Спосіб нанесення покриття на оптичне хвилевідне волокно, пристрій для його здійснення та спосіб регулювання діаметра покритого оптичного волокна

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

 1. Способ нанесения покрытия на оптическое волноводное волокно, включающий операции пропускания оптического волноводного волокна через головку для нанесения покрытий,   включающую калибрующий мундштук и содержащую материал покрытия, являющийся отверждаемым материалом, нанесения на волокно слоя указанного материала покрытия,  измерения  диаметра  покрытого  волокна  и  формирования  сигнала, соответствующего диаметру покрытого волокна, отличающийся тем, что сравнивают диаметр покрытого волокна с заданной величиной и генерируют управляющий сигнал, который определяет разницу между диаметром покрытого волокна и заданной величиной и регулируют температуру по меньшей части указанного калибрующего мундштука в зависимости от управляющего сигнала, регулируя диаметр покрытого волокна.

2. . Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулируют температуру поверхности внешней стенки указанного калибрующего мундштука.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что операция регулирования включает регулирование температуры нижней поверхности указанного калибрующего мундштука.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный материал покрытия наносят в качестве вторичного слоя покрытия поверх нанесенного на указанное оптическое волноводное волокно первичного слоя покрытия.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру материала покрытия изменяют так, что диаметр покрытого волокна изменяется при этом со скоростью до 0,5 мкм/с при скорости вытяжки волокна около 15 м/с.

6. Способ по п. 1. отличающийся тем, что регулируют температуру по меньшей части указанного калибрующего мундштука, по меньшей мере часть которого имеет по существу постоянный диаметр.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный диаметр покрытого волокна поддерживают в пределах 3 мкм от указанной заданной величины.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что указанный диаметр покрытого волокна поддерживают в пределах 0.3 мкм от указанной заданной величины.

9. Устройство для нанесения покрытия оптического волноводного волокна, содержащее узел нанесения на волокно отвёрждаемого материала покрытия для образования на нем слоя

покрытия, включающий калибрующий мундштук с областью оформляющего канала, в которой диаметр указанного калибрующего мундштука по существу постоянен, узел отверждения указанного слоя покрытия и узел измерения диаметра волокна с указанным слоем покрытия, формирующий сигнал диаметра, соответствующий указанному диаметру, отличающееся тем, что устройство содержит узел нагрева,   при   эксплуатации объединенный с указанной областью оформляющего канала мундштука, и регулятор для изменения количества тепла,   подаваемого в соответствии с сигналом диаметра   от указанного нагревателя в область оформляющего канала мундштука.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что указанный узел регулирования температуры части указанного узла нанесения покрытия дополнительно содержит диск, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, который термически сообщается с нижней частью указанного калибрующего мундштука, трубку для передачи тепла, которая термически сообщается с указанным диском и резистивный нагреватель, который термически сообщается с указанной трубкой для передачи тепла, причем диск, трубка для передачи тепла и резистивный нагреватель термически сообщаются  с  нижней  поверхностью калибрующего мундштука.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит систему циркуляции жидкости, которая термически сообщается с указанной трубкой для передачи тепла.

12. Устройство по п п. 9, 10 или 11, отличающееся тем, что указанный узел нанесения покрытий представляет собой калибрующий мундштук с областью оформляющего канала и нижней поверхностью, к которой подают отверждаемый материал покрытия,  и которая снабжена средствами для ее нагрева в соответствии с отклонением измеряемого диаметра покрытия волокна от желаемой величины путем местного нагревания в указанной области оформляющего канала.

13. Устройство по п.  12, отличающееся тем, что указанный узел нагрева при необходимости дополнительно содержит резистивный нагреватель, который термически

сообщается с нижней поверхностью калибрующего мундштука или термоэлектрический микроэлемент.

14. Способ регулирования диаметра покрытого оптического волокна, включающий введение волокна в узел нанесения покрытий, в который подают отверждаемый материал покрытия, нанесение на волокно слоя указанного отверждаемого материала покрытия, удаление волокна из узла нанесения покрытий через калибрующий мундштук, отверждение слоя отверждаемого материала покрытия, измерение  диаметра покрытого волокна и формирование сигнала, соответствующего диаметру покрытия, отличающийся тем, что сравнивают сигнал с заданной величиной диаметра покрытого волокна и регулируют диаметр покрытого волокна локальным изменением нагрева материала покрытия вблизи указанного калибровочного мундштука, в зависимости от сравнения для изменения вязкости материала покрытия вблизи калибровочного мундштука, таким образом изменяют диаметр покрытого волокна.

Текст

1. Способ нанесения покрытия на оптическое волноводное волокно, включающий операции пропускания оптического волноводного волокна через головку для нанесения покрытий, включающую калибрующий мундштук и содержащую материал покрытия, являющийся отверждаемым материалом, нанесения на волокно слоя указанного материала покрытия, измерения диаметра покрытого волокна и формирования сигнала, соответствующего диаметру покрытого волокна, отличающийся тем, что сравнивают диаметр покрытого волокна с заданной величиной и генерируют управляющий сигнал, который определяет разницу между диаметром покрытого волокна и заданной величиной и регулируют температуру по меньшей части указанного калибрующего мундштука в зависимости от управляющего сигнала, регулируя диаметр покрытого волокна. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулируют температуру поверхности внешней стенки указанного калибрующего мундштука. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что операция регулирования включает регулирование температуры нижней поверхности указанного калибрующего мундштука. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный материал покрытия наносят в качестве вторичного слоя покрытия поверх нанесенного на указанное оптическое волноводное волокно первичного слоя покрытия. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру материала покрытия изменяют так, что диаметр покрытого волокна изменяется при этом со скоростью до 0,5 мкм/с при скорости вытяжки волокна около 15 м/с. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулируют температуру по меньшей мере части ука C2 (54) СПОСІБ НАНЕСЕННЯ ПОКРИТТЯ НА ОПТИЧНЕ ХВИЛЕВІДНЕ ВОЛОКНО, ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ ТА СПОСІБ РЕГУЛЮВАННЯ ДІАМЕТРА ПОКРИТОГО ОПТИЧНОГО ВОЛОКНА 37190 представляет собой калибрующий мундштук с областью оформляющего канала и нижней поверхностью, к которой подают отверждаемый материал покрытия и которая снабжена средствами для ее нагрева в соответствии с отклонением измеряемого диаметра покрытия волокна от желаемой величины путем местного нагревания в указанной области оформляющего канала. локна в узел нанесения покрытий, в который подают отверждаемый материал покрытия, нанесение на волокно слоя указанного отверждаемого материала покрытия, удаление волокна из узла нанесения покрытий через калибрующий мундштук, отверждение слоя отверждаемого материала покрытия, измерение диаметра покрытого волокна и формирование сигнала, соответствующего диаметру покрытия, отличающийся тем, что сравнивают сигнал с заданной величиной диаметра покрытого волокна и регулируют диаметр покрытого волокна локальным изменением нагрева материала покрытия вблизи указанного калибровочного мундштука, в зависимости от сравнения для изменения вязкости материала покрытия вблизи калибровочного мундштука, таким образом изменяют диаметр покрытого волокна. 13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что указанный узел нагрева при необходимости дополнительно содержит резистивный нагреватель, который термически сообщается с нижней поверхностью калибрующего мундштука, и/или термоэлектрический микроэлемент. 14. Способ регулирования диаметра покрытого оптического волокна, включающий введение во ____________________ Настоящее изобретение относится к нанесению покрытий на оптические волноводные волокна. Наиболее близким к заявляемому изобретению является техническое решение, по патенту Японии 61-266336, которое описывает способ нанесения покрытий на оптическое волноводное волокно, включающий пропускание оптического волноводного волокна через головку для нанесения покрытий, включающую калибрующий мундштук и содержащую материал покрытия, являющийся отверждаемым материалом, и нанесение на волокно слоя указанного материала покрытия, измерение диаметра покрытого волокна и формирование сигнала диаметра, соответствующему указанному диаметру покрытого волокна. Указанный способ реализуется в устройстве для нанесения покрытий на оптическое волноводное волокно, которое включает узел нанесения на волокно отверждаемого материала покрытия для образования на нем слоя покрытия, включающий калибрующий мундштук с областью оформляющего канала, в которой диаметр указанного калибрующего мундштука по существу постоянен, узел отверждения указанного слоя покрытия и узел измерения диаметра волокна с указанным слоем покрытия, формирующий сигнал диаметра, соответствующий указанному диаметру. Способ регулирования диаметра покрытия оптического волокна включает введение волокна в узел нанесения покрытий, в который подают отверждаемый материал покрытия, нанесение на волокно слоя указанного отверждаемого материала покрытия, удаление волокна из узла нанесения покрытий через калибрующий мундштук, отверждение слоя отверждаемого материала покрытия, измерение диаметра покрытого волокна и формирование сигнала, соответствующего диаметру покрытия. Однако известный способ нанесения покрытий на оптическое волноводное волокно и устройство для его реализации не может обеспечить получения покрытий с допусками, отвечающими современным требованиям, а используемый метод регулирования диаметра покрытого волокна не может обеспечить необходимый уровень точ ности измерения диаметра покрытого волокна, что отражается на качестве покрытых оптических волноводных волокон, а вследствие этого и на качестве работы устройств, использующих эти волокна. Поэтому задачей изобретения является создание способа нанесения покрытия на оптическое волноводное волокно и устройства для его реализации, в которых предлагаемые операции способа нанесения покрытия, а также конструктивное оформление этих операций, обеспечивали бы получение равномерного покрытия оптического волокна с допусками, отвечающими современным требованиям и тем самым повышение качества покрытых оптических волноводных волокон. Поставленная задача решается тем, что в способе нанесения покрытий на оптическое волноводное волокно, включающем операции пропускания оптического волноводного волокна через головку для нанесения покрытий, включающую калибрующий мундштук и содержащую материал покрытия, являющийся отверждаемым материалом, нанесения на волокно слоя указанного материала покрытия, измерения диаметра покрытого волокна и формирования сигнала, соответствующего диаметру покрытого волокна, согласно изобретению, сравнивают диаметр покрытого волокна с заданной величиной и генерируют управляющий сигнал, который определяет разницу между диаметром покрытого волокна и заданной величиной и регулируют температуру по меньшей части указанного калибрующего мундштука в зависимости от управляющего сигнала, регулируя диаметр покрытого волокна. Рекомендуется, регулировать температуру поверхности внешней стенки указанного калибрующего мундштука. Целесообразно, чтобы операция регулирования включала регулирование температуры нижней поверхности указанного калибрующего мундштука. Возможно, указанный материал покрытия наносить в качестве вторичного слоя покрытия поверх нанесенного на указанное оптическое волноводное волокно первичного слоя покрытия. 2 37190 Предпочтительно, температуру материала покрытия изменять так, чтобы диаметр покрытого волокна изменялся при этом со скоростью до 0,5 мкм/с при скорости вытяжки волокна около 15 м/с. Предлагается, регулировать температуру по меньшей части указанного калибрующего мундштука, по меньшей мере часть которого имеет по существу постоянный диаметр. Указанный диаметр покрытого волокна целесообразно поддерживать в пределах 3 мкм от указанной заданной величины. Указанный диаметр покрытого волокна рекомендуется поддерживать в пределах 0,3 мкм от указанной заданной величины. Поставленная задача решается также тем, что устройство для покрытия оптического волноводного волокна, содержащее узел нанесения на волокно отверждаемого материала покрытия для образования на нем слоя покрытия, включающий калибрующий мундштук с областью оформляющего канала, в которой диаметр указанного калибрующего мундштука по существу постоянен, узел отверждения указанного слоя покрытия и узел измерения диаметра волокна с указанным слоем покрытия, формирующий сигнал диаметра, соответствующий указанному диаметру согласно изобретению, содержит, узел нагрева, при эксплуатации объединенный с указанной областью оформляющего канала мундштука, и регулятор для изменения количества тепла, подаваемого в соответствии с сигналом диаметра от указанного нагревателя в область оформляющего канала мундштука. Рекомендуется, чтобы указанный узел регулирования температуры части указанного узла нанесения покрытия дополнительно содержал диск, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, который термически сообщается с нижней частью указанного калибрующего мундштука, трубку для передачи тепла, которая термически сообщается с указанным диском и резистивный нагреватель, который термически сообщается с указанной трубкой для передачи тепла, причем диск, трубка для передачи тепла и резистивный нагреватель термически сообщаются с нижней поверхностью калибрующего мундштука. Целесообразно, чтобы устройство содержало систему циркуляции жидкости, которая термически сообщается с указанной трубкой для передачи тепла. Предлагается, чтобы указанный узел нанесения покрытий представлял собой калибрующий мундштук с областью оформляющего канала и нижней поверхностью, к которой подают отверждаемый материал покрытия, и которая снабжена средствами для ее нагрева в соответствии с отклонением измеряемого диаметра покрытия от желаемой величины путем местного нагревания в указанной области оформляющего канала. Необходимо, чтобы указанный узел нагрева при необходимости дополнительно содержал резистивный нагреватель, который термически сообщается с нижней поверхностью калибрующего мундштука, и/или термоэлектрический микроэлемент. Задачей изобретения является также создание способа регулирования диаметра покрытого волокна, в котором новые операции и их порядок позволяют обеспечить более точный контроль диаметра покрытого волокна в процессе нанесения покрытия и тем самым обеспечить повышение качества оптического волокна. Поставленная задача решается также тем, что в способе регулирования диаметра покрытия оптического волокна, включающем введение волокна в узел нанесения покрытий, в который подают отверждаемый материал покрытия, нанесение на волокно слоя указанного отверждаемого материала покрытия, удаление волокна из узла нанесения покрытий через калибрующий мундштук, отверждение слоя отверждаемого материала покрытия, измерение диаметра покрытого волокна и формирование сигнала, соответствующего диаметру покрытия, согласно изобретению, сравнивают сигнал с заданной величиной диаметра покрытого волокна и регулируют диаметр покрытого волокна локальным изменением нагрева материала покрытия вблизи указанного калибрующего мундштука, в зависимости от сравнения для изменения вязкости материала покрытия вблизи калибрующего мундштука, таким образом изменяют диаметр покрытого волокна. Изменение количества материала покрытия, вытягиваемого из калибрующего мундштука, приводит к сильным колебаниям внешнего диаметра покрытого волокна. Нами было обнаружено, что путем регулирования профиля вязкости материала покрытия в области или вблизи области, определяющей диаметр покрытого волокна, колебания диаметра могут быть уменьшены втрое и более. Мы можем регулировать профиль вязкости, регулируя температуру материала покрытия в области или вблизи области, определяющей диаметр покрытого волокна. Согласно одному примеру реализации настоящего изобретения, разработано устройство для нанесения покрытий на оптическое волноводное волокно, которое регулирует профиль вязкости материала покрытия в калибрующем мундштуке. Регулируя профиль вязкости материала покрытия в калибрующем мундштуке в области или вблизи области, определяющей диаметр покрытого волокна, можно регулировать количество наносимого на волокно покрытия. Согласно другому примеру конкретной реализации настоящего изобретения, разработан способ нанесения покрытия на оптическое волноводное волокно, в котором количество наносимого на волокно покрытия регулируют регулированием температуры материала покрытия в калибрующем мундштуке, воздействуя таким образом на профиль вязкости материала покрытия в области или вблизи области, определяющей диаметр покрытого волокна. Согласно еще одному примеру реализации настоящего изобретения, разработано устройство, позволяющее наносить покрытия на оптическое волноводное волокно при регулировании температуры материала покрытия в области или вблизи области, определяющей диаметр покрытого волокна, независимо от регулирования температуры в объеме материала покрытия при его подаче в устройство. Фиг. 1 - поперечный разрез головки узла нанесения покрытий, согласно примеру реализации настоящего изобретения. 3 37190 Фиг. 2 - поперечный разрез головки узла нанесения покрытий, согласно другому примеру реализации настоящего изобретения. Фиг. 3 - поперечный разрез головки узла нанесения покрытий, согласно еще одному примеру реализации настоящего изобретения. Предшествующие способы контроля диаметра покрытого волокна были основаны на изменении температуры материала покрытия, подаваемого к головке узла нанесения покрытий. Изменение этой температуры в объеме материала покрытия вызывает изменение эффекта "вязкостного нагревания" во всей головке узла нанесения покрытий, и вследствие этого, изменение профиля вязкости материала покрытия во всей головке узла нанесения покрытий. Эти два эффекта действуют противоположно друг другу. Например, уменьшение температуры в объеме материала покрытия приведет к увеличению вязкости. Эта повышенная вязкость вызовет увеличение вязкостного нагревания, что приведет к повышению температуры материала покрытия, и вследствие этого, к уменьшению вязкости. Это вызывает относительно большие изменения диаметра покрытого волокна в процессе нанесения покрытий, так как профиль вязкости материала покрытия в области или вблизи области, определяющей диаметр покрытого волокна, постоянно изменяется, изменяя профиль скорости и соответственно диаметр покрытого волокна. Кроме того, изменение температуры в объеме происходило бы относительно медленно, что привело бы к невозможности регулировать кратковременные колебания диаметра покрытого волокна любым способом или устройством для его контроля. Можно было попытаться регулировать вязкость материала покрытия в калибрующем мундштуке путем регулирования температуры в объеме материала покрытия. Однако, для этого потребовался бы специально разработанный теплообменник, в котором можно было бы быстро изменять температуру материала покрытия в калибрующем мундштуке. Один из примеров реализации нашего изобретения заключается в том, что локализуют нагревание материала покрытия в области головки узла нанесения покрытий, в которой могут быть достигнуты более быстрые изменения температуры материала покрытия внутри калибрующего мундштука. Например, целесообразно локализовать нагревание в зоне калибрующего мундштука, окружающей область оформляющего канала, так как теплоемкость материала покрытия в области оформляющего канала меньше, чем теплоемкость материала покрытия в калибрующем мундштуке. Чем более локально нагревание, тем быстрее изменяется температура. Нами было найдено, что регулирование температуры материала покрытия в калибрующем мундштуке обеспечивает улучшенный контроль диаметра покрытого волокна. Тем не менее, можно достичь очень быстрого изменения температуры материала покрытия регулированием температуры нижней поверхности калибрующего мундштука, что приводит к высокой чувствительности контроля диаметра покрытого волокна. При локализации изменений температуры на нижней поверхности, отклонения диаметра покрытого волокна составили примерно от 0,2 мкм/с до 0,5 мкм/с. Это позволяет регулировать диаметр покрытого волокна в пределах около 3 мкм от заданного значения. Нами был достигнут устойчивый контроль диаметра покрытого волокна, при котором его отклонение от заданного значения не превышало около 0,3 мкм. Дальнейшее исследование с помощью основ граничного анализа показали, что активный температурный контроль внешней стенки калибрующего мундштука приведет к изменению температуры внутренней стенки, что в свою очередь несомненно позволит регулировать диаметр покрытого волокна. На фиг. 1 показана головка узла нанесения покрытий 1, согласно примеру реализации настоящего изобретения. Волокно 2 ступает в головку узла нанесения покрытий 1 через направляющий мундштук 3. Материал покрытия подают к головке узла нанесения покрытий 1 через отверстия 4 во втулке 5. Волокно 2 выходит из головки узла нанесения покрытий 1 через калибрующий мундштук 6. Согласно примеру реализации настоящего изобретения, вокруг внешней стенки 7 калибрующего мундштука 6 размещена регулирующая температуру рубашка 8. Рубашка 8 способна повысить или понизить температуру внешней стенки 7 калибрующего мундштука 6, и вследствие этого повысить или понизить температуру внутренней стенки 9. Регулирование температуры, устанавливаемой рубашкой 8, осуществляют регулирующей системой (не показана), в которой используют измерения диаметра покрытого волокна для определения степени нагрева или охлаждения, требуемой для поддержания заданного значения диаметра покрытого волокна. Другой пример реализации настоящего изобретения показан на фиг. 2. Направляющий мундштук 3 расположен внутри блока нанесения покрытий 10. Втулка 5, расположенная ниже направляющего мундштука 3, представляет собой отверстие для подачи материала покрытия в головку узла нанесения покрытий 1. Калибрующий мундштук 6 расположен ниже втулки 5. Термоэлектрический микроэлемент 11, представляющий собой элемент Пельтье (Peltier), используют в качестве теплового насоса для нагрева или охлаждения калибрующего мундштука 6. Направление теплового потока через микроэлемент 11 определяется направлением электрического тока внутри самого микроэлемента 11. О подробностях эффекта Пельтье см.Caillat et al., "Thermoelectric properties of (Bi Sb ) Те Single Crystal Solid Solutions Grown by the T.H.M. Method", J. Phis. Chem. Solids, vol. 53, no. 8, pp. 1121-29, 1992, Patel et al.,"Thermoelectric Cooling Effect in a p-Sb Ten-Bi Те Thin Film Thermocouple", Solid-State Electronics, vol. 35, no. 9, pp. 1129- 72, 1992. Для работы термоэлектрического микроэлемента 11 в качестве теплового насоса необходим термический резервуар для подачи тепла либо его отвода с обратной стороны микроэлемента 11. Этот резервуар состоит из теплоотвода 12, который термически сообщается с микроэлементом 11 через цоколь 13 микроэлемента и трубку 14. Температуру теплоотвода 12 поддерживают на постоянном уровне с помощью рециркуляционной водяной ванны. Когда термоэлектрический микроэлемент 11 охлаждает калибрующий мундштук 6, теплоотвод 12 отводит тепло от обратной стороны микроэлемента 11. Когда 4 37190 микроэлемент 11 нагревает мундштук 6, теплоотвод 12 подает тепло к обратной стороне микроэлемента 11. Для контроля диаметра покрытого волокна можно регулировать как уровень напряжения, так и полярность, приложенные к термоэлектрическому микроэлементу 11. Например, положительная полярность может быть задана как способ нагревания, а отрицательная полярность может быть задана как способ охлаждения. Увеличение приложенного к микроэлементу 11 напряжения может приводить к следующим эффектам: напряжение может стать более отрицательным, напряжение может измениться от отрицательного к положительному, и напряжение может стать более положительным. В результате это вызовет, соответственно уменьшение охлаждения мундштука 6, нагрев мундштук 6 вместо его охлаждения и усиление нагрева мундштука. Все эти действия повышают температуру покрытия вблизи стенки 15 области оформляющего канала мундштука. Увеличение температуры покрытия вблизи стенки 15 области оформляющего канала мундштука, в свою очередь, понижает вязкость покрытия вблизи стенки 15 области оформляющего канала мундштука, что в конечном счете, увеличивает диаметр покрытого волокна. Аналогичным образом, уменьшение диаметра покрытия можно осуществить путем уменьшения напряжения, приложенного к термоэлектрическому микроэлементу 11. Еще один пример реализации настоящего изобретения показан на фиг. 3. Внутри блока нанесения покрытий 10 расположен направляющий мундштук 3. Втулка 5, расположенная ниже направляющего мундштука 3, представляет собой отверстие для подачи материала покрытия в головку узла нанесения покрытий 1. Калибрующий мундштук 6 расположен ниже втулки 5. Диск 16 расположен ниже калибрующего мундштука 6 и термически сообщается с ним. Диск 16 выполнен из материала с высокой теплопроводностью для обеспечения эффективной теплопередачи к калибрующему мундштуку 6 или от него. Трубка для теплопередачи 17 сообщается с диском 16. Резистивный нагреватель 18 расположен вокруг по крайней мере части трубки для теплопередачи 17. Часть трубки для теплопередачи 17 проходит ниже резистивного нагревателя 18 и термически сообщается с теплоотводом 12. Теплоотвод 12 связан с системой циркуляции жидкости 19, которую используют для отвода тепла от теплоотвода 12. Вследствие того, что теплоотвод 12, трубка для теплопередачи 17, резистивный нагреватель 18 и диск 16 термически сообщаются друг с другом, тепло передается к калибрующему мундштуку 6. Количество тепла, переданное к калибрующему мундштуку 6 или от него, регулируют, основываясь на измерении диаметра покрытого волокна и регулируя соответствие диаметра покрытого волокна заданной величине. Если измеренный диаметр покрытого волокна ниже заданной величины, тепло передают к калибрующему мундштуку 6 от резистивного нагревателя 18 через диск 16. Это осуществляют увеличением тока, подаваемого на резистивный нагреватель 18, что будет приводить к увеличению температуры материала покрытия вблизи стенки калибрующего мундштука 6, которое в свою очередь уменьшит вязкость материала покрытия вблизи стенки калибрующего мундштука 6. Уменьшение вязкости материала покрытия вблизи стенки калибрующего мундштука 6 вызовет увеличение количества покрытия, наносимого на волокно, и вследствие этого, увеличение диаметра покрытого волокна. Аналогично, если измеренная величина диаметра покрытого волокна выше заданного значения, тепло передают от калибрующего мундштука 6 через диск 16, трубку для теплопередачи 17 и теплоотвод 12. Это производят увеличением потока жидкости в циркуляционной системе, что приводит к отводу тепла от теплоотвода 12, и вследствие этого к уменьшению температурыматериала покрытия вблизи стенки калибрующего мундштука 6, что в свою очередь повысит вязкость материала покрытия вблизи стенки калибрующего мундштука 6. Увеличение вязкости материала покрытия вблизи стенки калибрующего мундштука 6 уменьшает количество наносимого на волокно материала покрытия, и вследствие этого, уменьшает диаметр покрытого волокна. Количество тепла, передаваемого через теплоотвод 12, может быть также изменено увеличением или уменьшением температуры жидкости в циркуляционной системе, или сочетанием изменения потока и температуры жидкости. В связи с тем, что описанная ниже в соответствии с фиг. 3 система охлаждения может обуславливать неблагоприятное воздействие на физические свойства покрытого волокна, помимо воздействия на его диаметр, предпочтительна реализация изобретения в виде устройства показанного на фиг. 3 без теплоотвода 12 и системы циркуляции жидкости 19. Кроме того, это упрощает конструкцию устройства. В данном случае, диаметр выходного отверстия калибрующего мундштука 6 должен быть выбран таким, чтобы для поддержания желаемой величины диаметра покрытого волокна всегда требовалось некоторое количество тепла. Для этого необходимо, чтобы диаметр выходного отверстия калибрующего мундштука был меньше, чем это требуется в устройстве нанесения покрытий, в котором может осуществляться и нагревание, и охлаждение. Даже в отсутствие системы рециркуляции жидкости, которая осуществляет охлаждение, при выключенном резистивном нагревателе, скорость изменения диаметра составляла около 0,1 мкм/с. Это по-видимому, обусловлено естественным охлаждением, наблюдаемым при выключенном резистивном нагревателе. В каждом из описанных ниже примеров, в качестве материала покрытия использовали хорошо известный акрилатный материал для нанесения покрытий на оптические волокна, отверждаемый при облучении УФ светом. Номинальный диаметр непокрытого волокна составлял 125 мкм. В каждом примере наносили два слоя покрытия. Первый слой покрытия имел номинальный диаметр 205 мкм. Устройство, которое является предметом настоящего изобретения, использовали только для регулирования диаметра второго слоя покрытия. Диаметр в области оформляющего канала используемого калибрующего мундштука составлял около 315 мкм. Скорость вытяжки волокна во всех примерах составляла 15 м/с. В первом примере устройство, аналогичное изображенному на фиг. 2, использовали в процессе нанесения покрытий, объединенном с процессом вытяжки волокна. Требуемый диаметр покрытого волок 5 37190 на в конечном изделии составлял 250 мкм. В ходе оперативного контроля поддерживали заданную величину диаметра покрытого волокна с учетом усадки покрытия, происходящей в процессе хранения покрытого волокна. Использовали термоэлектрический микроэлемент мощностью 1,8 Вт, модель SP1234-01AC производство Marlow Industries Inc., Даллас, Техас. При заданном диаметре покрытого волокна 225 мкм, средний полученный диаметр при использовании устройства настоящего изобретения с автоматическим контролем с обратной связью составлял 225,0 мкм при среднеквадратичном отклонении 0,1 мкм. Для определения достижимого минимума или максимума диаметра покрытого волокна устройство эксплуатировали в режиме регулирования с разомкнутой цепью. Номинальный диаметр в отсутствие охлаждения или нагревания, производимого термоэлектрическим микроэлементом, составлял 247,4 мкм. При максимальном охлаждении номинальный диаметр составлял 246,9 мкм. При максимальном нагревании номинальный диаметр составлял 256,9 мкм. В результате диапазон изменения регулируемого диаметра покрытого волокна при использовании термоэлектрического микроэлемента составил около 10 мкм. Во втором примере устройство, аналогичное изображенному на фиг. 3, использовали в автономном процессе нанесения покрытий, не объединенном с процессом вытяжки волокна. Автономный процесс нанесения покрытий в этом примере использовали только для нанесения второго слоя покрытия на волокно, которое уже имело первый слой покрытия с номинальным диаметром 205 мкм. В связи с тем, что процесс нанесения покрытий в этом примере был автономным, температура волокна, поступающего в головку узла нанесения покрытий, была ниже, чем была бы, если процесс нанесения покрытий происходил как составная часть процесса вытяжки волокна. Это приводило к существенно большим диаметрам волокна по сравнению с первым примером. И диск и трубка для теплопередачи выполнены из меди. Резистивный нагреватель имел тепловую мощность 60 Вт. Теплоотвод поддерживали при 0°С. Для определения достижимого минимума или максимума диаметра покрытого волокна устройство эксплуатировали в режиме регулирования с разомкнутой цепью. Номинальный диаметр покрытого волокна в отсутствие охлаждения или нагревания, производимого через диск, составлял 268,3 мкм. При максимальном охлаждении номинальный диаметр покрытого волокна составлял около 265 мкм. При максимальном нагревании номинальный диаметр покрытого волокна составлял около 279,2 мкм. Это приводило к диапазону регулируемого диаметра волокна около 15 мкм. Хотя в этом примере не проводили контроля в автоматическом режиме, очевидно, что контроль диаметра должен быть одинаковым или лучшим, чем описанный выше контроль с помощью термоэлектрического микроэлемента. Предлагаемое изобретение имеет многочисленные преимущества. Во-первых, активное регулирование диаметра вторичного покрытия обеспечивает более точный контроль общего диаметра покрытого волокна. Это дает возможность сократить допуски, касающиеся диаметра покрытого волокна. Во-вторых, активный контроль может компенсировать изменения в геометрических размерах при переходе от одного калибрующего мундштука к другому. Такие изменения обычно случаются, и их практически невозможно полностью избежать. Если номинальный диаметр волокна со вторичным покрытием составляет 255 мкм, а диаметр волокна с первичным покрытием, поступающего в узел нанесения вторичного покрытия, составляет номинально 205 мкм, отклонение внутреннего диаметра калибрующего мундштука примерно на 10 мкм от его номинального значения 315 мкм без активного контроля вторичного диаметра приведет к изменению диаметра волокна со вторичным покрытием примерно на 5 мкм. В-третьих, очевидно, что использование способа и устройства настоящего изобретения позволяет проводить процесс нанесения покрытий при такой температуре волокна и температуре в объеме материала покрытия, которые благоприятно воздействуют на общую устойчивость процесса нанесения покрытий. Очевидно, что контроль температуры в объеме материала покрытия, при которой он поступает в узел нанесения покрытий, и который осуществляют независимо от контроля температуры материала покрытия в области или вблизи области, определяющей диаметр волокна, вносит вклад как в улучшение контроля диаметра покрытого волокна, так и в общую устойчивость процессов вытяжки и нанесения покрытий. Улучшение контроля диаметра покрытого волокна происходит в результате чувствительности к изменению температуры меньшей массы материала покрытия в области или вблизи области, определяющей диаметр покрытого волокна, по сравнению с нагреванием существенно большей массы, необходимом для регулирования температуры в объеме материала покрытия. В том случае, если процесс нанесения покрытий включает нанесение на волокно двух или более слоев материала покрытия, важно регулировать диаметр каждого слоя покрытия. Следовательно, другим преимуществом настоящего изобретения является то, что оно в равной степени применимо для нанесения на волокно любого слоя покрытия. Это позволяет стандартизировать оборудование, а также минимизировать площадь, необходимую для размещения оборудования для вытяжки волокна при регулировании диаметра покрытого волокна. Настоящее изобретение представлено и изложено со ссылками на предпочтительные примеры реализации. Очевидно, однако, что при совершенствовании технологии возможны различные изменения в форме и деталях этих примеров реализации без ущерба для основной идеи и области изобретения, заявляемых в формуле изобретения. Например, настоящее изобретение может использоваться в производстве ленточных кабелей, в котором желательно регулировать толщину наружного покрытия, нанесенного на пучок оптических волокон. Настоящее изобретение применимо также для нанесения первичных, вторичных и любых других покрытий на одиночные оптические волокна. Изобретение можно использовать также в процессах нанесения покрытий, не объединенных с процессом вытяжки волокна, например в автономных процессах нанесения покрытий. 6 37190 Фиг. 1 Фиг. 2 7 37190 Фиг. 3 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 8

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for application of coating on optical waveguide fiber, mechanism for realizing the same and method for adjustment of diameter of covered optical fiber

Автори англійською

Amos Lynn Granvill, Chludzinski Paul Andrew, Leoni Heidi Ban, Watson Johnni Edward, Williams Richard Reed

Назва патенту російською

Способ нанесения покрытия на оптическое волноводное волокно, устройство для его осуществления и способ регулирования диаметра покрытого оптического волокна

Автори російською

Эймос Линн Гренвилл, Чладзински Пол Эндрю, Леони Хайди Бан, Уотсон Джонни Эдвард, Вильямз Ричард Рид

МПК / Мітки

МПК: C03C 25/10

Мітки: волокна, спосіб, пристрій, волокно, покритого, нанесення, здійснення, хвилевідне, оптичного, регулювання, діаметра, оптичне, покриття

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/8-37190-sposib-nanesennya-pokrittya-na-optichne-khvilevidne-volokno-pristrijj-dlya-jjogo-zdijjsnennya-ta-sposib-regulyuvannya-diametra-pokritogo-optichnogo-volokna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб нанесення покриття на оптичне хвилевідне волокно, пристрій для його здійснення та спосіб регулювання діаметра покритого оптичного волокна</a>

Подібні патенти