一种光纤预制棒的制备装置及其制备方法

1.本发明涉及光纤预制棒制造领域，特别是涉及一种光纤预制棒的制备装置及其制备方法。


背景技术：

2.自1970年美国康宁公司采用改良气相沉积法成功研制出传输损耗只有20db/km的石英光纤以来，光纤受到了广泛关注并得到迅速发展。光纤制造工艺的核心是光纤预制棒的制备技术。目前光纤预制棒常见的制备方法主要有化学气相沉积法、管棒法、挤压法、旋转浇注法和吸注法等。一般而言，除了化学气相沉积法只适用于石英光纤外，可以采用管棒法、挤压法等制备多组分玻璃光纤预制棒。众所周知，光纤的损耗主要有三大方面，包括玻璃基质的本征损耗、端面耦合损耗以及包层和纤芯之间的界面损耗，而界面损耗通常占主导地位。如何降低甚至消除界面损耗是减少光纤损耗的关键所在。
3.管棒法是先制备块体玻璃，再经过切削、打磨、抛光等冷加工手段制得包层套管和纤芯棒，随后将纤芯棒插入包层套管中获得光纤预制棒。此方法对块体玻璃的光学质量以及机械加工设备的精度要求很高，且包层套管和纤芯棒之间不可避免的存在间隙，因此通过管棒法制备的光纤其界面缺陷较多。
4.挤压法是在玻璃处于高粘度的状态下操作的，其加工温度一般设置在玻璃的软化点温度附近，所得光纤预制棒的界面结合程度较好，但挤压设备较为复杂且精度要求较高。
5.旋转浇注法是将包层玻璃熔体先浇注于预热后的模具中，通过高速旋转的离心力形成内径均匀的包层套管，再将纤芯玻璃熔体倒入包层套管中，形成预制棒。受限于纤芯玻璃熔体的浇注工艺，采用旋转浇注法制备的光纤预制棒的纤芯直径一般较大，纤芯/包层比例可调范围小。
6.吸注法则是以模具底部蓄液槽里的包层玻璃熔体在冷却过程中的体积收缩为驱动力，将模具顶端的纤芯玻璃熔体吸入包层玻璃中获得光纤预制棒。采用吸注法可以制备界面结合程度较为优异的光纤预制棒，且制备装置简单，操作方便，但纤芯直径的均匀性较差，纤芯棒呈现出细长的v形结构。这是因为玻璃的导热系数很低，在自然冷却过程中，靠近金属模具的玻璃熔体会先凝固并逐渐缓慢地向轴心处发展，但体积收缩过程的时间跨度较长，在逐渐吸入纤芯玻璃熔体的过程中，与之对应的包层玻璃轴心处未凝固范围也在逐渐缩小，且由于纤芯玻璃熔体温度相对较高，在接触到已凝固的包层玻璃后会发生热量传递，使其再熔融，此外，伴随着玻璃熔体由外周向内部逐渐凝固，体积收缩的速率也在逐渐减小，从而导致纤芯直径的不均匀。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种光纤预制棒的制备装置及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，具有生产成本低、周期短，制备装置简单，操作简便等优点，而且更重要的是可以获得纤芯直径均匀性好、纤芯/包层比例可调范围广、界面损耗小的光纤预制棒。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种光纤预制棒的制备装置，包括挤压模具、升降台及支撑机构；所述挤压模具包括由上至下依次可拆卸连接的压杆、顶模、筒模和底模，所述顶模呈开口朝上的槽状结构，所述压杆沿竖直方向滑动设置在所述槽状结构中，且所述压杆的结构与所述槽状结构的内腔相匹配，所述槽状结构的槽底开设有通孔，所述筒模呈圆筒形结构，所述筒模的轴心正对所述通孔，所述筒模竖直固定在所述支撑机构上，所述筒模的底端内周壁上设有第一环形凸缘，所述升降台沿竖直方向可移动设置在所述底模下方，并支撑所述底模抵接且封堵在所述筒模的底端。
9.优选的，所述槽状结构的内腔底部呈朝下逐渐缩小的锥形结构，所述通孔位于所述锥形结构的顶点。
10.优选的，所述通孔的结构与所需预制的纤芯结构相匹配。
11.优选的，所述顶模底端与所述筒模顶端之间具有相嵌合的凸台和凹槽。
12.优选的，所述支撑机构上设有支撑间隔，所述筒模的顶端外周壁上设有用于卡接在所述支撑间隔上的第二环形凸缘。
13.优选的，所述底模的顶端开设有与所述筒模底端相匹配的用于限位的凹槽，所述底模具有与所述筒模相连通的内腔，所述内腔呈上窄下宽的台阶状结构。
14.优选的，所述台阶状结构顶部的结构大于所述第一环形凸缘的内环结构。
15.优选的，所述台阶状结构的底部贯穿所述底模的底壁，所述升降台上设置有封堵所述台阶状结构底部的基板。
16.还提供一种光纤预制棒的制备方法，包括如下步骤：
17.准备：将筒模、底模和基板放入200-350℃的电炉内保温2h，将顶模和压杆放入400-600℃的电炉内保温2h；
18.熔制：在熔融炉中同时熔制包层玻璃和纤芯玻璃；
19.安装模具：将筒模、底模和基板从电炉中取出，调整升降台将其固定于支撑机构上；
20.浇注包层玻璃熔体：从熔融炉中取出包层玻璃熔体，放置20-40s，将包层玻璃熔体倒入筒模中自然冷却100-600s，使包层玻璃处于外周凝固但轴心可流动的状态；
21.浇注纤芯玻璃熔体：从熔融炉中取出纤芯玻璃熔体，放置20-40s，期间将顶模从电炉内取出并固定在筒模上，再将纤芯玻璃熔体倒入顶模内，随后将压杆从电炉内取出放置于纤芯玻璃熔体表面，然后调整升降台，并将底模拆除；
22.挤压：将挤压模具和支撑机构转移到自动液压机上，启动液压机，挤压速度为0.5-5mm/s，通过压杆将纤芯玻璃熔体挤入外周凝固的包层玻璃中，并将轴心可流动的包层玻璃熔体顶出，随后关闭液压机，并将挤压模具转移到电炉内退火3小时后，随炉降至室温；
23.取出成品：拆开模具，取出光纤预制棒。
24.优选的，在将底模拆除后，可回收底模内凝固的包层玻璃。
25.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
26.第一，挤压模具包括由上至下依次可拆卸连接的压杆、顶模、筒模和底模，顶模呈开口朝上的槽状结构，压杆沿竖直方向滑动设置在槽状结构中，且压杆的结构与槽状结构的内腔相匹配，槽状结构的槽底开设有通孔，筒模呈圆筒形结构，其轴心正对通孔，筒模竖直固定在支撑机构上，筒模的底端内周壁上设有第一环形凸缘，升降台沿竖直方向可移动
设置在底模下方，并支撑底模抵接且封堵在筒模的底端，完成包层玻璃熔体的浇注后，在自然冷却的过程中包层玻璃的外周侧会先凝固并逐渐向轴心处发展，并通过第一环形凸缘对凝固的包层玻璃进行支撑，随后将底模拆除，使得包层玻璃轴心处的未凝固部分呈两端贯通结构，进而通过压杆对槽状结构中的纤芯玻璃熔体进行稳定挤压，使其通过槽状结构的底部通孔进入筒模的轴心处，并将轴心处未凝固的包层玻璃熔体顶出，进而获得纤芯直径均匀性好、纤芯/包层比例可调范围广、界面损耗小的光纤预制棒，而且挤压过程中不需要额外的加热保温装置，使得制备装置大大简化，操作简便；也不需要预先制备高质量的块体玻璃，可实现玻璃熔制和预制棒成型的连贯操作，使得制备周期大大缩短，生产成本低。
27.第二，槽状结构的内腔底部呈朝下逐渐缩小的锥形结构，通孔位于锥形结构的顶点，通过设置锥形结构，使得槽状结构中的纤芯玻璃熔体能够逐渐汇聚到锥形结构的顶点处，以缓冲压杆对纤芯玻璃熔体的压力，避免纤芯玻璃熔体在压杆的移动过程中出现外溢，且纤芯玻璃熔体汇聚在锥形结构的通孔处，更容易形成集中的对包层玻璃熔体的压力，能够快速地将包层玻璃熔体顶出，整个挤压过程的时间跨度很短，在此期间包层玻璃中未凝固部分的范围几乎未发生变化，从而确保了纤芯直径的均匀性，具体来说，现有技术中的吸注法所得光纤预制棒呈v形结构主要是由于体积收缩的时间跨度较长，未凝固部分上下差异明显，且有足够时间进行热量传递，从而导致上宽下窄的v形结构，而本发明的挤压时间很短，挤压开始和结束瞬间范围几乎没变化，同时热量传递也微乎其微，因而所得光纤预制棒的纤芯直径均匀性好。
28.第三，通孔的结构与所需预制的纤芯结构相匹配，进而经过通孔挤出的纤芯玻璃熔体能够直接平稳地顶出包层玻璃中未凝固部分，避免了因流道结构变化可能出现的不稳定流动，从而引入气泡条纹等缺陷、或顶出不完全所导致的纤芯结构不规则等不利影响，提高了光纤预制棒的制备效率。
29.第四，顶模底端与筒模顶端之间具有相嵌合的凸台和凹槽，进而通过凸台和凹槽的卡接，使得顶模能够与筒模之间稳定连接，避免压杆在挤压过程中，容易造成的顶模和筒模的分离，从而导致纤芯玻璃熔体的溢出。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明整体结构示意图；
32.图2为本发明制备工艺步骤图；
33.其中，1-压杆、2-顶模、3-筒模、4-支撑机构、5-底模、6-基板、7-升降台、8-包层玻璃、9-纤芯玻璃。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明的目的是提供一种光纤预制棒的制备装置及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，具有生产成本低、周期短，制备装置简单，操作简便等优点，而且更重要的是可以获得纤芯直径均匀性好、纤芯/包层比例可调范围广、界面损耗小的光纤预制棒。
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
37.请参考图1至图2，其中，本实施例提供一种光纤预制棒的制备装置，包括挤压模具、升降台7及支撑机构4；挤压模具包括由上至下依次可拆卸连接的压杆1、顶模2、筒模3和底模5，顶模2呈开口朝上的槽状结构，压杆1沿竖直方向滑动设置在槽状结构中，且压杆1的结构与槽状结构的内腔相匹配，槽状结构的槽底开设有通孔，筒模3呈圆筒形结构，筒模3的内径大小决定了光纤预制棒的尺寸，筒模3的轴心正对通孔，筒模3竖直固定在支撑机构4上，筒模3的底端内周上设有第一环形凸缘，使得筒模3的底部内径略小于筒模3主体的内径，升降台7沿竖直方向可移动设置在底模5下方，并支撑底模5抵接且封堵在筒模3的底端，完成包层玻璃8熔体的浇注后，在自然冷却的过程中包层玻璃8的外周侧会先凝固并逐渐向轴心处发展，并通过第一环形凸缘对凝固的包层玻璃8进行支撑，随后将底模5拆除，使得包层玻璃8轴心处的未凝固部分呈两端贯通结构，进而通过压杆1对槽状结构中的纤芯玻璃9熔体进行稳定挤压，使其通过槽状结构的底部通孔进入筒模3的轴心处，并将轴心处未凝固的包层玻璃8熔体顶出，进而获得纤芯直径均匀性好、纤芯/包层比例可调范围广、界面损耗小的光纤预制棒，而且挤压过程中不需要额外的加热保温装置，使得制备装置大大简化，操作简便；也不需要预先制备高质量的块体玻璃，可实现玻璃熔制和预制棒成型的连贯操作，使得制备周期大大缩短，生产成本低。
38.需要指出的是，玻璃的导热系数很低，在自然冷却的过程中筒模3内的包层玻璃8熔体的外周会先凝固并逐渐发展至轴心。当冷却时间较短，轴心未凝固部分的直径较大时，拆除底模5后，此时玻璃熔体所受的重力大于粘滞阻力，包层玻璃8熔体会连同纤芯玻璃9熔体一同流出，由于其驱动力即重力与粘滞阻力的合力逐渐变小，时间跨度稍长，因而所得的光纤预制棒的纤芯直径均匀性并不是很理想。继续冷却一段时间待轴心未凝固部分的直径缩小至某一临界值时，此时玻璃熔体所受的重力与粘滞阻力相当，在拆除底模5后，玻璃熔体不会流出，这时就可以用稳定的压力将纤芯玻璃9熔体挤入外周凝固的包层玻璃中制备光纤预制棒。因此，本发明所述的光纤预制棒的制备装置及其制备方法适用于制备纤芯直径为2-3mm左右的光纤预制棒，可以通过调整筒模3的内径获得不同纤芯/包层比例的光纤预制棒。
39.进一步的，槽状结构的内腔底部呈朝下逐渐缩小的锥形结构，通孔位于锥形结构的顶点，通过设置锥形结构，使得槽状结构中的纤芯玻璃9熔体能够逐渐汇聚到锥形结构的顶点处，以缓冲压杆1对纤芯玻璃9熔体的压力，避免纤芯玻璃9熔体在压杆1的移动过程中出现外溢，且纤芯玻璃9熔体汇聚在锥形结构的通孔处，更容易形成集中的对包层玻璃8熔体的压力，能够快速地将包层玻璃8熔体顶出，整个挤压过程的时间跨度很短，在此期间包层玻璃8中未凝固部分的范围几乎未发生变化，从而确保了纤芯直径的均匀性。
40.其中，通孔的结构与所需预制的纤芯结构相匹配，进而经过通孔挤出的纤芯玻璃9
熔体能够直接平稳地顶出包层玻璃8中未凝固部分，避免了因流道结构变化可能出现的不稳定流动，从而引入气泡条纹等缺陷、或顶出不完全所导致的纤芯结构不规则等不利影响，提高了光纤预制棒的制备效率。
41.优选的，顶模2底端与筒模3顶端之间具有相嵌合的凸台和凹槽，进而通过凸台和凹槽的卡接，使得顶模2能够与筒模3之间稳定连接，避免压杆1在挤压过程中，容易造成的顶模2和筒模3的分离，从而导致纤芯玻璃9熔体的溢出。
42.作为本发明优选的实施方式，支撑机构4上设有支撑间隔，筒模3的顶端外周壁上设有用于卡接在支撑间隔上的第二环形凸缘，使得筒模3能够稳定的固定在支撑机构4上，例如支撑机构4采用框架式结构，其顶端设有固定板，固定板上开设有用于固定第二环形凸缘的开口，整体结构简单，使用方便。
43.其中，底模5的顶端开设有与筒模3底端相匹配的用于限位的凹槽，方便连接底模5和筒模3并使两者保持同轴，底模5具有与筒模3相连通的内腔，内腔呈上窄下宽的台阶状结构，那么在升降台7下降使得底模5悬空时，包层玻璃8在内腔中逐渐凝固后，同样形成上窄下宽的台阶状结构，使得底模5能受台阶状结构的卡接作用，固定在筒模3的底端，避免底模5内腔呈直筒状结构，在升降台7下降后，底模5直接滑落下来，那么在底模5处成型的包层玻璃8结构则仍需借助另外的工具敲击下来。
44.作为本发明优选的实施方式，台阶状结构顶部的结构大于第一环形凸缘的内环结构，使得台阶状结构顶部成型的包层玻璃8结构大于第一环形凸缘处包层玻璃8结构，那么在拆除底模5的过程中，使得底模5处对应的包层玻璃8结构能够容易的与第一凸缘处包层玻璃8结构分离，提高了包层玻璃8分离的便捷性。
45.进一步的，台阶状结构的底部贯穿底模5的底壁，升降台7上设有封堵台阶状结构底部的基板6，以便于底模5中成型的包层玻璃8能够在拆除底模5后方便的与底模5分离，且利用基板6能够对底模5进行封闭，以保证包层玻璃8的成型。
46.还提供一种光纤预制棒的制备方法，包括如下步骤：
47.准备：将筒模3、底模5和基板6放入200-350℃的电炉内保温2h，将顶模2和压杆1放入400-600℃的电炉内保温2h；
48.熔制：在熔融炉中同时熔制包层玻璃8和纤芯玻璃9；
49.安装模具：将筒模3、底模5和基板6从电炉中取出，调整升降台7将其固定于支撑机构4上；
50.浇注包层玻璃8熔体：从熔融炉中取出包层玻璃8熔体，放置20-40s，将包层玻璃8熔体倒入筒模3中自然冷却100-600s，使包层玻璃8熔体处于外周凝固但轴心可流动的状态；
51.浇注纤芯玻璃9熔体：从熔融炉中取出纤芯玻璃9熔体，放置20-40s，期间将顶模2从电炉内取出并固定在筒模3上，再将纤芯玻璃9熔体倒入顶模2内，随后将压杆1从电炉内取出放置于纤芯玻璃9熔体表面，然后调整升降台7，并将底模5拆除；
52.挤压：将挤压模具和支撑机构4转移到自动液压机上，启动液压机，挤压速度为0.5-5mm/s，通过压杆1将纤芯玻璃9熔体挤入外周凝固的包层玻璃中，并将轴心可流动的包层玻璃8熔体顶出，随后关闭液压机，并将挤压模具转移到电炉内退火3小时后，随炉降至室温；
53.取出成品：拆开模具，取出光纤预制棒。
54.进一步的，在将底模5拆除后，可回收底模5内凝固的包层玻璃8，可用于下一次光纤预制棒的制备。
55.进一步的，如下为制备不同结构的光纤预制棒的实施例：
56.实施例1
57.将筒模3、底模5和基板6放入330℃的电炉内保温2h，将顶模2和压杆1放入600℃的电炉内保温2h；预制棒纤芯的玻璃组成为53zrf
4-20baf
2-4laf
3-3alf
3-20naf，包层的玻璃组成为53zrf
4-15baf
2-4laf
3-3alf
3-25naf，称量后分别放进铂金坩埚中于900℃下熔制1小时；将筒模3、底模5和基板6从电炉中取出，调整升降台7将其固定于支撑机构4上，如图2中a所示；从熔融炉中取出包层玻璃8熔体，放置40s，将包层玻璃8熔体倒入筒模3中自然冷却400s，使包层玻璃8处于外周凝固但轴心可流动的状态；从熔融炉中取出纤芯玻璃9熔体，放置40s，如图2中b-c图所示，期间将顶模2从电炉内取出并固定在筒模3上，再将纤芯玻璃9熔体倒入顶模2内，随后将压杆1从电炉内取出放置于纤芯玻璃9熔体表面，然后调整升降台7，并将底模5拆除；将挤压模具和支撑机构4转移到自动液压机上，启动液压机，挤压速度为3mm/s，如图2中d图所示，通过压杆1将纤芯玻璃9熔体挤入外周凝固的包层玻璃8中，并将轴心可流动的包层玻璃8熔体顶出，随后关闭液压机，并将挤压模具转移到电炉内退火3小时后，随炉降至室温；拆开模具，取出光纤预制棒，最终制得光纤预制棒的直径为20mm，纤芯的直径为3mm。
58.实施例2
59.采用与实施例1相同的玻璃组成、制备模具以及操作步骤，改用具有与预制纤芯结构相匹配通孔结构的顶模2，并改变自然冷却时间和挤压速度，将包层玻璃8熔体倒入筒模3中自然冷却430s后以2mm/s的挤压速度开始挤压，最终制得光纤预制棒的直径为20mm，纤芯的直径为2.2mm。
60.实施例3
61.将筒模3、底模5和基板6放入300℃的电炉内保温2h，将顶模2和压杆1放入580℃的电炉内保温2h；预制棒纤芯的玻璃组成为70teo
2-20baf
2-10y2o3，包层的玻璃组成为33alf
3-9baf
2-17caf
2-12yf
3-8srf
2-11mgf
2-10teo2，称量后分别放进铂金坩埚中于850℃熔制1小时，将筒模3、底模5和基板6从电炉中取出，调整升降台7将其固定于支撑机构4上；从熔融炉中取出包层玻璃8熔体，放置30s，将包层玻璃8熔体倒入筒模3中自然冷却260s，使包层玻璃8处于外周凝固但轴心可流动的状态；从熔融炉中取出纤芯玻璃9熔体，放置30s，期间将顶模2从电炉内取出并固定在筒模3上，再将纤芯玻璃9熔体倒入顶模2内，随后将压杆1从电炉内取出放置于纤芯玻璃9熔体表面，然后调整升降台7，并将底模5拆除；将挤压模具和支撑机构4转移到自动液压机上，启动液压机，挤压速度为2mm/s，通过压杆1将纤芯玻璃9熔体挤入外周凝固的包层玻璃8中，并将轴心可流动的包层玻璃8熔体顶出，随后关闭液压机，并将挤压模具转移到电炉内退火3小时后，随炉降至室温；拆开模具，取出光纤预制棒，最终获得光纤预制棒的直径为15mm，纤芯的直径为2.8mm。
62.实施例4
63.采用与实施例3相同的玻璃组成、制备模具以及操作步骤，改用具有与预制纤芯结构相匹配通孔结构的顶模2，并改变自然冷却时间和挤压速度，将包层玻璃8熔体倒入筒模3
中自然冷却275s后以1.5mm/s的挤压速度开始挤压，最终制得光纤预制棒的直径为15mm，纤芯的直径为2.4mm。
64.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
65.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
66.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种光纤预制棒的制备装置，其特征在于，包括挤压模具、升降台及支撑机构；所述挤压模具包括由上至下依次可拆卸连接的压杆、顶模、筒模和底模，所述顶模呈开口朝上的槽状结构，所述压杆沿竖直方向滑动设置在所述槽状结构中，且所述压杆的结构与所述槽状结构的内腔相匹配，所述槽状结构的槽底开设有通孔，所述筒模呈圆筒形结构，所述筒模的轴心正对所述通孔，所述筒模竖直固定在所述支撑机构上，所述筒模的底端内周壁上设有第一环形凸缘，所述升降台沿竖直方向可移动设置在所述底模下方，并支撑所述底模抵接且封堵在所述筒模的底端。2.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述槽状结构的内腔底部呈朝下逐渐缩小的锥形结构，所述通孔位于所述锥形结构的顶点。3.根据权利要求2所述的光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述通孔的结构与所需预制的纤芯结构相匹配。4.根据权利要求2或3所述的光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述顶模底端与所述筒模顶端之间具有相嵌合的凸台和凹槽。5.根据权利要求4所述的光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述支撑机构上设有支撑间隔，所述筒模的顶端外周壁上设有用于卡接在所述支撑间隔上的第二环形凸缘。6.根据权利要求5所述的光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述底模的顶端开设有与所述筒模底端相匹配的用于限位的凹槽，所述底模具有与所述筒模相连通的内腔，所述内腔呈上窄下宽的台阶状结构。7.根据权利要求6所述的光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述台阶状结构顶部的结构大于所述第一环形凸缘的内环结构。8.根据权利要求7所述的光纤预制棒的制备装置，其特征在于，所述台阶状结构的底部贯穿所述底模的底壁，所述升降台上设置有封堵所述台阶状结构底部的基板。9.一种光纤预制棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：准备：将筒模、底模和基板放入200-350℃的电炉内保温2h，将顶模和压杆放入400-600℃的电炉内保温2h；熔制：在熔融炉中同时熔制包层玻璃和纤芯玻璃；安装模具：将筒模、底模和基板从电炉中取出，调整升降台将其固定于支撑机构上；浇注包层玻璃熔体：从熔融炉中取出包层玻璃熔体，放置20-40s，将包层玻璃熔体倒入筒模中自然冷却100-600s，使包层玻璃处于外周凝固但轴心可流动的状态；浇注纤芯玻璃熔体：从熔融炉中取出纤芯玻璃熔体，放置20-40s，期间将顶模从电炉内取出并固定在筒模上，再将纤芯玻璃熔体倒入顶模内，随后将压杆从电炉内取出放置于纤芯玻璃熔体表面，然后调整升降台，并将底模拆除；挤压：将挤压模具和支撑机构转移到自动液压机上，启动液压机，挤压速度为0.5-5mm/s，通过压杆将纤芯玻璃熔体挤入外周凝固的包层玻璃中，并将轴心可流动的包层玻璃熔体顶出，随后关闭液压机，并将挤压模具转移到电炉内退火3小时后，随炉降至室温；取出成品：拆开模具，取出光纤预制棒。10.根据权利要求9所述的光纤预制棒的制备方法，其特征在于，在将底模拆除后，可回收底模内凝固的包层玻璃。

技术总结
本发明公开一种光纤预制棒的制备装置及其制备方法，包括挤压模具、升降台及支撑机构，挤压模具包括由上至下依次可拆卸连接的压杆、顶模、筒模和底模，顶模呈开口朝上的槽状结构，压杆沿竖直方向滑动设置在槽状结构中，且压杆的结构与槽状结构的内腔相匹配，槽状结构的槽底开设有通孔，筒模呈圆筒形结构，其轴心正对通孔，通过压杆对槽状结构中的纤芯玻璃熔体进行稳定挤压，使其通过槽状结构的底部通孔进入筒模的轴心处，并将筒模轴心处未凝固的包层玻璃熔体顶出，进而获得纤芯直径均匀性好、纤芯/包层比例可调范围广、界面损耗小的光纤预制棒，制备装置简单，操作简便，制备周期短，生产成本低。成本低。成本低。


技术研发人员：李兵朋 陶春燕 田颖 华有杰 徐时清 黄飞飞 张军杰 蔡沐之 叶仁广
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/5/25