ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппаратура для вытягивания волокна, Н. Кйпани, Д. Капелларо из "Оптические волокна и волоконные элементы" Оптические волокна в пучке должны иметь одинаковые диаметры, а также сохранять постоянный диа- д метр жилы и толщину оболочки. [c.39] Эти требования ранее обеспечивались высокой чистотой обработки поверхности штабика и созданием вакуума в пространстве между штабиком и окружающей его трубкой в процессе вытягивания. Однако сухую, гладкую, свободную от примесей поверхность перед сплавлением штабика с трубкой,обеспечивающую вытягивание волокон с более высоким светопропусканием, можно получить травлением или матированием поверхности штабика и последующим покрытием его соответствующим веществом. [c.39] Штабик может иметь квадратную, круглую, гексагональную или какую-либо другую форму поперечного сечения необходимо только применение специальных держателей. [c.40] После матирования поверхность штабика покрывается веще ством с низкой температурой плавления, которое, находясь в жид-ком состоянии, заполняет все впадины на поверхности штабика, не вызывая расстеклования материала штабика. [c.40] Заготовка, состоящая из стеклянной трубки и стеклянного штабика, подается в зону нагревателя со скоростью, обеспечивающей нагревание штабика и трубки до выработочной вязкости и возможности формования оптического волокна /. Штабик и трубка могут подаваться с разными скоростями с целью получения оптического волокна с заданным соотношением диаметра жилы и толщины оболочки. Для получения более толстой оболочки скорость подачи трубки должна превышать скорость подачи штабика, и наоборот. [c.41] Если штабик имеет квадратное поперечное сечение, а волокно должно быть цилиндрическим, вязкость стекла штабика при температуре вытягивания должна быть значительно меньше вязкости стекла трубки. Это достигается соответствующим выбором стекол для штабика и трубки, а также поддержанием определенного соотношения между величинами теплового излучения штабика и трубки и температурой окружающей среды. [c.41] Известно, что стекла характеризуются различной зависимостью вязкости от температуры. Это позволяет для интервала температур вытягивания выбирать материал штабика так, чтобы при заданной температуре он был более вязким, чем трубка, или наоборот. Если световедущая жила должна иметь квадратное или гексагональное поперечное сечение, необходимо, чтобы вязкость штабика при вытягивании была значительно больше, чем вязкость трубки, чтобы при вытягивании форма сечения штабика не изменилась. Дальнейшее регулирование соотношения вязкостей штабика и трубки можно осуществлять следующим образом наружную поверхность трубки покрыть сравнительно непрозрачным стеклом с низкой температурой плавления (фриттой). Это уменьшит передачу тепла от кольцевого нагревателя к штабику и штабик будет иметь более низкую температуру, чем трубка. Если при определенной скорости подачи вязкость штабика в зоне вытягивания будет слишком низка, то ее можно повысить путем увеличения скорости подачи штабика и трубки. При этом штабик будет иметь сравнительно более низкую температуру, так как он более массивный и нагревается медленнее трубки, которая вдобавок находится ближе к источнику тепла. [c.41] Таким образом, при соответствующем выборе стекол для штабика и трубки, легкоплавких стекол и непрозрачных красок для их покрытия, а также температур и скоростей подач заготовок можно получать оптические волокна без полировки штабика и без создания вакуума в зоне между штабиком и трубкой. [c.42] Важной характеристикой оптического волокна является постоянство диаметра по длине. Поддерживать диаметр вырабатываемого волокна постоянным можно путем изменения технологических параметров, влияющих на диаметр. Основными из них являются химический состав материала, идущего на формование волокна, температура печи, определяющая вязкость этого материала, и скорость вытягивания волокна из печи. Раньше это достигалось изменением только одного из этих параметров. Например, постоянство диаметра поддерживалось регулированием скорости вытягивания, т. е. если волокно наматывалось на барабан, то угловая скорость барабана должна была уменьшаться по мере возрастания радиуса намотки. Несовершенство этого способа заключается в том, что диаметр волокна может изменяться и при постоянной скорости намотки вследствие случайных колебаний температуры печи и наличия неоднородностей в материале волокна. Поддержание постоянства диаметра могло осуществляться благодаря изменению температуры в печи, что вызывало изменение вязкости стекла при неизменной скорости вращения наматывающего барабана. Недостатком этого способа является, во-первых, инерционность печи, т. е. необходимость некоторого времени для достижения в печи определенной температуры, что удорожает процесс, во-вторых, скорость вращения барабана влияет на изменение диаметра волокна независимо от изменений температуры печи. [c.42] Можно предположить, что комбинированный способ позволит создать новую, свободную от недостатков установку. При этом необходимо иметь надежный способ контроля изменений диаметра волокна. [c.42] Схема автоматического регулирования работы установки по-. [c.43] Выбор температуры печи зависит от материала стеклянной заготовки и требуемого диаметра волокна. Максимальная температура в печи устанавливается между двумя последними элементами нижней части печи и может иметь значения в пределах 425—926 °С. Эта температура не должна превышать температуры, при которой возможно сплавление штабика и трубки, но должна быть достаточно высокой для обеспечения условий формования тонкого волокна. В настоящее время эти температуры устанавливаются экспериментально. В печь 3 (см. рис. 1) вводится холодная заготовка и, когда она достигает последних двух секций, на ее конце образуется капля, при падении которой происходит формование оптического волокна 5. Каплю затем удаляют, а волокно наматывают на барабан 7. [c.44] В описываемой установке первыми двумя элементами печи 3 создавалась постоянная температура 760 °С. В нижних двух элементах печи 3 поддерживалась температура 890 °С. Скорость подачи стеклянной заготовки в печь составляла 0,6 мм1мин. Скорость вращения наматывающего барабана была 400 об мин. Диаметр барабана равен 130 мм, что соответствует линейной скорости намотки 160 м мин. Скорость поперечной подачи волокна равнялась 13 мм мин. При этих условиях получалось волокно диаметром 75 мкм. [c.44] Если волокно должно быть покрыто металлизированной оболочкой, то его пропускают через лодочку (рис. 3). Лодочка заполнена расплавленным металлом 1, однако для формования втот рой оболочки могут быть использованы не только металлы. Для получения оптимальных результатов материал оболочки должен быть непрозрачным. До настоящего времени для второй оболочки применялись непрозрачное стекло, сочетания прозрачного и непрозрачного стекол, свинец, алюминий и индий. [c.44] Лодочка крепится на держателях, являющихся также токо-подводами 2. Волокно 5 проходит через расплавленный материал и выходит из лодочки через узкую К-сбразную щель 4. Щель такого размера, что через нее проходит волокно, но не вытекает расплав. С помощью серводвигателя материал покрытия в виде прутка 3 равномерно подается в лодочку. [c.45] Центральной частью всей установки является прибор 10 (см. рис. 2), измеряющий диаметр волокна, тесно связанный с механизмами подачи стеклянной заготовки 6, подачи материала покрытия 4, вращения приемного барабана 3 и поперечной подачи волокна 2 при намотке. [c.45] Прибор 10, измеряющий диаметр волокна, вырабатывает сигнал, величина которого пропорциональна диаметру волокна, и подает его на дифференциальный усилитель 14, где он сравнивается с контрольным сигналом от блока сравнения 11, задающим требуемый диаметр волокна. Блок сравнения состоит из градуированного потенциометра, позволяющего получать сигнал. [c.45] Обозначим вертикальную ось зеркала 8 через у, а горизонтальную через X. Тогда при отклонении зеркала вертикальная ось займет положение у, а горизонтальная х образует с начальным направлением некоторый угол ф. В этом случае после отклонения зеркала угол отражения световых лучей 10, измеренный от оси х, будет равен 0 + ф, а от оси X— 0 4- 2ф, где величина 2ф представляет собой удвоенный угол отклонения зеркала. Таким образом, зеркало 8 отклоняется на угол, пропорциональный изменению диаметра волокна, а величина углового отклонения све тового луча удваивается. Описываемый прибор обеспечивал измерение диаметра с точностью 1 мкм при толщине волокна 5 мкм. Сама система прибора оказывает весьма незначительное постоянное действие на вытягиваемое волокно и не нарушает стабильности процесса. [c.47] После прохождения через устройство для измерения диаметра волокно направляется на наматывающий барабан 6 (рис. 6). [c.48] На рис. 7 изображено наматывающее устройство с поперечной подачей. Механизм поперечной подачи состоит из вала 1 и поворотного стола 2, который вращается в направлении, указанном стрелкой. По краю верхней поверхности стола смонтированы приемные барабаны 8, которые поддерживаются над верхней плоскостью с помощью штифтов 3, закрепленных на столе и имеющих на концах наконечники 5 особой формы. [c.49] Вернуться к основной статье