一种光纤预制棒激光加热炉及加工方法与流程

本发明涉及光纤预制棒，尤其涉及一种光纤预制棒激光加热炉及加工方法。

背景技术：

1、管内气相沉积法是在高纯度玻璃管内壁进行气相沉积的一种工艺方法，形成多层掺杂或未掺杂的二氧化硅疏松层，沉积完成后的高纯度玻璃管为具有一定厚度的复合空心玻璃管，沉积完成的空心玻璃管需经高温熔融工序制成实心的光纤预制棒。

2、相关技术中，光纤预制棒的熔缩工序通常采用石墨电阻炉作为加热设备，通过加热电极向石墨加热器供电，利用石墨的高电阻特性发热，再将热量以辐射和热传导的形式传递至外部的石墨中心筒，最终由炽热的石墨中心筒对内衬管进行局部包围式加热，使玻璃管在高温下软化、熔融并最终塌陷成实心的光纤预制棒。

3、然而，石墨材料在1600℃以上的高温环境中长期服役，会发生氧化及升华现象，产生的微米级石墨粉尘分布于热场中，容易附着在光纤预制棒表面，这些碳系污染物若未在后续工序中彻底清除，将在光纤拉丝过程中形成缺陷源，导致光纤强度下降、光传输衰减增加；由于石墨材料是消耗性材料，石墨加热器的直径会随使用周期增加而发生变化，导致热场分布飘逸，且石墨电阻炉是接触式加热，能量密度受限且温度梯度较大，容易造成空心管坯在周向或轴向上受热不均，导致熔融过程中的光纤预制棒发生中心孔径漂移或椭圆度超标，影响光纤预制棒的几何均匀性，进而影响光纤的光学性能一致性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光纤预制棒激光加热炉及加工方法，以解决光纤预制棒熔融工序中表面清洁度较低、均匀性较差的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，一种光纤预制棒激光加热炉，包括：炉体和棒材，所述棒材设置于所述炉体内，所述炉体的延伸方向与所述棒材的延伸方向平行；激光发射器，所述激光发射器的发射端设置于所述炉体内部；水冷装置，所述水冷装置设置于所述炉体内部；视觉控制装置，所述视觉控制装置的检测端设置于所述炉体内部；抽气装置，所述抽气装置与所述炉体连接，用于抽出所述炉体内部的废气；控制系统，所述激光发射器和所述视觉控制装置均与所述控制系统连接。

4、作为优选，所述水冷装置包括多个水冷管，多个所述水冷管沿所述炉体的高度方向间隔排列设置，所述水冷管环绕所述炉体内壁设置。

5、作为优选，所述光纤预制棒激光加热炉还包括散热隔板，所述散热隔板上开设有多个散热槽。

6、作为优选，所述炉体底部开设有抽气口，所述抽气装置设置于所述抽气口。

7、作为优选，所述炉体长度方向上的两端开设有供所述棒材穿过的容置孔，所述棒材两端分别设置有进气端和出气端，所述出气端连接有抽气泵。

8、作为优选，所述光纤预制棒激光加热炉还包括温度测量仪，所述温度测量仪的检测端设置于所述炉体内部，所述温度测量仪与所述控制系统连接。

9、作为优选，所述炉体包括铰接设置的炉盖和炉身，所述激光发射器、所述视觉控制装置、所述温度测量仪均设置于所述炉盖。

10、第二方面，一种加工方法，应用于如上所述的光纤预制棒激光加热炉，所述加工方法包括：

11、s1、开启所述水冷装置、所述视觉控制装置和所述抽气装置；

12、s2、将所述棒材放入所述炉体内部，将所述激光发射器的光斑形状设置为矩形光斑；

13、s3、启动所述激光发射器，对所述棒材进行加热，所述视觉控制装置对所述棒材进行外径测试，并根据检测结果调整所述激光发射器的功率，直至满足工艺要求制得光纤预制棒；

14、s4、停止加热，降温后取出；

15、s5、对预制棒外表面进行处理封装。

16、作为优选，在所述步骤s3中，所述棒材的加热时间范围为500分钟-1000分钟，所述棒材的加热温度梯度上升，所述加热温度范围为1000℃-1800℃。

17、作为优选，在所述步骤s4中，所述光纤预制棒的降温时间范围为30分钟-100分钟。

18、本发明的有益效果：

19、本发明提供的光纤预制棒激光加热炉包括炉体、棒材、激光发射器、水冷装置、视觉控制装置、抽气装置和控制系统，棒材设置于炉体内，炉体的延伸方向与棒材的延伸方向平行；激光发射器的发射端设置于炉体内部；水冷装置设置于炉体内部；视觉控制装置的检测端设置于炉体内部；抽气装置与炉体连接，用于抽出炉体内部的废气；激光发射器和视觉控制装置均与控制系统连接。

20、如此，激光发射器能够使高温场更加稳定和均匀，实现对棒材的均匀加热，配合视觉控制装置能够避免因加热件磨损或者光斑偏移而引起的径向温差，避免因局部过热或者加热死区引起的棒材椭圆度超差以及应力集中，提高光纤预制棒的均匀性，并且由于激光加热过程中不会产生额外的粉尘污染源，能够提高光纤预制棒的表面清洁度。

1.一种光纤预制棒激光加热炉，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光纤预制棒激光加热炉，其特征在于，所述水冷装置包括多个水冷管(4)，多个所述水冷管(4)沿所述炉体(1)的高度方向间隔排列设置，所述水冷管(4)环绕所述炉体(1)内壁设置。

3.根据权利要求1所述的光纤预制棒激光加热炉，其特征在于，所述光纤预制棒激光加热炉还包括散热隔板(6)，所述散热隔板(6)上开设有多个散热槽(61)。

4.根据权利要求1所述的光纤预制棒激光加热炉，其特征在于，所述炉体(1)底部开设有抽气口(11)，所述抽气装置设置于所述抽气口(11)。

5.根据权利要求1所述的光纤预制棒激光加热炉，其特征在于，所述炉体(1)长度方向上的两端开设有供所述棒材(2)穿过的容置孔(12)，所述棒材(2)两端分别设置有进气端(21)和出气端(22)，所述出气端(22)连接有抽气泵。

6.根据权利要求1所述的光纤预制棒激光加热炉，其特征在于，所述光纤预制棒激光加热炉还包括温度测量仪(7)，所述温度测量仪(7)的检测端设置于所述炉体(1)内部，所述温度测量仪(7)与所述控制系统连接。

7.根据权利要求6所述的光纤预制棒激光加热炉，其特征在于，所述炉体(1)包括铰接设置的炉盖(13)和炉身(14)，所述激光发射器(3)、所述视觉控制装置(5)、所述温度测量仪(7)均设置于所述炉盖(13)。

8.一种加工方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的光纤预制棒激光加热炉，所述加工方法包括：

9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，在步骤s3中，所述棒材(2)的加热时间范围为500分钟-1000分钟，所述棒材(2)的加热温度梯度上升，所述加热温度范围为1000℃-1800℃。

10.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，在步骤s4中，所述光纤预制棒的降温时间范围为30分钟-100分钟。