一种高双折射旋转光纤的制备方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高双折射旋转光纤的制备方法和设备，是一种旋转类特种光纤的制备工艺。
【背景技术】
[0002]近年来，全光纤电流互感器以其动态范围大、频带宽，安装灵活、抗电磁干扰能力强、可测交直流信号等优点，成为了新型电流互感器的发展趋势。全光纤电流互感器是以法拉第效应为基本原理，以传感光纤环为敏感元件。首先要求传感光纤环中光可以保持圆偏振态传播，这样在光纤环中传播的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光可感知电流变化引起的法拉第效应，并因此产生一定的相位差；同时由于传感光纤环中的线双折射会扰乱电流引起的光偏振面的法拉第旋转，因此，要求光纤对于自身内部残余线双折射以及因外界扰动引入的线双折射都要有很强的抑制能力。
[0003]高双折射旋转光纤是一种特殊的传感光纤，在结构上，其包层中带有对称应力区，并且其应力区沿光纤轴向呈螺旋结构分布。应力区的旋转使原光纤的线性双折射一部分转化为圆双折射，另一部分表现为残余线双折射，当引入的圆双折射较残余线双折射占优时，高双折射旋转光纤可以实现圆偏振态的保持。同时，由于残余线双折射和引入的圆双折射都很高，使得由该光纤构成的传感光纤环具有很强的抗外界扰动能力。因此，高双折射旋转光纤完全满足全光纤电流互感器的应用需求。
[0004]高双折射旋转光纤为单方向匀速旋转，为了保证偏振性能，螺距要求在5mm以下。光纤螺距受旋转速度和拉丝速度影响，为保证固化度以及拉丝效率，拉丝速度要求15m/min以上，因此光纤的旋转速度要求至少3000r/min。
[0005]旋转光纤的制备方法已经在一些专利中提出，公开号为1663922的中国专利《拉制期间旋转光纤预型的光纤生产设备和方法》、公开号为103359929A的中国专利《扭转光纤的制造方法》的具体方法是在拉丝过程中旋转预制棒来实现旋转，这种方法受限于装置的笨重以及预制棒旋转的同心度，转速一般在lOOOr/min以下，不适于高双折射旋转光纤制备。公开号为1472153的中国专利《低偏振模色散单模光纤的制造方法及用该方法制备的光纤》提出在拉丝过程中搓动光纤来实现旋转，这种方法适用于需要周期性旋转的光纤，如低偏振模色散光纤，但不适用于要求单一方向匀速旋转的光纤。
[0006]因此，需要一种可高速旋转的，用于生产高双折射旋转光纤的方法和设备来保证该类型光纤的制备，并且为生产其他具有类似结构的旋转类光纤起到指导作用。
【发明内容】
[0007]本发明公开了一种高双折射旋转光纤的制备方法和设备，采用旋转和收丝一体化综合控制的方法，特别是要解决高双折射旋转光纤制备过程中无法高速旋转拉丝的问题。
[0008]本发明所采用的技术方案是:
1、通过收丝鼓和飞叉两者之间旋转的配合，形成一定的转速差，达到牵引和收丝的目的；
2、光纤作为媒介将飞叉的旋转传递至熔融区域，以达到在光纤内部形成旋转的目的；
3、设计上尽量减小飞叉的质量以及旋转半径，实际应用上精确调节飞叉配重，保持旋转中的动平衡，达到使飞叉高速旋转的目的。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、本发明提出的设备为模块式设计，集成度高，方便在拉丝塔上安装与拆卸，便于实现一塔多用；
2、本发明提出的设备中飞叉旋转速度最高可达6000r/min，远高于现有技术；
3、本发明提出的设备中收丝鼓可沿竖直方向安装，其好处是从旋转发生点到预制棒熔融区域光纤一直处于竖直状态，不会影响旋转的传递。
【附图说明】
[0010]图1为高双折射旋转光纤制备方法示意图；
图中送棒装置-1，预制棒-2，拉丝炉-3，丝径仪A-4，涂覆杯-5，固化装置-6，丝径仪B-7，光纤-8，旋转收丝装置-9
图2为旋转收丝装置示意图；
图中飞叉传动装置-10，飞叉电机-11，导向轮-12，飞叉-13，收丝鼓-14，收丝鼓电机-15，收丝鼓传动装置-16，滑台电机-17，减速器-18，精密滑台-19，机架结构-20。
【具体实施方式】
[0011 ]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0012]高双折射旋转光纤制备方法如图1所示，具体方法是将预制棒(2)夹在送棒装置
(I)上，将预制棒送至拉丝炉(3)中的热区位置，待预制棒加热至熔融状态时，将光纤(8)分别穿过丝径仪A(4)、涂覆杯(5)、固化装置(6)、丝径仪B(7)进入旋转收丝装置(9)，光纤(8)的走向如图所示，先经过导向轮(12a)，再从侧面分别经过三个导向轮呈“S”型，最终固定在收丝鼓上；先后启动收丝鼓(14)和飞叉(13)，光纤的牵引由飞叉(13)和收丝鼓(14)的转速差形成，并且飞叉(13)的旋转会造成光纤的扭转，扭转可由下至上传递到熔融区域，进而在光纤内部形成旋转以达到生产旋转光纤的目的。
[0013]旋转收丝装置如图2所示，该装置包括飞叉旋转模块、收丝鼓旋转模块、排丝模块三部分。飞叉旋转模块包括:飞叉(13)、飞叉传动装置(10)、飞叉电机(11)、导向轮(12);收丝鼓旋转模块包括:收丝鼓(14)、收丝鼓传动装置(16)、收丝鼓电机(15);排丝模块包括:滑台电机(17)、减速器(18)、精密滑台(19)。整个装置集成在同一个机架结构(20)上，结构小巧、集成度高、便于在拉丝塔上安装与拆卸，并且旋转速度最快可达6000r/min，满足高双折射旋转光纤的生产要求。
【主权项】
1.一种高双折射旋转光纤的制备方法，其特征在于预制棒由送棒装置送至拉丝炉中加热至熔融状态，光纤的牵引由飞叉和收丝鼓的转速差形成，并且飞叉的旋转会造成光纤的扭转，扭转可由下至上传递到熔融区域，进而在光纤内部形成旋转以达到生产旋转光纤的目的。2.根据权利要求1所述的一种高双折射旋转光纤的制备方法，其特征在于预制棒制备可采用MCVD、PCVD、OVD以及VAD中的一种沉积方法。3.根据权利要求1所述的一种高双折射旋转光纤的制备方法，其特征在于拉丝炉的加热方式可以为感应电炉加热、激光加热、等离子体加热中的一种。4.根据权利要求1所述的一种高双折射旋转光纤的制备方法，其特征在于飞叉和收丝鼓的旋转方向可以是相同方向或相反方向。5.根据权利要求1或4所述的一种高双折射旋转光纤的制备方法，其特征在于由飞叉和收丝鼓转速差形成的等效牵引速度为I?100m/min。6.根据权利要求1或4所述的一种高双折射旋转光纤的制备方法，其特征在于飞叉的旋转速度为I?6000r/min。7.根据权利要求1或4所述的一种高双折射旋转光纤的制备方法，其特征在于光纤的旋转为单一方向匀速旋转。8.—种高双折射旋转光纤的制备设备，其特征在于包含飞叉旋转模块、收丝鼓旋转模块、排丝模块三部分。9.根据权利要求8所述的一种高双折射旋转光纤的制备设备，其特征在于，飞叉上有若干导向装置(12a，12b等)，用于引导光纤的牵引方向。10.根据权利要求8所述的一种高双折射旋转光纤的制备设备，其特征在于，飞叉由电机带动旋转，其传动方式可以是皮带、链条、齿轮、蜗杆涡轮中的一种。11.根据权利要求8所述的一种高双折射旋转光纤的制备设备，其特征在于，收丝鼓由电机带动旋转，其传动方式可以是皮带、链条、齿轮、蜗杆涡轮中的一种。12.根据权利要求8所述的一种高双折射旋转光纤的制备设备，其特征在于，收丝鼓可进行线运动，实现排丝。13.根据权利要求8所述的一种高双折射旋转光纤的制备设备，其特征在于，整个装置的安装方向可以为竖直和水平。
【专利摘要】本发明公开了一种高双折射旋转光纤的制备方法和设备。光纤制备方法采用旋转和收丝一体化综合控制，其特征在于预制棒（2）由送棒装置（1）送至拉丝炉（3）中加热至熔融状态，光纤的牵引由飞叉（13）和收丝鼓（14）的转速差形成，并且飞叉（13）的旋转会造成光纤的扭转，扭转可由下至上传递到熔融区域，进而在光纤内部形成旋转以达到生产旋转光纤的目的。本发明还公开了一种用于旋转和收丝一体化综合控制的设备，其特征在于包含飞叉旋转模块、收丝鼓旋转模块、排丝模块三部分，并集成在同一个机架结构（20）上。本设备结构小巧、集成度高、便于在拉丝塔上安装与拆卸，并且旋转速度快，适用于高双折射旋转光纤等要求单一方向旋转且对旋转速度要求较高的光纤。
【IPC分类】C03B37/025
【公开号】CN105541105
【申请号】CN201610092893
【发明人】徐天聪, 杭利军, 隋宁菠, 魏国盛, 李保群
【申请人】北京玻璃研究院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月20日