[發明專利]光纖預制棒加熱爐及其加熱摻雜方法

有效

• 申請號: 201811468525.2
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109437546B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 胡俊中;朱繼紅;楊軼;趙亮;張欣;周新艷
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: C03B37/014
• 分類號: C03B37/014
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明涉及一種光纖預制棒加熱爐及其加熱摻雜方法，所述加熱爐包括有封閉的爐體，爐體的下方連接有進氣管，爐體的上方設置有排氣管，在爐體的外周安設有周向加熱元件，其特征在于在爐腔的中部安設有中間加熱元件，中間加熱元件外套裝有導熱保護套管。本發明在爐腔的中部安設有中間加熱元件，使得中空石英玻璃粉棒內外同時加熱，通過控制加熱源，將中空石英玻璃粉棒的溫度場改為玻璃體中間高、外緣低，保證爐體muffle管不腐蝕或更小級別的腐蝕，避免和降低了對大直徑純石英玻璃muffle管的腐蝕，延長爐體的壽命，僅需更換中間部位導熱保護套管，維護成本大大降低；中空石英玻璃粉棒內外同時加熱，溫度場分布更為合理和均勻，提高摻雜的均勻性。

技術領域

本發明涉及一種光纖預制棒加熱爐及其加熱摻雜方法，屬于光纖制造技術領域。

背景技術

光纖通信具有傳輸容量大、傳輸距離遠、傳輸速度快等特點，被廣泛用于長途干線網、城域網以及接入網等光通信網絡。光纖通常設計為芯層部分的折射率大于包層，以利于光的傳導，為此，需要增大芯層折射率或減小包層的折射率。

增大芯層折射率的方法主要是在制造石英玻璃原料中加入鍺、鋁及鈦等元素，但是隨著摻雜物含量的增加，由其造成的光纖衰減也會增加，因此芯層摻雜物最好不用或者盡可能少。為了克服增大芯層折射率的缺點，可以采用減小或降低包層折射率的辦法，即包層加入氟以降低其折射率，滿足芯包層之間所需要的折射率差。

另外，包層區域出于粘度匹配需求，需要摻雜氯元素，結合芯層中微摻入了鍺元素的粘度，可以保證在光纖拉絲工藝中有較小的機械應力。

綜上所述，光纖預制棒摻雜鹵素是十分重要的，現階段的摻雜方式主要利用高溫加熱爐摻雜，但對爐子嚴格要求，因為鹵族元素（比如氟和氯）高溫下會活化，腐蝕爐體材料，爐體不僅需要耐高溫，還要耐腐蝕，通常采用純石墨或者純石英玻璃制成的玻璃（muffle）管，但其使用壽命仍然有限，使用一段時間后需要更換muffle管，muffle管尺寸大，因而加工成本高，更換麻煩。

另一方面，現有的光纖預制棒加熱爐其加熱元件都設置在muffle管爐體外周，剛開始升溫加熱時溫度都是由石英玻璃粉棒外向內擴散，即溫度分布外高內低。同時進入爐內的摻雜氣體為常溫，會消耗爐內部分熱量，不利于溫度均勻分布，導致加熱摻雜的不均勻。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種光纖預制棒加熱爐及其加熱摻雜方法，它不僅利于石英玻璃粉棒摻雜均勻，而且能夠延長爐體的使用壽命。

本發明為解決上述提出的問題所采用的加熱爐技術方案為：包括有封閉的爐體，爐體的下方連接有進氣管，爐體的上方設置有排氣管，在爐體的外周安設有周向加熱元件，其特征在于在爐腔的中部安設有中間加熱元件，中間加熱元件外套裝有導熱保護套管。

按上述方案，在進氣管處設置管道加熱元件，對摻雜氣體進行預加熱。

按上述方案，所述的爐體為圓筒形爐體，所述的中間加熱元件沿圓筒形爐體的軸線安設。

按上述方案，所述的中間加熱元件為棒狀或管狀，為石墨電阻加熱元件。

按上述方案，所述的爐體由純石英玻璃（muffle管）或致密石墨制成，所述的導熱保護套管由純石英玻璃或致密石墨制成。

按上述方案，所述的中間加熱元件的加熱溫度為1000~1500℃，所述的周向加熱元件的加熱溫度為700~1000℃，所述的管道加熱元件的加熱溫度為500~800℃。

按上述方案，所述的進氣管設置在爐體的底部一側，所述的排氣管設置在爐體的頂部。

本發明加熱摻雜的技術方案為：采用以上所述的加熱爐，將用外部氣相沉積法（VAD或者OVD）沉積而成的中空石英玻璃粉棒放入爐腔，套入中間加熱元件；