中紅外光纖拉絲塔用高精密加熱爐的制作方法
【技術(shù)領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及在光纖制造過程中的中紅外光纖拉絲培用高精密加熱爐，特別適用于 制作無析晶，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）的預制棒加熱爐設計方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 上世紀70年代誕生的低損耗石英光纖技術(shù)W及后來發(fā)展的超低損耗無水石英光 纖的發(fā)明，引領人類社會進入了光通訊的時代。石英光纖的光輝歷史延續(xù)到了 2005年，經(jīng) 歷了實芯單模/多模光纖、光子晶體光纖、大模場光纖、布拉格光纖等階段的發(fā)展，似乎到 了它歷史的盡頭。從材料學的角度出發(fā)，我們會發(fā)現(xiàn)石英光纖只是娃酸鹽玻璃（Si〇2為主要 成分）的一種高級表現(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1-2 Um 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 長截至波長只能到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、 日本、英國、澳大利亞、法國和德國等發(fā)達國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，我們認為多組分玻璃光纖產(chǎn)業(yè)化的腳步越來越近，是繼石英光纖之后光 纖產(chǎn)業(yè)化進程中的"第二次革命"。
[0003] 3-5Um波段中紅外相干光源是H個大氣紅外窗口（1-3Um、3-5Um和8-12Um)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 抗、目標偵測、激光光譜學、地球勘探、大氣監(jiān)測（特別是C02、H20和〇3)、天氣預報、森林火災 預警、醫(yī)療衛(wèi)生、無線光網(wǎng)絡W及空間光通信等領域有著越來越重要的應用價值和前景扮 演者極為重要的角色。舉例來說，遙感化學傳感、空氣污染控制（環(huán)境中10-9級含量的甲 醒、一氧化氮、二氧化氮、硫化氨、H氨化神等有害氣體的檢測）、激光手術(shù)刀等都是關(guān)系國 計民生的重大需求。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)階段能被實用的紅外光纖仍然在探索中，紅外光纖相對于石英，主要缺點之一 就是容易析晶。如何拉制沒有析晶的紅外光纖，光纖預制棒加熱爐子的設計是至關(guān)重要的。 現(xiàn)階段加熱爐的設計方式有許多，然而拉制出來的紅外光纖存在大量的析晶，導致絲徑浮 動范圍大，在拉制過程中出現(xiàn)斷裂，甚至無法拉出光纖。因此如何設計出合理紅外光纖預制 棒加熱爐，用于拉制無析晶的紅外光纖是一個非常重要的課題，并且具有很重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 為解決上述【背景技術(shù)】中存在的缺陷，本發(fā)明提供了中紅外光纖拉絲培用高精密加 熱爐，送種高精密加熱爐能夠制作無析晶，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] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 中紅外光纖拉絲培用高精密加熱爐，包括爐體、爐體頂部的進氣裝置、爐體中間設 置的石英管、設置在石英管外壁中部的復合加熱模塊；所述爐體頂部設置有上法蘭盤，上法 蘭盤上安裝有進氣裝置、在進氣裝置頂端安裝有上端封口，爐體底部設置有下法蘭盤；所述 上法蘭盤中必設置有上圓孔、下法蘭盤中必設置有下圓孔，上圓孔邊緣設置有上圓環(huán)形槽、 下圓孔邊緣設置有下圓環(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， 石英管與進氣裝置連通，石英管內(nèi)充填惰性氣體。
[0008] 所述石英管頂端與上圓槽通過密封圈和硅膠密封，石英管底端與下圓槽通過密封 圈和硅膠密封，密封膠耐200-25(TC高溫。
[0009] 所述復合加熱模塊包括設置在石英管外部的加熱環(huán)、設置在加熱環(huán)外壁的陶瓷 管；所述陶瓷管內(nèi)部設置有電阻絲；所述加熱環(huán)和陶瓷管外設置有不鎊鋼罩，在不鎊鋼罩 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。
[0011] 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I I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] 所述高精密復合加熱模塊形成最高溫平臺，12-35mm二十度高溫平臺， 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，14-32mm二十度高溫平臺，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，14-30mm二十度高溫平臺，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，形成最高溫平臺，16-26mm二十度高溫平臺，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] 所述惰性氣體是氮氣、氮氣、氮氣中的一種或多種。
[0019] 所述石英管內(nèi)還設置有一根空必不鎊鋼桿，不鎊鋼桿下端連接中紅外玻璃光纖預 制棒，上端連接真空管，真空管連接真空泉。
[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，軸對稱。
[0022] 所述的密封系統(tǒng)主要通過一根準直的石英管，密封膠，密封圈W及兩塊特殊結(jié)構(gòu) 的法蘭盤來實現(xiàn)。
[0023]所述的保護氣體循環(huán)系統(tǒng)主要是指如何使爐子里面保持無氧氣，少水分的通氣設 計，使用惰性氣體保護紅外預制棒不被氧化，析晶，整個保護氣體進氣方式有傾斜式，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)真空度來調(diào)節(jié)包層和芯之間空隙的真空度，W便 抽真空時不讓包層破裂。
[00巧]所述的預制棒送棒系統(tǒng)主要是通過控制升降裝置，可W實現(xiàn)快速升降，慢速升價， 也可W實現(xiàn)在0. 05-5mm/min升降預制棒，誤差在1 % W內(nèi)。
[0026] 上述特殊鋼材料可W是型號301，302, 304, 309,408,600,630。特殊加熱鋼材料的 形狀有'' |"，々 |-，';，''【"，''["，''）"''》"，"^.'，等十幾種。
[0027] 上述的電阻絲是加熱電阻絲，尺寸可W是〇0.5,1，2,4,6,8,10,12,15, 20 (mm) 等。
[0028] 上述的保溫材料在堆放時采用緊密堆放，排放保持非常均勻的，對稱的加熱模塊 周圍。
[0029] 上述的石英管進行火焰準直并內(nèi)表面高溫拋光處理。
[0030] 上述的密封膠是耐高溫的，可耐200-25(TC高溫。
[0031] 上述的密封圈是在密封時候，采用密封娃脂進行密封。
[0032] 上述的通氣方式主要是采用從爐子上端通氣，下端出氣，同時在下端側(cè)面進行通 氣，進氣方式有直通式，傾斜式，旋轉(zhuǎn)式，送樣可W將高溫爐子里面的氧氣完全逼出腔內(nèi)氣 體。
[0033]上述所使用的保護氣體主要是氮氣（Ar)，氮氣（Ns)，氮氣化e)，可W是一種氣體， 也可W兩種混合氣體，也可W是H種混合氣體。
[0034] 形成上述中紅外光纖拉絲培用高精密加熱爐，按下述步驟進行組裝：
[0035] a)將特殊加熱鋼材料加工成圓環(huán)形。在加熱鋼材料內(nèi)部插入直徑匹配，厚度為 2-6m