一种用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置的制作方法

本技术属于玻璃纤维制造，涉及一种用于红外玻璃光纤的拉制以及涂覆装置，尤其涉及一种用于氟化物玻璃光纤的拉制及涂覆装置。

背景技术：

1、中红外波段的激光在医疗应用、环境监测、工业加工以及卫星通讯等领域都具有重要的应用。由于石英玻璃的材料特性，石英光纤在中红外波段有着相当高的吸收损耗，使得石英光纤难以产生和传输中红外波段的激光。为了在中红外波段实现有效的光传输，通常需要使用其他类型的光纤材料，如氟化物、硫化物、硒化物或其他特殊玻璃光纤。这其中，氟化物玻璃光纤有着透过范围宽、吸收损耗低以及稀土离子溶解度高等特点，被广泛的应用于中红外波段激光领域。

2、目前氟化物光纤的制备大多采用棒管法，这种方法涉及将一根固体棒(光纤的芯材)插入到一个空心管(光纤的包层材料)中，然后一起加热拉伸成光纤。这种方法相对简单，且由于芯材和包层是分开制造的，这使得可以更精确地控制它们的尺寸。然而棒和管在拉伸过程中无法完美结合，可能导致出现界面缺陷，影响光纤的传输性能，同时这种方法制备的光纤长度依赖于预制棒的尺寸，无法实现单次数千米光纤的拉制。

3、双坩埚法作为制备红外光纤的另一种方法，被广泛用于硫化物、硒化物等玻璃光纤中。双坩埚法允许连续生产光纤，有着极高的生产效率，且这种方法能够避免棒管法中存在的界面缺陷，是制备高质量红外光纤的一种常用方法。

4、氟化物玻璃的熔融温度较低，且温度控制范围较窄，在这个较低的温度范围内精确控制熔融和冷却过程非常关键，为了避免析晶，光纤需要快速冷却以度过析晶温度，同时在光纤拉丝过程中任何轻微的温度波动都可能导致光纤质量的显著变化。氟化物玻璃的化学稳定性较差，某些类型的氟化物玻璃在特定条件下可能会受到化学腐蚀或水解，特别是在制备过程中的高温环境，拉制出来的裸光纤也容易吸附空气中的水汽，影响光纤的使用寿命，所以在绝对干燥的情况下进行涂覆也尤为重要。氟化物玻璃的这些特性，导致其很难通过现有技术的双坩埚来拉制。高质量氟化物光纤的制备一直是业界难题。

5、因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，以克服现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何针对氟化物玻璃易析晶、易受水汽侵蚀等特点，提供一种用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，可以用于高质量氟化物光纤的生产。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，包括自上而下依次布置并密封连接的光纤拉制区、光纤急冷区、光纤涂覆区；所述光纤拉制区包括内坩埚、外坩埚、加热炉、密闭石墨容器，所述内坩埚和外坩埚设置在所述密闭石墨容器内，所述密闭石墨容器设置在所述加热炉中，所述内坩埚和外坩埚之间呈同心同轴布置，所述密闭石墨容器开设有第一通孔，所述第一通孔中设置有穿过并进入所述密闭石墨容器内部的气管；所述光纤急冷区包括自上而下依次连接的保温炉和冷却水套；所述光纤涂覆区包括气氛保护罩、涂覆器和进气管，所述进气管穿过所述气氛保护罩设置，所述涂覆器设置在所述气氛保护罩内。

3、进一步地，所述内坩埚和外坩埚顶部设置有坩埚密封盖，所述坩埚密封盖开设有第二通孔，所述第二通孔中设置有穿过并进入所述内坩埚或外坩埚的测温热电偶。

4、进一步地，所述内坩埚和外坩埚上端为圆柱型存料区，下端为圆弧型出料区。

5、进一步地，所述内坩埚的出料区的出料口被所述外坩埚的出料区的出料口围绕。

6、进一步地，所述光纤拉制区还包括石英罩，所述石英罩为圆柱型，顶部敞开，底部设置有圆孔，侧面与所述坩埚密封盖紧密接触，所述内坩埚和外坩埚的出料区穿过所述石英罩底部的圆孔设置。

7、进一步地，所述保温炉紧靠所述石英罩下方设置。

8、进一步地，所述冷却水套外接冷水机。

9、进一步地，所述光纤急冷区还包括密封盖，所述密封盖通过橡胶垫圈和紧固密封螺母可拆卸连接在所述冷却水套下方。

10、进一步地，所述气氛保护罩由有机玻璃制成，所述气氛保护罩上端与所述密闭石墨容器密封连接，下端延伸至所述涂覆器出口。

11、进一步地，所述内坩埚、外坩埚由铂金、黄金中的一种或多种制成。

12、本实用新型的有益效果：

13、本实用新型将整个光纤拉制区固定在密闭石墨容器中，通过抽真空后通入干燥惰性气体的方式，实现对整个玻璃加热融化以及光纤拉丝过程的惰性气体保护。之后通过保温炉以及冷却水套，保证了光纤有熔融态到玻璃态的快速转变，从而减少氟化物光纤中微晶的产生。最后通过气氛保护罩，保证光纤在涂覆前不会接触空气，避免了空气中水分对光纤的侵蚀，从而得到质量良好的氟化物光纤。

14、以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，包括自上而下依次布置并密封连接的光纤拉制区、光纤急冷区、光纤涂覆区；所述光纤拉制区包括内坩埚、外坩埚、加热炉、密闭石墨容器，所述内坩埚和外坩埚设置在所述密闭石墨容器内，所述密闭石墨容器设置在所述加热炉中，所述内坩埚和外坩埚之间呈同心同轴布置，所述密闭石墨容器开设有第一通孔，所述第一通孔中设置有穿过并进入所述密闭石墨容器内部的气管；所述光纤急冷区包括自上而下依次连接的保温炉和冷却水套；所述光纤涂覆区包括气氛保护罩、涂覆器和进气管，所述进气管穿过所述气氛保护罩设置，所述涂覆器设置在所述气氛保护罩内。

2.如权利要求1所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述内坩埚和外坩埚顶部设置有坩埚密封盖，所述坩埚密封盖开设有第二通孔，所述第二通孔中设置有穿过并进入所述内坩埚或外坩埚的测温热电偶。

3.如权利要求2所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述内坩埚和外坩埚上端为圆柱型存料区，下端为圆弧型出料区。

4.如权利要求3所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述内坩埚的出料区的出料口被所述外坩埚的出料区的出料口围绕。

5.如权利要求4所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述光纤拉制区还包括石英罩，所述石英罩为圆柱型，顶部敞开，底部设置有圆孔，侧面与所述坩埚密封盖紧密接触，所述内坩埚和外坩埚的出料区穿过所述石英罩底部的圆孔设置。

6.如权利要求5所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述保温炉紧靠所述石英罩下方设置。

7.如权利要求1所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述冷却水套外接冷水机。

8.如权利要求1所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述光纤急冷区还包括密封盖，所述密封盖通过橡胶垫圈和紧固密封螺母可拆卸连接在所述冷却水套下方。

9.如权利要求1所述的用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，其特征在于，所述气氛保护罩由有机玻璃制成，所述气氛保护罩上端与所述密闭石墨容器密封连接，下端延伸至所述涂覆器出口。

技术总结本技术公开了一种用于氟化物光纤的拉制及涂覆装置，包括自上而下依次布置并密封连接的光纤拉制区、光纤急冷区、光纤涂覆区；光纤拉制区包括内坩埚、外坩埚、加热炉、密闭石墨容器，内坩埚和外坩埚设置在密闭石墨容器内，密闭石墨容器设置在加热炉中，内坩埚和外坩埚之间呈同心同轴布置，密闭石墨容器开设有第一通孔，第一通孔中设置有穿过并进入密闭石墨容器内部的气管；光纤急冷区包括自上而下依次连接的保温炉和冷却水套；光纤涂覆区包括气氛保护罩、涂覆器和进气管，进气管穿过气氛保护罩设置，涂覆器设置在气氛保护罩内。本技术在整个光纤拉丝及涂覆的过程中避免了与空气中的水分接触，能够满足高质量低损耗氟化物光纤的高效制备。技术研发人员：王鹏飞,徐昌骏,任义龙受保护的技术使用者：苏州凯文堡尼光电科技有限公司技术研发日：20240119技术公布日：2024/9/19