[发明专利]一种管外法制备光纤预制棒母材的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管外法制备光纤预制棒母材的装置及方法，尤其涉及VAD法制备光纤预制棒母材的装置及方法，属于光纤制造技术领域。

背景技术

在VAD制备光纤预制棒母材装置中，大都采用激光测量仪来检测沉积芯棒的成长情况和芯径，激光测量仪大多是在反应腔体外放置，其发出的检测激光落点高度与沉积粉棒芯层形成处的高度相同，目的在于控制芯层形成处的高度，使得芯层形成处的高度与芯层喷灯的喷射高度保持恒定，从而保证芯层沉积的加工质量。由于检测激光的发出沿水平方向，而粉棒的形成生长过程则是沿竖直方向，二者方向相差90°，在实际使用中激光检测仪的安设存在一定的误差，因而检测激光的水平度也会存在一些误差，由于激光检测仪安设在反应腔体外，距离检测点具有一定的长度，水平方向的一定角度的倾斜就会在垂直方向上产生较大误差，使得对粉棒芯层底面形成处的高度检测出现有较大的偏差，如图3所示，如设激光测量仪到芯层形成处的距离为L，若水平方向上偏差角为θ，沿粉棒芯层生长方向上纵向偏差为H₁，H₁＝L×sinθ，当L较大时会有较大偏差，而高度上的偏差关乎芯层喷灯喷射火焰的喷射落点，导致控制精度下降，从而影响芯层的形状、大小、密度等一系列质量参数，还关系到沉积过程中生长的稳定性，这些将决定沉积粉棒的质量。

美国专利US20120103023A1中论述的是利用CCD获取粉棒沉积中的芯包层影像，从而测算出芯包层的比以生产出芯包比稳定的初产品，但是这种方法存在问题是边界确定很不精确，从而影响粉棒沉积过程中的控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种管外法制备光纤预制棒母材的装置及方法，它测量精度高，反馈机制可靠，加工质量好，且稳定性强，适用于规模化生产。

本发明为解决上述所提出的问题所采用的装置技术方案为：包括有反应腔体，反应腔体内上方安设有移动旋转吊杆，腔体内下方一侧对应于移动旋转吊杆上下间隔安设有包层喷灯和芯层喷灯，用于沉积形成光纤预制棒母材(即粉棒)的芯层和包层，其特征在于在反应腔体外芯层形成处下方安设芯层测距仪，所述的芯层测距仪的输出端与PLC单元和计算机相接，PLC单元和计算机相接，并与升降控制装置相连接，使芯层测距仪与升降控制装置形成反馈。

按上述方案，所述的芯层测距仪为芯层激光测距仪。

按上述方案，在反应腔体底面设置有平面耐高温石英玻璃窗口，所述的芯层激光测距仪的测距激光透过平面耐高温石英玻璃窗口，竖直打在预制棒母材芯层底面形成处，测距激光光束与旋转吊杆的轴线平行或重合。

按上述方案，在反应腔体喷灯侧设置有进气口，进气口与进气装置连通，在喷灯相对一侧设置有出气口，出气口与抽风装置相连通，用于维持沉积腔体内一定压力并抽出未沉积的颗粒。

按上述方案，包括有立式塔架，立式塔架竖直方向上装有可升降的导轨，导轨上通过升降座连接升降悬臂架，升降悬臂架前端安设移动旋转吊杆，移动旋转吊杆的下方对应安设用于沉积的反应腔体。

本发明制备光纤预制棒方法的技术方案为：

采用上述的任一装置，打开反应腔体，将玻璃靶棒固定在移动旋转吊杆下端，开启升降悬臂架，移动旋转吊杆移动至初始位置高度并以一定速度旋转；

开启芯层测径仪，进行初始化设置，此时吊杆升降速度为零；

开启沉积原料供应系统，先后点燃芯层喷灯和包层喷灯，供应系统按照各自流量设定值在芯、包层原料流量控制器的控制下开始分别先后供应芯层喷灯和包层喷灯向玻璃靶棒喷射，经过水解反应后生成的二氧化硅和二氧化锗开始沉积在靶棒预设位置处，形成光纤预制棒母材(即粉棒)的芯层和包层，随着沉积的持续进行，靶棒下端芯层直径逐渐变大并向下生长，当芯层底面到达预设高度值时，经芯层测距仪检测和信息反馈，启动升降悬臂架上升使移动旋转吊杆开始往上提升玻璃靶棒；

随着沉积的继续，芯层测距仪连续获取所测芯层底面高度，PLC单元和计算机经过处理后反馈给PLC单元，控制移动旋转吊杆的提升速度；直到沉积结束。