[发明专利]光纤光锥拉制技术及设备

说明书

1.技术领域：本发明属于光纤传象器件制造技术领域。

是关于制造光纤光锥的技术与设备，特点在于通过对处于水平、旋转状态的光纤复合丝棒料加热并拉伸，最终实现一次拉制两只同规格光锥。

2.技术背景：

光纤光锥是一种由光纤按一定规则密集排列成的、两个端面大小不同、形状相似、传象光纤数目相等的锥形传象器件。光纤光锥是制造微光探测器材--像增强器的核心元件之一，具有图象放大与缩小功能，与CCD耦合可制成高分辨率图象传感器，其具有体积小、光能透过高、结构简单、牢固可靠的优点。

光纤光锥是在光纤排列好后，经拉丝热压复合制棒、再经加热拉制而成，单根光纤的数量不发生变化，两端面积发生变化，即在两个端面上光纤的直径不同，使得图象由大端至小端呈缩小的像，由小端至大端呈放大的像，且小端分辨率较大端提高，提高的倍数等于锥比，即大小端面直径之比。

拉制光锥的关键是在加热拉伸过程中直径变细部分的光轴仍与机械轴重合且不能发生扭转，为满足上述两点要求，传统的技术是采用垂直拉伸法，垂直拉制法是将光纤复合丝棒悬吊在管式电炉的中心，控制电炉缓慢升温。当处在高温段的光纤棒达到软化温度后，在下端作用牵引力拉伸光纤复合丝棒料成锥。该法设备简单，操作容易，但由于热对流的影响，使高温区上部同下部温度分布不对称，难以形成对称的两个锥形毛坯。一般每次只能拉制一个锥坯。传统技术的不足在于效率较低，且光纤复合丝棒料消耗较大。

3.发明内容：

本发明的目的在于提高效率，即发明了水平旋转拉伸制锥法，如图1，水平安放在熔锥炉5中的光纤复合丝棒3，用卡具2、4与拉伸轴1、6联接。拉锥时，通过做同步旋转的拉伸轴1、6作用于锥坯棒3两端的大小相等、方向相反的轴向拉力，使光纤复合丝棒中段被加热软化部分逐渐拉细，一次可拉出一对对称性很好的锥坯，可提高生产效率一倍，同时光纤复合丝棒料的消耗也有所下降。

拉锥需要使光纤复合丝棒中段局部软化，水平放置的光纤复合丝棒料软化后的局部会受重力影响产生“下挠”；为克服“下挠”，须使光纤复合丝棒料两端不停地、同步均匀旋转，否则会产生扭曲，造成光锥传递图象时发生偏转现象。

4.附图说明：

图1是本发明的拉锥原理图，

图2是第一个实施例的示意图

图3是熔锥炉结构示意图

图4是第二个实施例的示意图

5.具体实施方式：

下面结合实施例所示附图，对本发明作进一步说明。

本发明的方法与设备的一个实例如图2，水平旋转拉锥系统示意图，系统安装在支架12上，由于采用电机1与同一传动轴2带动左右两组齿轮14，使位于棒料9右侧的拉伸轴7与左侧的固定轴11始终保持同步转动，从而使通过卡具8与7、11两根轴固定为一体的光纤棒料9旋转时，棒料两端无扭矩，故消除了光锥传递图象时可能产生的偏转。拉伸轴7除可转动外，还可以同时沿水平方向滑动，载荷通过牵引绳6经导轮5作用于拉伸轴7。根据传感器13的显示，调整载荷4的大小，即可控制拉锥时轴向拉力。

为达到一次拉制两只同规格光锥毛坯的目的，要求在拉锥过程中，熔锥炉内的高温区中心始终对准哑铃状锥坯的中间部位。本发明设计了位于轨道上、带半程随动系统的炉车，如附图2中的标记3。将熔锥炉10安放于炉车上，随着光纤棒料被拉长ΔL，锥坯中段相应位移为ΔL/2，炉车也随之移动ΔL/2，使熔锥炉内的高温区中心始终对准哑铃状锥坯的中间部位，保证锥坯的对称性。

拉制光锥的另一关键是由于光锥高度与大端直径相当，即小端锥角一般在40°--65°之间。因此本发明采取多段式、独立控温、温度梯度熔锥炉。如图3所示，熔锥炉为对称结构，炉内轴向温度场呈正态分布。如图2.中温度梯度熔锥炉结构图所示，炉内轴向温度场外段加热丝1、5采用控温控温装置6对炉膛两端温度进行控制；内段加热丝2、4采用另一台控温装置8对炉膛两端与中段之间的区域温度进行控制；中段加热丝3采用第三台控温装置7对炉膛中段温度进行控制；通过改变中段高温区温度梯度并配合控制拉伸载荷大小来改变拉制速度，使锥角达到设计要求。