中紅外光纖拉絲塔用高精密加熱設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及在光纖制造過(guò)程中的中紅外光纖拉絲塔用高精密加熱設(shè)備，特別 適用于制作無(wú)析晶，絲徑穩(wěn)定（絲徑控制在±0. 5微米誤差范圍內(nèi)）的紅外光纖（硫系，蹄 酸鹽玻璃等光纖）的預(yù)制椿加熱爐設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 上世紀(jì)70年代誕生的低損耗石英光纖技術(shù)W及后來(lái)發(fā)展的超低損耗無(wú)水石英光 纖的實(shí)用新型，引領(lǐng)人類社會(huì)進(jìn)入了光通訊的時(shí)代。石英光纖的光輝歷史延續(xù)到了 2005 年，經(jīng)歷了實(shí)巧單模/多模光纖、光子晶體光纖、大模場(chǎng)光纖、布拉格光纖等階段的發(fā)展，似 乎到了它歷史的盡頭。從材料學(xué)的角度出發(fā)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)石英光纖只是娃酸鹽玻璃（Si化 為主要成分）的一種高級(jí)表現(xiàn)形式，品種比較單一。目前的高功率光纖激光器大多集中于 1-2ym近紅外波段，產(chǎn)品也多W石英光纖為激光載體。但是由于石英光纖材料本身限制，其 紅外波長(zhǎng)截至波長(zhǎng)只能到2. 2微米。因此，光纖的研究超越娃酸鹽玻璃的狹義范疇，便可擴(kuò) 展到其他氧化物玻璃、氣化物玻璃、硫系玻璃等多組分玻璃為主體的特種玻璃光纖。目前， 美國(guó)、日本、英國(guó)、澳大利亞、法國(guó)和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資研究各種用途的多組分 玻璃光纖。綜合各種情形，我們認(rèn)為多組分玻璃光纖產(chǎn)業(yè)化的腳步越來(lái)越近，是繼石英光纖 之后光纖產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的"第二次革命"。
[0003] 3-5^111波段中紅外相干光源是^個(gè)大氣紅外窗口（1-3^111、3-5^111和8-12^111)中 在大氣中衰減最小的，并且該波段涵蓋了許多原子和分子的吸收峰，因此該波段在光電對(duì) 抗、目標(biāo)偵測(cè)、激光光譜學(xué)、地球勘探、大氣監(jiān)測(cè)（特別是〇)2、&0和化)、天氣預(yù)報(bào)、森林火災(zāi) 預(yù)警、醫(yī)療衛(wèi)生、無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)W及空間光通信等領(lǐng)域有著越來(lái)越重要的應(yīng)用價(jià)值和前景扮 演者極為重要的角色。舉例來(lái)說(shuō)，遙感化學(xué)傳感、空氣污染控制（環(huán)境中10-9級(jí)含量的甲 醒、一氧化氮、二氧化氮、硫化氨、=氨化神等有害氣體的檢測(cè)）、激光手術(shù)刀等都是關(guān)系國(guó) 計(jì)民生的重大需求。因此在3-5微米波段的紅外光纖激光器具有非常大的應(yīng)用前景，現(xiàn)階 段主要限制紅外光纖激光器發(fā)展主要是工作物質(zhì)：紅外光纖。
[0004] 現(xiàn)階段能被實(shí)用的紅外光纖仍然在探索中，紅外光纖相對(duì)于石英，主要缺點(diǎn)之一 就是容易析晶。如何拉制沒(méi)有析晶的紅外光纖，光纖預(yù)制椿加熱爐子的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。 現(xiàn)階段加熱爐的設(shè)計(jì)方式有許多，然而拉制出來(lái)的紅外光纖存在大量的析晶，導(dǎo)致絲徑浮 動(dòng)范圍大，在拉制過(guò)程中出現(xiàn)斷裂，甚至無(wú)法拉出光纖。因此如何設(shè)計(jì)出合理紅外光纖預(yù)制 椿加熱爐，用于拉制無(wú)析晶的紅外光纖是一個(gè)非常重要的課題，并且具有很重大的意義。 【實(shí)用新型內(nèi)容】：
[0005] 為解決上述【背景技術(shù)】中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了中紅外光纖拉絲塔用高精 密加熱設(shè)備，該種高精密加熱爐能夠制作無(wú)析晶，絲徑穩(wěn)定（絲徑控制在±0. 5微米誤差范 圍內(nèi)）的紅外光纖（硫系，蹄酸鹽玻璃等光纖）。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0007] 中紅外光纖拉絲塔用高精密加熱設(shè)備，包括爐體、爐體頂部的進(jìn)氣裝置、爐體中間 設(shè)置的石英管、設(shè)置在石英管外壁中部的復(fù)合加熱模塊；所述爐體頂部設(shè)置有上法蘭盤，上 法蘭盤上安裝有進(jìn)氣裝置、在進(jìn)氣裝置頂端安裝有上端封口，爐體底部設(shè)置有下法蘭盤；所 述上法蘭盤中屯、設(shè)置有上圓孔、下法蘭盤中屯、設(shè)置有下圓孔，上圓孔邊緣設(shè)置有上圓環(huán)形 槽、下圓孔邊緣設(shè)置有下圓環(huán)形槽，石英管頂端連接上圓環(huán)形槽，石英管底端連接下圓環(huán)形 槽，石英管與進(jìn)氣裝置連通，石英管內(nèi)充填惰性氣體。
[000引所述石英管頂端與上圓槽通過(guò)密封圈和硅膠密封，石英管底端與下圓槽通過(guò)密封 圈和硅膠密封，密封膠耐200-250°C高溫。
[0009] 所述復(fù)合加熱模塊包括設(shè)置在石英管外部的加熱環(huán)、設(shè)置在加熱環(huán)外壁的陶瓷 管；所述陶瓷管內(nèi)部設(shè)置有電阻絲；所述加熱環(huán)和陶瓷管外設(shè)置有不誘鋼罩，在不誘鋼罩 和陶瓷管之間填充有耐火材料。
[0010] 所述加熱環(huán)由耐熱特殊鋼構(gòu)成，其鋼號(hào)為301、302、304、309、310、408、600或630; 所述耐火材料是陶瓷塊、石棉或者玻璃纖維。
[001U 所述加熱環(huán)是圓環(huán)形狀，其內(nèi)徑是20-50mm，外徑是35-60mm，高是60-85mm，厚度 是3-25mm;所述加熱環(huán)的橫截面形狀是II形、H形、】【形、][形、）（形、》《形或? ? 形。
[0012] 所述電阻絲直徑是0.5-20mm;所述電阻絲圈數(shù)是1-19圈，采用豎直排放式、疊放 式或者并列堆放式。
[0013] 所述陶瓷管是環(huán)狀，其外徑是2-28mm，內(nèi)徑是1. 5-24mm。
[0014] 所述高精密復(fù)合加熱模塊形成lmm-20mm最高溫平臺(tái)，12-35mm二十度高溫平臺(tái)， 20-40mm五十度降溫分布區(qū)間，45-65mm百度降溫分布區(qū)間；
[0015] 或者，形成3mm-18mm最高溫平臺(tái)，14-32mm二十度高溫平臺(tái)，23-38mm五十度降溫 分布區(qū)間，46-62mm百度降溫分布區(qū)間；
[0016] 或者，形成5mm-15mm最高溫平臺(tái)，14-30mm二十度高溫平臺(tái)，25-36mm五十度降溫 分布區(qū)間，48-60mm百度降溫分布區(qū)間；
[0017] 或者，形成6mm-12mm最高溫平臺(tái)，16-26mm二十度高溫平臺(tái)，27-32mm五十度降溫 分布區(qū)間，5〇-55mm百度降溫分布區(qū)間。
[0018] 所述惰性氣體是氣氣、氮?dú)?、氮?dú)庵械囊环N或多種。
[0019] 所述石英管內(nèi)還設(shè)置有一根空屯、不誘鋼桿，不誘鋼桿下端連接中紅外玻璃光纖預(yù) 制椿，上端連接真空管，真空管連接真空累。
[0020] 所述的特殊加熱模塊主要由特殊的鋼材料（圓環(huán)形狀，鋼材料內(nèi)徑是20-50mm， 外徑是35-60mm，高是60-85mm，厚度是3-25mm)，3-16圈的電阻絲（電阻絲的直徑是 0. 5-20mm)和許多個(gè)陶瓷管（陶瓷管的外徑是2-28mm，內(nèi)徑是1. 5-24mm)構(gòu)成加熱模塊。
[0021] 所述的保溫系統(tǒng)包括耐火材料，玻璃纖維，保溫石棉，耐火鋼等等，其放置的方式 保持是均勻，軸對(duì)稱。
[0022] 所述的密封系統(tǒng)主要通過(guò)一根準(zhǔn)直的石英管，密封膠，密封圈W及兩塊特殊結(jié)構(gòu) 的法蘭盤來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0023] 所述的保護(hù)氣體循環(huán)系統(tǒng)主要是指如何使?fàn)t子里面保持無(wú)氧氣，少水分的通氣設(shè) 計(jì)，使用惰性氣體保護(hù)紅外預(yù)制椿不被氧化，析晶，整個(gè)保護(hù)氣體進(jìn)氣方式有傾斜式，旋轉(zhuǎn) 式，直通式。
[0024] 所述的真空系統(tǒng)主要是需要調(diào)節(jié)真空度來(lái)調(diào)節(jié)包層和巧之間空隙的真空度，W便 抽真空時(shí)不讓包層破裂。
[0025] 所述的預(yù)制椿送椿系統(tǒng)主要是通過(guò)控制升降裝置，可W實(shí)現(xiàn)快速升降，慢速升價(jià)， 也可W實(shí)現(xiàn)在0. 〇5-5mm/min升降預(yù)制椿，誤差在1%W內(nèi)。
[0026] 上述特殊鋼材料可W是型號(hào)301，302, 304, 309,408,600,630。特殊加熱鋼材料的 形狀有"1"，" ?"等十幾種。
[0027] 上述的電阻絲是加熱電阻絲，尺寸可W是巫〇.5，l，2,4,6,8，10，12，15,20(mm) 等。
[002引上述的保溫材料在堆放時(shí)采用緊密堆放，排放保持非常均勻的，對(duì)稱的加熱模塊 周圍。
[0029] 上述的石英管進(jìn)行火焰準(zhǔn)直并內(nèi)表面高溫拋光處理。
[0030] 上述的密封膠是耐高溫的，可耐200-250°C高溫。
[0031] 上述的密封圈是在密封時(shí)候，采用密封娃脂進(jìn)行密封。
[0032] 上述的通氣方式主要是采用從爐子上端通氣，下端出氣，同時(shí)在下端側(cè)面進(jìn)行通 氣，進(jìn)氣方式有直通式，傾斜式，旋轉(zhuǎn)式，該樣可W將高溫爐子里面的氧氣完全逼出腔內(nèi)氣 體。
[0033] 上述所使用的保護(hù)氣體主要是氣氣（Ar)，氮?dú)猓▏崳獨(dú)饣痚)，可W是一種氣體， 也可W兩種混合氣體，也可W是=種混合氣體。
[0034] 形成上述中紅外光纖拉絲塔用高精密加熱設(shè)備，按下述步驟進(jìn)行組裝：
[0035]a)將特殊加熱鋼材料加工成圓環(huán)形。在加