一种保偏光纤预制棒前蚀刻设备和方法

摘要

本发明公开了一种保偏光纤预制棒前蚀刻设备及方法。包括用于盛放氢氟酸的槽体，槽体一侧具有定心凸台，另一侧具有配位凸台；所述定心凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的一侧开口密闭配合；所述配位凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的另一侧开口密闭配合；所述定心凸台与配位凸台水平校准，使得保偏光纤预制棒同时与所述定心凸台和配位凸台形成密闭配合时，处于水平状态；所述槽体为浸泡槽。本发明通过预先校准的定位堵头和锁紧装置进行水平定位，采用浸泡法进行连续逐渐腐蚀，保证修除部分包层后形成的过度曲面与应力棒插入通孔的位置配准，降低由于修除包层后形成的过度曲面相对于应力棒插入通孔的位置发生旋转和偏移导致的加工精度降低、保偏光纤预制棒不圆度。

权利要求

1.一种保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其特征在于，包括用于盛放氢氟酸的槽体，槽体一侧具有定心凸台，另一侧具有配位凸台；

所述定心凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的一侧开口密闭配合；所述定心凸台，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头，定心凸台的凸台堵头用于与保偏光纤预制棒的通孔的一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平；所述定心凸台具有传动机构，用于带动所述定心凸台进行水平翻转；

所述配位凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的另一侧开口密闭配合；所述配位凸台，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头，所述配位凸台的凸台堵头用于与保偏光纤预制棒的通孔的另一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平；所述配位凸台与所述槽体通过轮轴配合，使得所述配位凸台随着定心凸台的翻转绕轴心旋转，使得所述光纤预制棒始终处于水平；

所述定心凸台与配位凸台水平校准，使得保偏光纤预制棒同时与所述定心凸台和配位凸台形成密闭配合时，处于水平状态；

所述槽体为浸泡槽。

2.如权利要求1所述的保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其特征在于，所述定心凸台和/或配位凸台的凸台堵头与保偏光纤预制棒的通孔开口过盈配合。

3.如权利要求1所述的保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其特征在于，所述传动机构为齿轮传动机构。

4.如权利要求1所述的保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其特征在于，所述配位凸台与所述槽体之间具有伸缩可调的端部缩进机构。

5.如权利要求1所述的保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其特征在于，所述槽体具有防腐加热器、和/或液位控制装置，所述防腐加热器设置在所述槽体底部。

6.如权利要求1所述的保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其特征在于，包括柜体，所述柜体包括处于上部的操作区域和处于下部的装置区域；所述操作区域，用于嵌置槽体及其传动结构，所述装置区域设有酸槽、酸桶、泵体以及自动控制所需的管路和阀门；柜体顶部设有负压抽风系统。

7.一种保偏光纤预制棒前蚀刻方法，其特征在于，应用如权利要求1至6任意一项所述的保偏光纤预制棒前蚀刻设备。

8.如权利要求7所述的保偏光纤预制棒前蚀刻方法，其特征在于，将待前刻蚀的保偏光纤预制棒通过定心凸台和配位凸台装夹到所述槽体中且所述保偏光纤预制棒保持水平。

9.如权利要求7所述的保偏光纤预制棒前蚀刻方法，其特征在于，所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线水平。

10.如权利要求7所述的保偏光纤预制棒前蚀刻方法，其特征在于，采用自动化连续逐渐腐蚀加工过渡曲面修除部分包层。

11.如权利要求7所述的保偏光纤预制棒前蚀刻方法，其特征在于，采用传动机构带动所述保偏光纤预制棒自动水平翻转进行双面加工。

说明书

一种保偏光纤预制棒前蚀刻设备和方法

技术领域

[0001] 本发明属于光通信领域，更具体地，涉及一种保偏光纤预制棒前蚀刻设备和方法。

背景技术

[0002] 近年来，国内光纤预制棒生产技术不断完善进步，很多生产厂家掌握了较为先进的生产技术，并逐步形成很多个光纤预制棒成套设备提供商，目前国内多数光纤预制棒厂家不断扩产提高产能，新的光纤生产企业也是日渐增多，竞争也是极其激烈，因此生产成本控制成为光纤及预制棒行业的核心竞争力。

[0003] 就现阶段的保偏光纤预制棒生产技术而言，要想在成本控制方面收到比较好的成效，提高预制棒生产效率及良率是最直接的方法。

[0004] 熊猫型保偏光纤具有双折射效率高，结构简单，制造效率高，制造方法灵活的特点。其制造工艺一般为组合法，即首先沉积制造芯棒、应力棒，然后对芯棒外包得到包含芯棒的光纤预制棒，然后在预制棒上芯棒两侧对称部位打出两个孔并将应力棒插入孔中形成组合棒。对组合棒拉丝即得到熊猫型保偏光纤。领结型保偏光纤类似。

[0005] 为了确保应力棒顺利插入打孔预制棒的孔中，需要孔的直径大于应力棒的外径，由于应力棒和孔之间部分玻璃材料的缺失，会导致所生产的保偏光纤的包层圆度劣化，影响光纤的应用。为了保证所生产的保偏光纤的包层不圆度低，中国专利文献CN101387720A提供了一种保偏光纤的制备方法，在光纤预制棒与插接应力棒的两孔中心连线平行的上下外周面上以过渡曲面的方式修除部分包层，修除可使用氢氟酸连续逐渐腐蚀的方法即前刻蚀即前刻蚀，或使用机械磨削抛光的方法，以使光纤预制棒表面光滑连续，截面呈卵形或椭圆形。

发明内容

[0006] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种保偏光纤预制棒前蚀刻设备和方法，其目的在于，巧妙的利用保偏光纤预制棒上用于插入应力棒的通孔，作为前刻蚀的支撑和定位装置，保证了进行过度曲面刻蚀时，其曲面相对于用于插入应力棒的通孔位置，避免前刻蚀时由于曲面加工无法定位，曲面加工相对于应力棒的位置旋转或偏移，由此解决保偏光纤预制棒存在一定的不圆度，加工精度仍有提高需求的技术问题。

[0007] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其包括用于盛放氢氟酸的槽体，槽体一侧具有定心凸台，另一侧具有配位凸台；

[0008] 所述定心凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的一侧开口密闭配合；

[0009] 所述配位凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的另一侧开口密闭配合；

[0010] 所述定心凸台与配位凸台水平校准，使得保偏光纤预制棒同时与所述定心凸台和配位凸台形成密闭配合时，处于水平状态；

[0011] 所述槽体为浸泡槽。

[0012] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其所述定心凸台，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头，定心凸台的凸台堵头用于与保偏光纤预制棒的通孔的一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平。

[0013] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其所述配位凸台，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头，所述配位凸台的凸台堵头用于与保偏光纤预制棒的通孔的另一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平。

[0014] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其所述定心凸台和/或配位凸台的凸台堵头与保偏光纤预制棒的通孔开口过盈配合。

[0015] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其所述定心凸台具有传动机构，优选为齿轮传动机构，用于带动所述定心凸台进行水平翻转；所述配位凸台与所述槽体通过轮轴配合，使得所述配位凸台随着定心凸台的翻转绕轴心旋转，使得所述光纤预制棒始终处于水平。

[0016] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其所述配位凸台与所述槽体之间具有伸缩可调的端部缩进机构。

[0017] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其所述槽体具有防腐加热器、和/或液位控制装置，所述防腐加热器设置在所述槽体底部。

[0018] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，其包括柜体，所述柜体包括处于上部的操作区域和处于下部的装置区域；所述操作区域，用于嵌置槽体及其传动结构，所述装置区域设有酸槽、酸桶、泵体以及自动控制所需的管路和阀门；柜体顶部设有负压抽风系统。

[0019] 按照本发明的另一个方面，提供了一种保偏光纤预制棒前蚀刻方法，其应用本发明提供的保偏光纤预制棒前蚀刻设备。

[0020] 优选地，所述保偏光纤预制棒前蚀刻方法，其将待前刻蚀的保偏光纤预制棒通过定心凸台和配位凸台装夹到所述槽体中且所述保偏光纤预制棒保持水平，优选所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线水平；优选采用自动化连续逐渐腐蚀加工过渡曲面修除部分包层；更优选采用传动机构带动所述保偏光纤预制棒自动水平翻转进行双面加工。

[0021] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

[0022] 本发明提供的保偏光纤预制棒前蚀刻设备，对于需要进行预刻蚀的加工有一对用于插入应力棒的通孔的保偏光纤预制棒，通过预先校准的定位堵头和锁紧装置进行水平定位，采用浸泡法进行连续逐渐腐蚀，保证修除部分包层后形成的过度曲面与应力棒插入通孔的位置配准，降低由于修除包层后形成的过度曲面相对于应力棒插入通孔的位置发生旋转和偏移导致的加工精度降低、保偏光纤预制棒不圆度，最终提升制备得到的保偏光纤性能。

[0023] 本发明提供的保偏光纤预制棒前蚀刻方法，有效提升了保偏光纤的加工精度，减少了加工瑕疵。

[0024] 优选方案，控制系统自动完成酸液液位的检测和监测、酸液温度的恒定控制，保证酸液的腐蚀量，提高了预制棒的蚀刻精度；程序依据设定参数自动完成预制棒蚀刻整形过程，并实现工件180°自动水平翻转，腐蚀后自动排酸和清洗，减少了人为操作，提高了生产效率；设备附加一些列安全报警装置，避免了潜在危险，保证安全生产。

附图说明

[0025] 图1是本发明提供的保偏光纤预制棒前蚀刻设备主视图；

[0026] 图2是定心凸台结构示意图；

[0027] 图3是槽体部分俯视图；

[0028] 图4是本发明提供的保偏光纤预制棒前蚀刻设备外观图。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0030] 保偏光纤预制棒前蚀刻是指，预先湿法修除部分包层然后插入应力棒制作最终的保偏光纤预制棒的加工过程，相对于插入应力棒后进行机加工制作原型横截面的方法能提高保偏光纤预制棒的质量，加工瑕疵。

[0031] 本发明提供的保偏光纤预制棒前蚀刻设备，如图1所示，包括用于盛放氢氟酸的槽体，槽体一侧具有定心凸台，另一侧具有配位凸台；

[0032] 所述定心凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的一侧开口密闭配合；所述定心凸台，如图2所示，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头，定心凸台的凸台堵头用于与保偏光纤预制棒的通孔的一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平。所述定心凸台具有传动机构，优选为齿轮传动机构，用于带动所述定心凸台进行水平翻转。

[0033] 所述配位凸台，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的另一侧开口密闭配合；所述配位凸台，与定心凸台结构类似，所述配位凸台与所述槽体之间具有伸缩可调的端部缩进机构，其俯视放大图如图3所示，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头，所述配位凸台的凸台堵头用于与保偏光纤预制棒的通孔的另一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平。所述配位凸台与所述槽体通过轮轴配合，使得所述配位凸台随着定心凸台的翻转绕轴心旋转，使得所述光纤预制棒始终处于水平。

[0034] 所述定心凸台与配位凸台水平校准，使得保偏光纤预制棒同时与所述定心凸台和配位凸台形成密闭配合时，处于水平状态；优选所述定心凸台和/或配位凸台的凸台堵头与保偏光纤预制棒的通孔开口过盈配合。

[0035] 所述槽体为浸泡槽。所述槽体具有防腐加热器、和/或液位控制装置，所述防腐加热器设置在所述槽体底部。

[0036] 所述设备还包括柜体，所述柜体包括处于上部的操作区域和处于下部的装置区域；所述操作区域，用于嵌置槽体及其传动结构，所述装置区域设有酸槽、酸桶、泵体以及自动控制所需的管路和阀门；柜体顶部设有负压抽风系统。

[0037] 本发明是针对保偏光纤预制棒外表面的修整过程，提供一种采用氢氟酸连续腐蚀，能自动化精确控制并执行的方法和设备，避免过多人为操作，以提高光纤预制棒的蚀刻精度和效率。

[0038] 本发明提供的保偏光纤预制棒前蚀刻方法，应用所述保偏光纤预制棒前蚀刻设备，包括以下步骤：

[0039] 将待前刻蚀的保偏光纤预制棒通过定心凸台和配位凸台装夹到所述槽体中且所述保偏光纤预制棒保持水平。

[0040] 优选所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线水平；优选采用自动化连续逐渐腐蚀加工过渡曲面修除部分包层；更优选采用传动机构带动所述保偏光纤预制棒自动水平翻转进行双面加工。

[0041] 以下为实施例：

[0042] 本实施例提供的保偏光纤预制棒前蚀刻设备主体由柜体3和槽体6组成：

[0043] 柜体3分为上下两部分，上部分主要为操作区域，用于嵌置蚀刻槽体6及其传动结构4和17；下部分为装置区域设置有酸槽9、酸桶7、泵体以及自动控制所需的管路和阀门。柜体顶部是负压抽风系统2，内部气体通过这个负压抽风系统抽出房间，防止下方挥发的氢氟酸气体泄露。柜体配置具有测漏感应的防漏盘8，预防泄液时影响无尘室操作安全。电子控制区保持正压以确保组件不被酸气腐蚀而影响其使用寿命。柜体表面外设独立式透明窗口拉门，方便检视内部。

[0044] 槽体6型式为浸泡槽，底部包含投入式防腐加热管19作为防腐加热器，用于预热氢氟酸。槽体最多可放置5根光纤预制棒进行蚀刻，端部锁紧机构11带补偿装置，用于补偿±70mm的来料误差。另一端为齿轮传动机构17，可实现单面蚀刻完后在线180°自动切换腐蚀面。槽体设有液位控制装置15，可自动检测酸液位置，并在高位或缺液时报警。槽体内与酸液直接接触的配件全部采用塑料制作。

[0045] 槽体一侧具有定心凸台201，另一侧具有配位凸台202；

[0046] 所述定心凸台201，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的一侧开口密闭配合；所述定心凸台201，如图2所示，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头210，定心凸台201的凸台堵头210用于与保偏光纤预制棒的通孔的一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平。所述定心凸台201具有传动机构，为齿轮传动机构，用于带动所述定心凸台201进行水平翻转。

[0047] 所述配位凸台202，用于与保偏光纤预制棒一对通孔的另一侧开口密闭配合；所述配位凸台202，与定心凸台201结构类似，所述配位凸台202与所述槽体之间具有伸缩可调的端部缩进机构，其俯视放大图如图3所示，包括一对几何中心连线水平的凸台堵头210，所述配位凸台202的凸台堵头210用于与保偏光纤预制棒的通孔的另一侧开口密闭配合，使得所述保偏光纤预制棒的通孔中心连线在加工过程中水平。所述配位凸台202与所述槽体通过轮轴配合，使得所述配位凸台202随着定心凸台201的翻转绕轴心旋转，使得所述光纤预制棒始终处于水平。

[0048] 所述定心凸台201与配位凸台202水平校准，使得保偏光纤预制棒同时与所述定心凸台201和配位凸台202形成密闭配合时，处于水平状态；优选所述定心凸台201和/或配位凸台202的凸台堵头210与保偏光纤预制棒的通孔开口过盈配合。

[0049] 控制系统除可实现上述提到的氢氟酸恒温加热、工件180°翻转等功能外，还可以设定腐蚀总进给量，可以通过泵进和MFC设定将初始酸液加至与预制棒相切液面，也可设定制程加液过程中所需的关键参数，如制程步数、制程时间、MFC流量设置以及翻转后制程附加时间。另外可附加实现多次自动药液搅拌循环以及制程结束排酸和清洗功能。

[0050] 本实施例的安全装置包含机台整体底座防漏盘、各槽体液位侦测装置、各层板漏液侦测告知系统、各加温功能超温保护装置、漏电保护装置、紧急停机装置以及其他操作安全警示标示。

[0051] 本实施例的工作过程为：

[0052] 装夹校准，首先在操作平台槽体内手动装入需要蚀刻的保偏光纤预制棒，安装就位并锁紧后，检查无误。具体为：

[0053] 保偏光纤预制棒进行氢氟酸蚀刻前需要装夹，先抬起柜体中间的大防护门1，开始对槽体部位6进行操作。第一步先翻起行程盖板10，然后放入需蚀刻的保偏光纤预制棒，该保偏光纤预制棒打有两个用于插入应力棒的通孔，最多可以放置5根，不足5根时需要放入补偿棒以保证蚀刻精度。接着将保偏光纤预制棒的通孔左侧插入适配的用于定心凸台201，然后再将右侧插入锁紧装置11的配位凸台202。定心后保证保偏光纤预制棒水平校准，锁紧装置11下部有长度补偿结构，可以用来补偿±70mm的来料误差。待棒料或补偿棒安装完毕后对11进行锁紧。手动操作完上述步骤后，检查无误就可以开始预制棒的自动蚀刻过程。

[0054] 在PC端13操作界面上，输入腐蚀总时间、腐蚀总步数以及腐蚀总进给量等关键参数，也可以设置流量比例、药液搅拌循环次数和制程结束清洗次数等自定义参数，确认后开始运行程序。控制系统通过传感器检测氢氟酸液的温度和液位，然后利用执行机构自动调节加热管功率，并启动或关闭相应管路阀门和泵给，使氢氟酸达到预定的温度和液位。初始酸液首先加至与预制棒相切液面，然后程序按照设定参数开始进给补充氢氟酸，自动完成多次腐蚀循环，传感器会检测预制棒的蚀刻量，并自动调节氢氟酸进给量和腐蚀时间。待蚀刻量达到要求后，系统会排掉部分酸液，然后利用传动装置4将工件自动翻转180°，开始进行另一面的蚀刻整形。腐蚀流程同上。

[0055] 当保偏光纤预制棒的两面均完成预定蚀刻整形后，系统开始执行彻底排酸及清洗程序。排液管路20会打开，槽体6中的氢氟酸会不断排出至设备外，当传感器检测到槽体中不再有酸液流出后，开始往内加注清水稀释和清洗，一段时间后排出稀释液。系统自动多次循环清洗后，整个蚀刻操作过程结束，设备恢复至初始状态。柜体内还设置有水气枪，用于手动清洗内部死角部位。

[0056] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。