光纤拉丝对几何尺寸的影响分析

光纤拉丝过程中，因拉丝炉内加热部件或绝热保温部件的均匀性不良或对中不够良好，以及拉丝炉内气流的扰动等因素可能导致拉制出来的光纤不圆度达不到预期，甚至出现石英玻璃光纤外径波动、均匀性较差的情况，因此拉丝炉的结构设计以及拉丝炉内气流参数和气流走向对光纤拉丝工艺的稳定性和拉制出来的光纤几何尺寸均匀性非常重要。通过光纤拉丝塔自动监测与反馈调节控制系统确保在拉丝过程中微小的扰动可快速反应并自动调节相关控制参数，进而实现自动平抑掉拉丝生产中由于预制棒外径波动等造成的轻微扰动，以达到拉丝生产过程中光纤几何尺寸稳定、均匀的结果。

极端情况下，由于预制棒在拉丝炉中偏移中心位置或拉丝炉中加热与绝热保温部件对称性或均匀性不佳，预制棒在拉丝炉高温熔融区会出现表面起皱、不平整，甚至严重发白的现象，如图3.5.5所示，由此拉制出来的石英玻璃光纤包层不圆度、直径以及芯包层同心度指标也将严重超出合格光纤的指标，造成拉制出来的光纤报废。

图3.5.5　预制棒熔缩区的发白、发皱现象

在预制棒高温拉丝过程中，颈缩区的熔锥形状对光纤的几何参数影响非常关键。颈缩区的圆度基本决定光纤的圆度，而影响颈缩区的因素主要有以下几方面。

（1）拉丝炉的温度分布

若拉丝炉的温度分布不对称，温度高的一侧，其锥面陡，而温度低的一侧；其锥面平，整个锥面形状则为非圆形。这样拉出来的光纤的形状也为非圆形，从而影响光纤几何性能。

（2）预制棒不在拉丝炉的中心

预制棒偏离拉丝炉的中心位置，这样可能导致靠近炉壁的一侧温度高，而远离炉壁的一侧温度低，造成预制棒表面温度分布不对称，从而影响光纤的几何性能，甚至造成预制棒熔缩区变形或发白、起皱现象。(www.xing528.com)

（3）预制棒不垂直

预制棒不垂直，可导致预制棒偏离拉丝炉的中心位置，造成预制棒表面温度分布不对称，增大光纤的不圆度。另外，由于预制棒不垂直，使得预制棒的中心偏离锥体的中心，从而影响光纤几何性能。

（4）热区长度的影响

拉丝炉热区越长，预制棒受到高温加热的长度就越长，其变形的长度也就越长，熔缩区的长度也更长，锥面也越平滑。这样就可改善熔缩区对拉丝炉温度分布对称的敏感度，从而改善光纤的不圆度。

（5）拉丝炉温度场的稳定性

拉丝炉温度场的分布对熔缩区的形状有重要的影响，但稳定的温度分布对熔缩区的稳定更为重要，拉丝温度发生改变，会导致熔缩区形状变化，从而导致光纤直径波动，或拉丝速度波动，导致光纤性能劣化。

（6）炉内的气流分布

拉丝炉内的气流分布对光纤的强度和拉丝炉温度场的稳定性影响至关重要。通常拉丝炉温度随加热炉的高度位置而发生变化，不同位置，温度不同。为防止空气进入拉丝炉烧损拉丝炉石墨件，石墨拉丝炉中需要通一定量的惰性保护气体，以保持拉丝炉内处于正压条件。如果拉丝炉内的气流分布发生变化，则会导致拉丝炉温度分布的变化，对光纤性能参数造成不利影响。