專利名稱：Grin透鏡纖維的拉絲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GRIN透鏡纖維的拉絲方法中由預(yù)制件開始進(jìn)行GRIN透鏡纖維拉絲的方法，特別是涉及縮短開始拉絲時(shí)的時(shí)間及減少預(yù)制件浪費(fèi)的方法。
背景技術(shù)：
所謂的GRIN透鏡纖維是指圓柱狀梯度折射率透鏡(GRaded INdex透鏡)，它是通過在玻璃內(nèi)部形成梯度折射率改變光的行進(jìn)方向而發(fā)揮透鏡作用的。通常，將切成近Imm 的透鏡融接在光纖頂端上，用于光通訊用光學(xué)系統(tǒng)的各類用途。近年來，對(duì)高NA(開口數(shù)) GRIN透鏡的需求在增加，如下列專利文獻(xiàn)1等所公開的那樣，這種GRIN透鏡的預(yù)制件是用溶膠-凝膠法來制造的。用溶膠-凝膠法制成的預(yù)制件7，最小的是直徑約5mm、長(zhǎng)度約 30 50mm，呈圓柱形，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通常的光纖石英玻璃預(yù)制件。開始GRIN透鏡纖維拉絲時(shí)的以往做法的例子如圖5所示。在這一圖中，左邊的圖表示在加熱爐中加熱器2的內(nèi)部安裝了預(yù)制件7。此時(shí)，以加熱爐最高溫度部(加熱器2 加熱部的中心處)離開預(yù)制件7下端12 18mm左右的方式進(jìn)行安裝。中間及右邊的圖表示，預(yù)制件7被加熱而開始軟化，預(yù)制件下端部7a (加熱器最高溫度部下方的預(yù)制件部分) 由于其自重開始下降。通常開始光纖預(yù)制件拉絲時(shí)的技術(shù)，如下列專利文獻(xiàn)2和3等所示。專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-115097號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2005-477M號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2008-120643號(hào)公報(bào)以往的開始GRIN透鏡預(yù)制件拉絲的方法是使離開預(yù)制件下端12 18mm的部分軟化延伸，因此預(yù)制件至少15 21mm左右(占預(yù)制件長(zhǎng)度的1/3 1/2左右)的那一段不能拉絲成纖，會(huì)造成浪費(fèi)。GRIN透鏡預(yù)制件是價(jià)格昂貴的貴重物，如此浪費(fèi)是成本方面很大的損失。另外，預(yù)制件12 18mm長(zhǎng)度的重量為0. 5 0. 8g左右，所以軟化部分下降的速度非常慢，到開始卷取為止需要非常長(zhǎng)的時(shí)間?？s短到開始卷取為止的時(shí)間的手段可考慮提高加熱溫度、降低預(yù)制件粘度的方法，然而，GRIN透鏡所用的石英玻璃是在其中含摻雜劑 (賦予梯度折射率的鈦和鉭等)的，因此隨溫度變化而產(chǎn)生的粘度變化比較大，很可能在加熱的過程中熔融拉伸部分變得過細(xì)以致繞不了線，或者熔融拉伸部分?jǐn)嚅_，這樣，預(yù)制件的浪費(fèi)會(huì)更多。還有，上述專利文獻(xiàn)2和3所示的技術(shù)是通常的光纖開始拉絲時(shí)的技術(shù)，在對(duì)遠(yuǎn)小于光纖預(yù)制件的GRIN透鏡預(yù)制件進(jìn)行拉絲的時(shí)候，根本發(fā)揮不了作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在由預(yù)制件開始拉制GRIN透鏡的時(shí)候，減少預(yù)制件的浪費(fèi)， 同時(shí)，加快預(yù)制件開始延伸后的拉伸速度以縮短從開始拉伸到開始卷取為止的時(shí)間，從而更有效地進(jìn)行GRIN透鏡纖維的拉制。本發(fā)明是一種GRIN透鏡纖維的拉絲方法，將在下端上融接有重錘的預(yù)制件安裝于加熱爐內(nèi)，通過加熱所述預(yù)制件與重錘的融接部開始預(yù)制件的拉制。(權(quán)利要求1)在預(yù)制件的下端上融接重錘，加熱預(yù)制件與重錘的融接部，因此與以往的、以離開無重錘的預(yù)制件的下端12 18mm的部分為中心進(jìn)行加熱的做法相比，可減少預(yù)制件的浪費(fèi)12 15mm。另外，由于重錘自身的重量，預(yù)制件的拉伸速度會(huì)有所加快，可縮短預(yù)制件從開始拉伸到開始卷取為止的時(shí)間。重錘的材質(zhì)可使用石英玻璃或者比預(yù)制件軟化點(diǎn)高且熱膨脹率小的玻璃。使用這些材質(zhì)，可融接在預(yù)制件上，而且在開始拉絲的時(shí)候用加熱爐加熱過頭重錘也不會(huì)先開始延伸。重錘的形狀，具體而言，優(yōu)選的是呈圓形截面的棒狀。(權(quán)利要求2)預(yù)制件的截面形狀呈圓形，將重錘的截面形狀做成同樣的圓形則可容易融接。將重錘的形狀做成棒狀，則可容易插入并通過加熱爐的加熱器的內(nèi)部。重錘的重量，具體而言，以5g 15g為適。(權(quán)利要求3)如果重錘過輕，有可能使縮短從開始拉伸預(yù)制件到開始卷取為止的時(shí)間的效果減弱，如果過重則有可能預(yù)制件的拉伸部分?jǐn)嚅_。在將預(yù)制件安裝于加熱爐內(nèi)的時(shí)候，預(yù)制件與重錘的融接部和加熱爐最高溫度部之間的高度差t，以-5 5mm為適，更優(yōu)選的是，可以預(yù)制件與重錘的融接部位于加熱爐最高溫度部的上方的方式配置所述預(yù)制件。(權(quán)利要求4)這樣做，能夠進(jìn)一步減少預(yù)制件的浪費(fèi)。在如此情況下，具體而言，預(yù)制件與重錘的融接部和加熱爐最高溫度部之間的高度差t，以1 3mm最為適當(dāng)。(權(quán)利要求5)發(fā)明效果按照本發(fā)明，可在由預(yù)制件開始拉制GRIN透鏡的時(shí)候，減少預(yù)制件的浪費(fèi)并加快預(yù)制件開始拉伸后的拉伸速度以縮短從開始拉伸到開始卷取為止的時(shí)間，從而可有效地進(jìn)行GRIN透鏡纖維的拉制，實(shí)現(xiàn)大幅度的成本壓縮。


圖1為GRIN透鏡纖維拉絲裝置的說明圖。(安裝預(yù)制件時(shí))圖2為預(yù)制件開始延伸的狀態(tài)的說明圖。圖3為加熱爐最高溫度部m與預(yù)制件7、重錘9的融接部11的位置關(guān)系說明圖。圖4為GRIN透鏡纖維拉絲裝置說明圖。(裝置概略圖)圖5為以往的開始GRIN透鏡預(yù)制件拉絲的方法的說明圖。符號(hào)說明1加熱爐2加熱器3升降裝置4 卷筒5線徑測(cè)量?jī)x
6自動(dòng)控制裝置7預(yù)制件8GRIN透鏡纖維9 重錘10石英棒11融接部
具體實(shí)施例方式實(shí)施例圖1和4所示的是GRIN透鏡纖維拉絲裝置。該拉絲裝置具有加熱爐1、加熱器2、 升降裝置3、卷筒4、線徑測(cè)量?jī)x5和自動(dòng)控制裝置6。加熱爐1是可升溫到2100°C的超高溫豎形管狀爐。卷筒4具有橫移機(jī)構(gòu)，以防纖維相重疊。在本實(shí)施例中，拉出來的GRIN透鏡纖維用卷筒4直接卷取，通過控制卷筒轉(zhuǎn)速，進(jìn)行對(duì)拉絲速度的控制。還可以在卷筒的前面設(shè)置導(dǎo)輪，通過控制導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速，進(jìn)行對(duì)拉絲速度的控制。在加熱爐1的上方設(shè)置了升降裝置3，用以保持預(yù)制件7并使其升降。對(duì)預(yù)制件7的一端(上端)熔接上石英棒10，對(duì)另一端(下端)熔接上重錘9。石英棒10是與預(yù)制件基本同徑的石英玻璃制棒狀材料，用于調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，以使小的預(yù)制件能夠位于加熱器2的內(nèi)部。重錘9是與預(yù)制件基本同徑的石英玻璃制棒狀材料，用于在加熱預(yù)制件下端部開始拉絲的時(shí)候使得拉絲部分能夠迅速下降，其重量以5 15g左右為適。線徑測(cè)量?jī)x5的測(cè)量位置，優(yōu)選的是盡量在加熱爐出口附近。將來自線徑測(cè)量?jī)x5的線徑a輸出給自動(dòng)控制裝置6。自動(dòng)控制裝置6控制卷筒轉(zhuǎn)速(拉絲速度)，以使線徑a接近指定的目標(biāo)值。下面，對(duì)本發(fā)明的GRIN透鏡纖維拉絲方法的實(shí)施例，依次進(jìn)行說明。事先準(zhǔn)備了對(duì)用溶膠-凝膠法制成的直徑5mm、長(zhǎng)度35mm的GRIN透鏡預(yù)制件7的一端和另一端使用氫氧噴燈融接了 550mm長(zhǎng)的石英棒10和230mm長(zhǎng)、約IOg重的重錘9的工件。拉制的GRIN 透鏡纖維的目標(biāo)線徑定為124. 5 μ m,此目標(biāo)線徑事先輸入到自動(dòng)控制裝置6中。將石英棒10的端部固定于升降裝置3的下端，將預(yù)制件7沿鉛直方向安裝于升降裝置3上。將加熱爐升溫到預(yù)定的溫度，使?fàn)t內(nèi)溫度穩(wěn)定下來。升降裝置3開始下降，到了預(yù)制件7與重錘9的相接處(融接部11)降到加熱器 2發(fā)熱部中心附近的預(yù)定位置的時(shí)候，傳感器(未圖示)檢測(cè)到升降裝置3的一部分，升降裝置停止下降。此狀態(tài)如圖1和3所示。如圖3所示，預(yù)制件7與重錘9的融接部11的高度位于從加熱爐的最高溫度部 m(即，加熱器2的發(fā)熱部中心的高度)向上方高t的位置。在本實(shí)施例中，設(shè)t = 2mm。預(yù)制件被加熱，預(yù)制件7與重錘9的融接部11附近變軟化，開始延伸。該過程如圖2所示。在同圖中，左邊是開始拉伸前的狀態(tài)，中間是剛開始拉伸的狀態(tài)，右邊是進(jìn)一步拉伸的狀態(tài)。延伸從加熱器2的中央部、也就是說以融接部11下方2mm處為中心的位置開始，此部分是重錘9的石英，預(yù)制件7的拉伸是其后才開始的。但是，從延伸開始到拉成的線徑能以預(yù)定的線徑穩(wěn)定下來以前需要一定的時(shí)間，所以到了穩(wěn)定下來的時(shí)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)制件的拉絲就可以。在那以前被拉伸的是重錘的石英，因此可避免白拉預(yù)制件造成浪費(fèi)。拉伸進(jìn)行到一定程度的時(shí)候，使升降裝置3以一定的速度開始下降。該下降速度是能夠配合GRIN透鏡纖維拉絲速度的一定速度，在本實(shí)施例中，為4mm/分。當(dāng)重錘9降至卷筒4附近的時(shí)候，切掉重錘9，將被拉伸部分的下端部用膠帶粘貼在卷筒4上，然后開始卷取和拉絲。按照本實(shí)施例，從圖1的狀態(tài)開始到將被拉伸部分的端部用膠帶粘貼于卷筒4為止的時(shí)間平均為30 60秒鐘，與沒有熔接有重錘的以往方法相比，縮短到約1/10。另外，開始拉制時(shí)的預(yù)制件的損失只有相當(dāng)于預(yù)制件長(zhǎng)度3 5mm左右的量，與以往方法的12 18mm相比，大幅度地減少了損失。
權(quán)利要求
1.一種GRIN透鏡纖維的拉絲方法，將在下端上融接有石英制重錘的預(yù)制件安裝于加熱爐內(nèi)，通過加熱所述預(yù)制件與重錘的融接部開始預(yù)制件的拉制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GRIN透鏡纖維的拉絲方法，其中，所述重錘呈圓形截面的棒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的GRIN透鏡纖維的拉絲方法，其中，所述重錘的重量為 5g 15g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的GRIN透鏡纖維的拉絲方法，其中，在將所述預(yù)制件安裝于加熱爐內(nèi)的時(shí)候，以所述預(yù)制件與所述重錘的融接部位于加熱爐最高溫度部的上方的方式配置所述預(yù)制件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GRIN透鏡纖維的拉絲方法，其中，在將所述預(yù)制件安裝于加熱爐內(nèi)的時(shí)候，以所述預(yù)制件與所述重錘的融接部位于加熱爐最高溫度部上方1 3mm的方式配置所述預(yù)制件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GRIN透鏡纖維的拉絲方法，旨在在由預(yù)制件開始進(jìn)行GRIN透鏡拉絲的時(shí)候，減少預(yù)制件的浪費(fèi)，同時(shí)，縮短從開始預(yù)制件的拉伸到開始卷取為止的時(shí)間。本發(fā)明中，將在下端上融接有重錘的預(yù)制件安裝于加熱爐內(nèi)，通過對(duì)所述預(yù)制件與重錘的融接部進(jìn)行加熱而開始預(yù)制件的拉制，以此可減少預(yù)制件的損失，由于重錘自身的重量會(huì)加快預(yù)制件的拉伸速度，因此可縮短從開始預(yù)制件的拉伸到開始卷取為止的時(shí)間。
文檔編號(hào)C03B37/02GK102365244SQ20098015847
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者福田敏明 申請(qǐng)人:東洋玻璃株式會(huì)社