引用本文:
何宝,付明磊,陈坤,等. 光纤拉丝过程中裸纤波动控制实验研究[J]. 光通信技术,2022,46(3):85-88.
何 宝1,付明磊1,陈 坤2,吴仪温2,张文其2,刘建中2,庄明杰2,陆春校2
(1.浙江工业大学 理学院,杭州 310023;2.杭州永特信息技术有限公司,杭州 311401)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:控制光纤拉丝过程中的裸纤丝径波动是影响光纤拉丝质量的重要因素。给出了光纤拉制过程的数据模型,分析了导致光纤拉丝中影响裸纤波动的因素,介绍了光纤拉丝的整个过程,进行了炉内温度场和气体流场对裸纤直径波动的采样数据测试,并针对炉体结构、气体搭配和流量大小设计了相应的实验。实验数据表明:通过改变加热炉、拉丝塔的结构以及惰性气体流速与配置可以减轻拉丝制造过程的扰动,提高光纤裸纤直径波动的控制精度,丝径波动范围从±1 μm提高到±0.5 μm。
关键词:光纤制造;光纤裸纤波动;拉丝塔;玻璃纤维拉丝
中图分类号:TN929.11 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2022)03-0085-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.03.018
0 引言
2019年,4G和光纤到户建设接近尾声,供应商采购量减少,新建产能集中释放,光纤价格大幅下跌。2020年,光纤光缆采集规模与2019年基本持平,但光纤价格再度下跌,降到每芯20元/km[1-3]。近年来,“信息经济”、“中国制造2025”、“互联网+”、“一带一路”和“新基建”等一系列的国家政策战略的实施和推动,将带来巨大的光纤需求,同时对光纤质量会有更高的
要求[4-5]。
光纤拉制是影响光纤质量的重要环节之一。在光纤拉制过程中,裸纤直径的均匀性会受到预制棒直径、熔炉尺寸、惰性气体流速和配置以及其它操作条件和设计参数的影响[6-9]。目前,国内外学术界和工业界关于光纤拉制的研究工作主要集中在受热区域的模拟仿真,例如:PAEK U C等人[10]采用一维模型研究了预制棒的颈缩轮廓和温度分布;MYERS M R[11]深入研究了在光纤拉伸中可能出现的扰动,忽略了流体中的惯性、重力和表面张力,并预测了一维模型的半径、速度和温度,其结论考虑了一维模型的局限性,且数值和实验结果吻合度较好;LEE S H K等人[12-13]全面研究了影响预制棒在炉内热传递的因素,包括玻璃的表面流动和惰性气体中的对流和辐射传热,获得了拉伸速度、惰性气体速度及炉子尺寸对温度分布和张力的影响情况;CARANDANG G G 等人[14]对拉丝炉内吹扫气体的自然对流和强制对流效应进行了数值研究,研究结果表明增加氦气流量与流速,可以减少拉丝过程中的微扰。
本文通过实验研究优化炉内温度场,并降低气体对流分布减轻拉丝过程中的扰动,实现比原有的拉丝控制系统更高精度的光纤丝径波动控制。
3 结束语
本文研究了光纤预制棒颈缩区的形状以及不同的惰性气体流速和配置对光纤拉丝过程中裸纤直径的影响。实验结果表明:增加光纤预制棒颈缩区的斜率有利于改善裸纤直径波动;改变炉下延伸管的尺寸使得炉后冷却区域加长,再搭配适合的惰性气体流速和配置可以减少拉丝过程中的微扰,进一步改善丝径波动控制。在接下来的工作中,本文作者将进一步研究更多不同尺寸的马弗对光纤预制棒颈缩区形状的改变而对光纤裸纤直径波动的影响,探究更多惰性气体流速和配置对光纤裸纤直径波动的影响。