本發明涉及一種用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝，尤其是一種結構改進的用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝，屬于玻璃纖維制造技術領域。

背景技術：

硫系玻璃紅外光纖在1~14μm中遠紅外波段具有優良的傳輸性能。采用數根至數百萬根紅外光纖按特定結構排列制成的傳光束或傳像束是一種能夠傳光、傳像、傳能的紅外光學器件。紅外光纖及其光纖束已廣泛應用于激光的產生和傳輸、紅外防御、紅外成像、生物傳感及空間探測等軍事和民用領域。

硫系玻璃紅外光纖的拉制方法有兩類：雙坩堝法和棒管法。雙坩堝法是在雙坩堝中分別加入芯料和皮料，利用保護氣加壓使玻璃熔液從出料區流出而進行光纖的拉制；棒管法是將芯棒和皮管套在一起形成芯皮結構，經高溫熔融進行光纖的拉制。棒管法要求芯棒和皮管有良好的吻合尺寸和光潔度，沒有氣泡與條紋，并且光纖的芯皮比例為固定值。與之相比，雙坩堝法具有對玻璃棒材的完整性要求低、生產成本低、光纖芯皮比調節方便等優勢，因此在科研和生產中常采用雙坩堝法拉制硫系玻璃紅外光纖。Terutoshi Kanamori 等人用硬質玻璃的雙坩堝進行硫系玻璃紅外光纖的拉制，該雙坩堝無法對芯層和皮層單獨加壓，因此光纖芯皮結構受到限制；英國STC公司使用石英單坩堝進行碲硒化物紅外光纖的拉制，由于光纖外加涂覆層可實現全反射，從而進行光的傳輸。北京玻璃研究院設計了硬質玻璃雙坩堝進行As-S紅外光纖的拉制，該坩堝可以分別對芯料和皮料加壓，但是因硬質玻璃加工方式易導致坩堝的內外管同心度差以及批次不一致性。M. F. Chubanov等人采用雙坩堝拉制硫系玻璃紅外光纖，該雙坩堝可分別對芯料和皮料進行加壓，但是該坩堝結構復雜，制作難度大。

目前報道了多種用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝結構，其材質多為硬質玻璃或石英玻璃，玻璃材質加工精度低，導致硫系玻璃紅外光纖的同心度或圓度差；雙坩堝出料嘴為彼此分離的雙空心管結構，在高溫下易變形而引起光纖芯皮層偏心，并且雙坩堝加工批次一致性差，無法滿足工業化生產一致性的要求。不銹鋼材料可采用數控機床加工，加工精度容易控制，目前已經應用于生活、醫療、軍事等各個領域，采用不銹鋼材料制作用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝可解決傳統材質的雙坩堝所存在的問題。

技術實現要素：

針對現有的用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝因加工精度低而難以保證制備的光纖的同心度以及雙坩堝出料區容易在高溫下變形引起光纖芯皮結構偏心等問題，本發明提供一種用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

雙坩堝為整體式同心雙管結構，內管將雙坩堝分為兩個完全隔離的腔體；雙坩堝從上至下由密封通氣區、原料熔化區、熔液穩定區以及光纖出料區四個部分組成。通氣區由帶有通氣管的上下兩層密封蓋組成，其中內蓋與外蓋連接處通過橡膠密封圈與緊固螺母實現密封；熔料區由圓柱形同心管組成，內外管分別被帶有密集圓孔的篩子狀金屬板隔成上下兩部分，金屬板用于放置待熔化的芯料與皮料；穩定區為錐形同心管，內外管用金屬桿相連以保證內外管的同心度；出料區為內徑遠小于坩堝主體的同心雙管。

作為優選，所述雙坩堝主體材質選用不銹鋼材料。

所述坩堝頂端通氣區為外管高于內管的臺階狀，上下兩層結構的密封蓋分別與外管和內管相連，連接處中間墊有橡膠密封圈。

所述坩堝通氣區上下兩層結構的密封蓋通過下密封蓋的通氣管連接并用密封緊固螺母壓緊的橡膠密封圈進行密封。

所述的原料熔化區被與坩堝主體相同的不銹鋼材質的篩子狀金屬板分隔成上下兩層，金屬板用于放置待熔化的芯料和皮料，使得熔液在流入穩定區前能夠獲得均勻性好的熔液。

所述整體式同心雙管在穩定區通過徑向不銹鋼金屬桿連接，以此來保證出料區雙管的同心度，同時使得高溫下出料區不易變形。

本發明用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝，雙坩堝為整體式同心雙管結構，內管將雙坩堝分為兩個完全隔離的腔體，本發明的有益效果是：

選用不銹鋼材質保證了雙坩堝加工的尺寸精度；通過設計由不銹鋼篩子狀金屬板分隔的原料熔化區使得熔融的原料在進入穩定區前獲得均勻性好的熔液，在穩定區通過徑向不銹鋼金屬桿連接同心錐形管，保證了出料區雙管的同心度，同時使得高溫下出料區不易變形。通過本發明，能夠拉制出同心度高且均勻性好的硫系玻璃紅外光纖。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發明的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。

附圖說明

圖1是本發明的雙坩堝的剖面圖。

1-雙坩堝內管；2-雙坩堝外管；3-密封通氣區；4-原料熔化區；5-熔液穩定區；6-不銹鋼連接桿；7-光纖出料區；8-篩子狀不銹鋼金屬板；9-橡膠墊圈；10-緊固密封螺母。

圖2是用本發明的雙坩堝拉制的硫系玻璃紅外光纖的樣品端面圖。

具體實施方式

本發明公開了一種用于拉制硫系玻璃紅外光纖的雙坩堝，雙坩堝為整體式同心雙管結構，內管將雙坩堝分為兩個完全隔離的腔體：內管1和外管2。雙坩堝自上而下分為密封通氣區3、原料熔化區4、熔液穩定區5和光纖出料區7。在實施例中，將芯料和皮料分別放在內管和外管中的篩子狀不銹鋼鋼板8上，將密封通氣區上下蓋分別與外管和內管連接，由通氣管向內管與外管分別通入氬氣作為保護氣并提供壓力。分別對原料熔化區4、熔液穩定區5和光纖出料區7進行加熱，位于篩子狀金屬板8上的原料受熱熔化，原料熔液在重力作用下流至溫度穩定的熔液穩定區5，經過熔料熔化區4的熔液均一性好，經穩定區穩定后有較少的條紋。在壓力和重力的雙重作用下，穩定的熔液經出光纖料區流出雙坩堝，然后拉制成符合要求的紅外光纖。

本實施例中，通過調節內管與外管的壓強來控制光纖的芯層與皮層的比例，通過調節拉制光纖的速度控制光纖的直徑。圖2為制備的紅外光纖的顯微端面圖。

本實施例中，在通氣區上下蓋連接處加橡膠密封圈9，并用緊固螺母10壓緊橡膠密封圈進行密封防止漏氣。

本實施例中，穩定區徑向的不銹鋼金屬連接桿6連接固定內管與外管，使得內管與外管有較高的同心度，并且在高溫下出料區不變形，保證拉制光纖的同心度。