一次涂覆”是相对二次涂覆而言。一次涂覆是对光纤最直接的保护，所以显得尤为重要。
SiO2玻璃是一种脆性易断裂材料，在不加涂覆材料时，由于光纤在空气中裸露，致使表面缺陷扩大，局部应力集中，易造成光纤强度极低，为保护光纤表面，提高抗拉强度和抗弯曲强度，实现实用化，需要给裸光纤涂覆一层或多层高分子材料，
通过测径仪后光纤要经过足够的冷却时间才可进行涂覆。
第12页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
1、涂覆层的作用(双层)：
①内层：选择折射率比石英玻璃偏大且弹性模量较低的
聚合物涂层→吸收透过包层得多余光和保护光
纤表面损伤、使用中缓冲外界应力；
②外层：硬、弹性模量高→防止磨损和提供强度
2、涂料：①热固性硅树脂液体
②紫外光固化丙烯酸酯液体
③聚氨基甲酸乙酯
第13页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
3、涂覆装置：1)无外部加压开口杯式
2)压力涂覆器
第14页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
采用简单的无外部加压开口杯式涂覆器，移动中的光纤会粘附一些液体涂料，并穿过一个使涂料在光纤上自对中可调模具口，涂层厚度由模具口大小和光纤直径决定。但这种结构涂覆器，在高速拉丝时（V>1000m/s）得不到均匀涂敷层。因此，现在实际应用更普遍的是压力涂敷器。这种结构涂覆器最适合用于高速拉丝，而且不会在涂料中搅起气泡。
第15页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
4、涂层厚度
如果仅从机械强度考虑，涂层越厚越好，若综合考虑光纤的传输特性，涂层太厚，不仅在弯曲、拉伸及温度变化时会产生微弯，同时还会成为光纤损耗增加的主要原因，此外，涂层材料的机械特点，也严重影响光纤的传输特性。绝大多数光纤的涂层厚度控制在125-250微米 ，但特殊光纤的涂层直径高达1000微米 ，调节涂覆器端头的小孔直径、锥体角度和高分子材料的粘度，可以得到规定厚度的涂覆层材料。
第16页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
紫外固化工艺主要设备是紫外固化炉，它是由一组对放的半椭圆形紫外灯组成，一般有3-7个紫外灯。基本固化原理是采用紫外光照固化，以特定频率的紫外灯光（简称UV）照射对该频段UV有敏感的涂料(如丙烯酸酯) ，且满足一定时间和强度要求，使涂层固化。
5、固化工艺： ①热固化
②紫外光灯固化
第17页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
★光纤涂覆层的剥除
当光纤与光纤连接时，靠近连接端面一段的涂层应当被剥除，从玻璃上除去各种聚合物的方法有多种，最有效最实用的方法是将涂覆光纤夹在二片Scott Felt纸板中间，浸泡在热的丙二醇溶液中，溶液温度为160℃，约浸泡30秒钟，用夹钳把光纤夹出，涂覆层被纸垫片吸住而滑落。
第18页，共20页，2022年，5月20日，4点52分，星期一
三、收丝
1、一般采用涂有橡胶的牵引轮和牵引装置、张力控制轮、收排线盘等设备完成。牵引拉丝轮的速度在10～20m/s间，要求保证