[发明专利]一种低损耗光纤的制造方法及制造设备

说明书

本发明提供一种低损耗光纤的制造方法及制造设备，该制造方法包括以下步骤：在拉丝炉外设置水蒸汽环境，使拉丝炉内生成的热光纤由拉丝炉口伸出后，经过水蒸汽环境。本发明提供的制造方法及相应的制造设备，利用水蒸汽退火的方式，改善光纤内部晶体结构，使内部晶体结构达到最优，降低光纤的瑞利散射，从而降低损耗，损耗最低可降至0.18db/km。

技术领域

本发明涉及光纤制造领域，尤其涉及一种低损耗光纤的制造方法及制造设备。

背景技术

随着光纤技术的发展，光纤的长距离传输越来越大，现有的光纤由于衰耗较高，传输的距离短，在长距离传输过程中需要增加中继站进行信号的增强，但是由于中继站的价格昂贵，运营商希望有在长距离传输过程即能降低建设成本又不影响正常的传输损耗较小的光纤。光纤的损耗分本征损耗和制造损耗，本征损耗是光纤材料固有的损耗，是无法避免的。光纤的制造损耗是制造光纤过程产生的，主要是在制造过程中引入的一些不纯成分(杂质吸收)和结构缺陷造成的，杂质吸收主要是过渡金属离子和OHˉ导致的光的损耗。

随着光棒制造工艺的完善，过渡金属离子和OHˉ导致的光的损耗已经微乎其微，但是光纤的结构缺陷带来散射损耗却始终存在。光纤的结构缺陷主要受光纤内部的晶体结构影响，光纤内部晶体的结构主要受光纤的制造工艺影响，现有的光纤生产工艺包括熔融拉丝工序、定型冷却工序、退火工序、拉丝冷却工序、涂覆工序和固化工序，其中退火工序对光纤内部结构的影响至关重要。

在现有技术中，已提出一些用来降低辐射引发的光功率衰减的退火技术方案，比如利用热退火降低被动单模光纤的辐射引发的光功率衰减。然而，热退火的方法须要加温至200℃到300℃才能有效降低辐射引发的衰减，如此高温的环境可能会损害或降低元件其周遭元件组的功能。

此外，在现有技术中，光致退火方法虽已提出用来降低被动单模光纤，例如玻璃光纤和掺锗光纤，以及掺铒光纤的辐射引发的衰减，但成效不彰。

发明内容

本发明通过优化光纤的制造工序及制造设备，改造光纤内部晶体的结构，达到降低光纤散射损耗的目的。本发明的目的具体是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供一种低损耗光纤的制造方法，包括以下步骤：

在拉丝炉外拉丝炉口附近设置隔绝环境的步骤，以隔绝水蒸汽进入拉丝炉内；

在拉丝炉外设置水蒸汽环境的步骤，使拉丝炉内生成的热光纤由拉丝炉口伸出后，经过水蒸汽环境；设置的水蒸汽环境的湿度为20％～30％；

设置水蒸汽环境的步骤包括，在有机玻璃管的中间部分充入水蒸汽，使热光纤由拉丝炉口伸出后进入有机玻璃管，依次经过气封气体和水蒸汽环境；其中，在有机玻璃管的距离充入气封气体处10～15mm处充入水蒸汽，充入的水蒸汽的流量为15～30L/min。

其中，设置隔绝环境的步骤包括，在拉丝炉外炉口的下方设置两端相通的有机玻璃管，在有机玻璃管内靠近拉丝炉口的一端充入气封气体。

其中，设置隔绝环境的步骤包括，在拉丝炉的出口下方40～60cm处设置有机玻璃管，有机玻璃管的长度为50～60cm，直径为4～6cm，在有机玻璃管靠近拉丝炉口的一端15～20mm处充入气封气体，充入的气封气体的流量为15～25L/min。

其中，制造方法还包括使热光纤经过水蒸汽环境后的固化工序和收线工序。

根据本发明的另一方面，提供一种低损耗光纤的制造设备，包括拉丝炉、拉丝塔架和水蒸汽退火系统，水蒸汽退火系统包括有机玻璃管、可活动支架组件、气封气体流量控制装置和可调流量的水蒸汽供给设备，拉丝炉和可活动支架组件均设置于拉丝塔架上，有机玻璃管通过可活动支架组件可活动地架设于拉丝炉的下方拉丝炉的出口的对应位置，有机玻璃管的位置可沿拉丝炉的高度和高度垂直方向调节。