專利名稱：光纖光錐拉制技術及設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于光纖傳象器件制造技術領域。
是關于制造光纖光錐的技術與設備，特點在于通過對處于水平、旋轉狀態的光纖復合絲棒料加熱并拉伸，最終實現一次拉制兩只同規格光錐。
2.技術背景光纖光錐是一種由光纖按一定規則密集排列成的、兩個端面大小不同、形狀相似、傳象光纖數目相等的錐形傳象器件。光纖光錐是制造微光探測器材--像增強器的核心元件之一，具有圖象放大與縮小功能，與CCD耦合可制成高分辨率圖象傳感器，其具有體積小、光能透過高、結構簡單、牢固可靠的優點。
光纖光錐是在光纖排列好后，經拉絲熱壓復合制棒、再經加熱拉制而成，單根光纖的數量不發生變化，兩端面積發生變化，即在兩個端面上光纖的直徑不同，使得圖象由大端至小端呈縮小的像，由小端至大端呈放大的像，且小端分辨率較大端提高，提高的倍數等于錐比，即大小端面直徑之比。
拉制光錐的關鍵是在加熱拉伸過程中直徑變細部分的光軸仍與機械軸重合且不能發生扭轉，為滿足上述兩點要求，傳統的技術是采用垂直拉伸法，垂直拉制法是將光纖復合絲棒懸吊在管式電爐的中心，控制電爐緩慢升溫。當處在高溫段的光纖棒達到軟化溫度后，在下端作用牽引力拉伸光纖復合絲棒料成錐。該法設備簡單，操作容易，但由于熱對流的影響，使高溫區上部同下部溫度分布不對稱，難以形成對稱的兩個錐形毛坯。一般每次只能拉制一個錐坯。傳統技術的不足在于效率較低，且光纖復合絲棒料消耗較大。
3.

發明內容
本發明的目的在于提高效率，即發明了水平旋轉拉伸制錐法，如圖1，水平安放在熔錐爐5中的光纖復合絲棒3，用卡具2、4與拉伸軸1、6聯接。拉錐時，通過做同步旋轉的拉伸軸1、6作用于錐坯棒3兩端的大小相等、方向相反的軸向拉力，使光纖復合絲棒中段被加熱軟化部分逐漸拉細，一次可拉出一對對稱性很好的錐坯，可提高生產效率一倍，同時光纖復合絲棒料的消耗也有所下降。
拉錐需要使光纖復合絲棒中段局部軟化，水平放置的光纖復合絲棒料軟化后的局部會受重力影響產生“下撓”；為克服“下撓”，須使光纖復合絲棒料兩端不停地、同步均勻旋轉，否則會產生扭曲，造成光錐傳遞圖象時發生偏轉現象。
4.


圖1是本發明的拉錐原理圖，圖2是第一個實施例的示意3是熔錐爐結構示意4是第二個實施例的示意圖5.
具體實施例方式下面結合實施例所示附圖，對本發明作進一步說明。
本發明的方法與設備的一個實例如圖2，水平旋轉拉錐系統示意圖，系統安裝在支架12上，由于采用電機1與同一傳動軸2帶動左右兩組齒輪14，使位于棒料9右側的拉伸軸7與左側的固定軸11始終保持同步轉動，從而使通過卡具8與7、11兩根軸固定為一體的光纖棒料9旋轉時，棒料兩端無扭矩，故消除了光錐傳遞圖象時可能產生的偏轉。拉伸軸7除可轉動外，還可以同時沿水平方向滑動，載荷通過牽引繩6經導輪5作用于拉伸軸7。根據傳感器13的顯示，調整載荷4的大小，即可控制拉錐時軸向拉力。
為達到一次拉制兩只同規格光錐毛坯的目的，要求在拉錐過程中，熔錐爐內的高溫區中心始終對準啞鈴狀錐坯的中間部位。本發明設計了位于軌道上、帶半程隨動系統的爐車，如附圖2中的標記3。將熔錐爐10安放于爐車上，隨著光纖棒料被拉長ΔL，錐坯中段相應位移為ΔL/2，爐車也隨之移動ΔL/2，使熔錐爐內的高溫區中心始終對準啞鈴狀錐坯的中間部位，保證錐坯的對稱性。
拉制光錐的另一關鍵是由于光錐高度與大端直徑相當，即小端錐角一般在40°--65°之間。因此本發明采取多段式、獨立控溫、溫度梯度熔錐爐。如圖3所示，熔錐爐為對稱結構，爐內軸向溫度場呈正態分布。如圖2.中溫度梯度熔錐爐結構圖所示，爐內軸向溫度場外段加熱絲1、5采用控溫控溫裝置6對爐膛兩端溫度進行控制；內段加熱絲2、4采用另一臺控溫裝置8對爐膛兩端與中段之間的區域溫度進行控制；中段加熱絲3采用第三臺控溫裝置7對爐膛中段溫度進行控制；通過改變中段高溫區溫度梯度并配合控制拉伸載荷大小來改變拉制速度，使錐角達到設計要求。
本發明的方法與設備的又一個實例如圖4水平旋轉拉錐系統示意圖，本系統與圖2的不同之處在于光纖棒料兩端的轉軸均為可同時水平移動的拉伸軸，即圖2中的固定轉軸11被改為可以水平滑動的左拉伸軸5，左邊載荷2通過牽引繩4經左導輪3后，作用于左拉伸軸5。兩端加同樣負載，使得在拉錐過程中棒料兩端均勻地向兩側邊旋轉，邊移動，而熔錐爐是固定在支架3上的、并不移動，但熔錐爐內的高溫區中心始終對準啞鈴狀錐坯的中間部位。
不論是垂直拉錐法，還是水平旋轉拉錐法，均需經過對光纖棒料整體預熱、局部加熱至軟化、拉伸及隨后的緩慢降溫過程，用同樣規格的光纖棒料拉制同規格光錐，兩種方法所需時間相差無幾，由于水平旋轉拉錐法一次可拉成兩只同規格錐坯，而垂直拉錐法一次只能拉成一只錐坯，故本發明較傳統方法提高效率一倍左右。又因垂直拉錐法，拉錐時棒料上、下端均要留出一段用于裝卡的部分，該部分最終須切除，而拉成一只錐坯，要廢棄兩節料頭。而水平旋轉拉錐法，雖然也要廢棄兩節料頭，但卻拉成兩只錐坯，啞鈴狀錐坯的中間腰徑只須略小于光錐小端直徑即可，是小端須切除部分極少，實際上是拉制一只錐坯只廢棄一段料頭，較垂直拉錐法可節省一段料頭。
按照上述實施例附圖，可拉制出下列規格的纖維光錐生產規格Φ4--100mm單絲直徑6--200μm錐比1.0--5.0
權利要求
1.一種拉制光纖光錐的方法，包括下列步驟先對一根處于水平狀態且不停旋轉的光纖復合絲棒整體緩慢加熱，待其達退火溫度后，開始對光纖復合絲棒中段進一步加熱并施以軸向拉力，使中段局部軟化部分逐漸被拉細，達到一定尺寸后，減小拉力、停止中段加熱，并開始對整體緩冷降溫，最終使光纖復合絲棒成兩端對稱的啞鈴狀毛坯，即一對光纖光錐毛坯。
2.如權利要求1中的方法，采用對稱結構的多段式、獨立控溫、溫度梯度熔錐爐，沿軸向中段形成梯度很高的、呈正態分布的溫度場，使最終形成的啞鈴型毛坯對稱。
3.如權利要求2中的方法，通過對沿軸向中段溫度梯度及拉力的控制，使光纖光錐的錐度達到所希望的確定值。
4.如權利要求2中的方法，使用對稱結構的多段式、獨立控溫、溫度梯度熔錐爐，使錐坯中段表面溫度峰值較兩側基礎溫度差值可在0--300℃間隨意調整。
全文摘要
本發明是一種拉制光纖光錐的方法及設備。使用處于水平狀態的特制管式熔錐爐,對不停旋轉的光纖復合絲棒料加熱,當光纖復合絲棒料中段軟化時,對光纖復合絲棒料施加軸向拉力,使得光纖復合絲棒料中部被拉細,并最終變成如啞鈴狀、左右對稱的形狀,由中間細腰處切開即成兩只對稱的光錐毛坯。其特征是從開始加熱到拉制結束,光纖復合絲棒料整體始終處于水平狀態并且兩端不停地同步旋轉,從而消除了因重力作用造成的中段軟化部分下撓,使成型后的光錐毛坯為旋轉體,外型尺寸一致性、對稱性優良。
文檔編號C03B37/02GK1349110SQ0113453
公開日2002年5月15日 申請日期2001年11月6日 優先權日2001年11月6日
發明者岑大鞏, 劉大康, 李本強, 魏毅 申請人:北京康海強光電子技術有限責任公司