[实用新型]一种提高光纤强度的拉丝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤生产装置，尤其是涉及一种采用等离子抛光技术提高光纤强度的拉丝装置。

背景技术

目前使用量最大的是以石英玻璃为主要材料的石英光纤，石英玻璃中硅氧原子的间距是0.162nm，根据原子间的结合力推算，光纤的理论断裂强度高达20-26GN/M²，折合到直径125微米的石英光纤其拉断力应为245-320牛顿，而实际现有的高强度光纤的拉断力为50-65牛顿，两者之间仍有较大的差距，根据Griffith的微裂纹理论，现有的高强度光纤表面存在着1.0-5.0纳米深度的微裂纹，也就是说现有的光纤强度仍有提高的潜力。

影响光纤强度的因素主要归结为两个：分别是光纤表面的微裂纹和光纤中的杂质、气泡或其它缺陷，后者可以通过提高原材料纯度、改进光纤预制棒制造工艺来减少或消除；而光纤表面上的微裂纹是对光纤强度影响的主要因素，微裂纹的产生来源主要有三条路径，分别是光纤预制棒上本来就有的微裂纹、拉丝过程中由于杂质微粒的污染使光纤表面产生微裂纹以及在拉应力作用下形成的无规则增长的微裂纹，第一种微裂纹的消除方法是将预制棒经过严格充分的火焰抛光和氢氟酸腐蚀来消除，基本可以将微裂纹消除干净；第二种是通过在拉丝炉中通入净化气体来减少，以及在未涂覆的裸光纤冷却区域进行局部净化，这些可减少杂质颗粒的影响；第三种微裂纹减少的方法是减小拉丝时光纤的牵引力，由于实际生产中需要考虑生产效率等因素，牵引力的减小是很有限的。

可以看出，从置于拉丝炉中的光纤预制棒拉出的光纤到进入光纤涂覆工序前是光纤表面微裂纹形成的关键环节，然而拉丝炉的构成材料在高温下释放的颗粒必然会对光纤表面造成伤害，虽有保护性净化气体的吹扫，但只是将大部分颗粒带走，少量的颗粒仍会在光纤表面形成微裂纹，使光纤的强度降低。

另一方面，随着超精密光学零件的抛光技术的进步，出现了超光滑抛光技术，其中等离子抛光技术已趋于成熟。中国专利申请号为200710072022.9《常压等离子体抛光方法》公开了一种新的抛光方法，经该抛光方法处理的光学零件已达到了亚纳米的粗糙度，并具有进一步改进的潜力。其主要原理是通过射频放电产生非热平衡大气压等离子体，在等离子体的作用下，与光学零件作用的反应气体被激发形成大量高活性的激发态粒子，抛光过程是活性粒子与光学零件表面原子发生化学反应，从而实现原子级的材料去除，达到抛光作用。假如使光纤表面的粗糙度经抛光后达到0.5纳米左右，也就是光纤表面微裂纹的深度平均在0.5纳米深，则按照Griffith的微裂纹理论，就可以使光纤的拉断力值达到100牛顿左右，可以大幅度提高光纤的强度以及光纤的使用寿命，这为提高光纤强度提供了一种新的方向。但目前还未见有相关的报道。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种提高光纤强度的拉丝装置，其结构简单、设计合理、成本低且使用方便，可大幅度提高光纤的强度，使光纤具有更长的使用寿命和更高的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种提高光纤强度的拉丝装置，包括拉丝炉、设置在拉丝炉内部的光纤预制棒以及裸光纤依次经过的光纤冷却装置、光纤涂覆装置、导轮和光纤收集装置，所述光纤冷却装置与拉丝炉之间设置有激光测径仪一，所述光纤涂覆装置与导轮之间设置有激光测径仪二，其特征在于：所述光纤冷却装置与光纤涂覆装置之间设置有供裸光纤通过的密闭容器，所述密闭容器右侧壁上设置有等离子体喷头，所述等离子体喷头左端位于密闭容器内部，所述等离子体喷头的射频电极通过导线与激励源连接，所述等离子体喷头右端设置有进气口，所述进气口通过导管与气体源连接。

上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于：所述密闭容器上还设置有排气口，所述排气口位于密闭容器左侧且一端与密闭容器连接，所述排气口另一端连接废气收集装置。

上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于：所述气体源至少包括一个反应气体源和一个载气气体源。

上的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于：所述反应气体源与进气口之间连接的导管上设置有用于控制反应气体源流量和压力的控制阀一，所述载气气体源与进气口之间连接的导管上设置有用于控制载气气体源流量和压力的控制阀二。

所述反应气体源为四氟化碳、六氟化硫或三氟化氮，所述载气气体源为氦气或氩气。

上述的一种提高光纤强度的拉丝装置，其特征在于：所述等离子体喷头与激励源之间布设有冷却管道，所述冷却管道与光纤冷却装置连接。