用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置的制作方法

专利名称：用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置。
背景技术：
光纤熔融拉伸技术是制作熔锥型光纤耦合器和偏振器的关键技术，熔融拉伸的质量直接决定耦合器和偏振器的性能。执行光纤熔融拉伸时，通过在光纤周围产生局部高热量使光纤局部熔化，并对光纤施加拉力实现光纤拉伸。由于光纤直径在微米量级，要求在熔融拉伸时周围热量分布均勻可控，不易受外界环境干扰。目前常用的加热方式为氢氧焰加热，氢氧焰加热的方式难以保证精度，并且不宜在对防爆要求苛刻的环境中使用。

发明内容
本发明的目的是为了解决现有氢氧焰加热的方式难以保证精度，并且不宜在对防爆要求苛刻的环境中使用的问题，提供一种用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置。用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，它包括右电极座、左电极座、右电极、左电极、电弧通道、石英中间立板和高压电源，右电极座位于石英中间立板的右侧，左电极座位于石英中间立板的左侧，且左电极座与右电极座相对于石英中间立板对称分布，右电极竖直放置在右电极座内，左电极竖直放置在左电极座内，石英中间立板顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道，右电极的上端与电弧通道的右端相邻设置，左电极的上端与电弧通道的左端相邻设置，右电极、左电极分别连接在高压电源的两个输出端。具体工作过程是将引弧器置于高压电弧通道内，开启高压电源，通过瞬时高压点燃电弧，将引弧器移开，电弧保持，即可用于光纤熔融拉伸，维持电弧的电压可以连续调整， 用电压值对应电弧的温度的特点，通过将电压保持在稳定的值的区间，从而保证了电弧产生的温度的精度；由于避免了使用易燃、易爆的氢气和氧气，因此满足了对易燃、易爆有要求的场合的使用要求；它还具有电弧稳定性好、结构紧凑的特点，满足光纤熔融拉伸工艺要求。


图1为本发明装置结构示意图，图2为本发明的电极结构示意图，图3为本发明装置的实施方式二立体结构示意图，图4为本发明引弧器结构示意图，图5为本发明高压电源的组成和结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式包括右电极座1、左电极座9、右电极3、左电极8、电弧通道4、石英中间立板5和高压电源21，右电极座1位于石英中间立板5的右侧，左电极座9位于石英中间立板5的左侧，且左电极座9与右电极座1相对于石英中间立板5对称分布，右电极3竖直放置在右电极座1内，左电极8竖直放置在左电极座9内，石英中间立板5顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道4，右电极3的上端与电弧通道4的右端相邻设置，左电极8的上端与电弧通道4的左端相邻设置，右电极3、左电极 8分别连接在高压电源21的两个输出端。
具体实施方式
二 结合图1、图3说明本实施方式，本实施方式与实施方式一不同的是它还包括石英前立板6和石英后立板2，石英前立板6用螺钉固定在石英中间立板5的前面，石英后立板2用螺钉固定在石英中间立板5的后面，且三者呈工字型连接。其它组成和连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式
三结合图5说明本实施方式，本实施方式的高压电源21包括220V 交流电源、整流滤波模块12、调压模块13、逆变模块14和升压变压器15，220V交流电源连接在整流滤波模块12的输入端，整流滤波模块12的输出端连接在调压模块13的输入端， 调压模块13的输出端连接在逆变模块14的输入端，逆变模块14的输出端连接在升压变压器15的输入端，升压变压器15的两个电压输出端分别对应连接左电极8和右电极3。其它组成和连接关系与实施方式一相同。在高压电弧产生上，整流滤波模块12将220V交流电整流为直流电，调压模块13 采用Buck降压斩波变换器对直流电进行调压，得到0 300V可调的直流电，逆变模块14 采用半桥变换器对该直流电进行逆变，得到峰值0 300V可调、频率20 35kHz可调的高频交流方波，最后利用升压变压器15得到峰值0 12kV可调的高频高压交流方波，输出高频高压交流的幅值和频率独立可调，分别由调压模块和逆变模块调节。
具体实施方式
四结合图5说明本实施方式，本实施方式与实施方式三不同的是高压电源21还包括电压调节器17、电流调节器19、电压检测模块16、电流检测模块18和控制器20，调压模块13的检测输出端连接在电压检测模块16的输入端，电压检测模块16的输出端连接在电压调节器17的输入端，电压调节器17的输出端连接在控制器20的一个输入端，升压变压器15的检测输出端连接在电流检测模块18的输入端，电流检测模块18的输出端连接在电流调节器19的输入端，电流调节器19的输出端连接在控制器20的另一个输入端，控制器20的一个输出端连接在调压模块13的控制输入端，控制器20的另一个输出端连接在逆变模块14的控制输入端。其它组成和连接关系与实施方式一相同。通过对调压模块13输出电压进行检测，并采用电压调节器17可实现恒压控制，稳定输出高压交流电压幅值，保证引弧成功。通过对升压变压器15进行电流检测，并采用电流调节器19可实现恒流控制，保证电弧电流的稳定。控制器20实现恒压与恒流控制之间的切换，以及对高频高压交流幅值与频率的控制。引弧时，高压电源开始处于空载状态，在引弧之后，进入带载状态，而由于高压变压器分布参数的影响，处于空载状态时电源输出的电流往往要超过带载时的工作电流，因此在手动引弧前后，电源在很短的时间内状态变化很大，采用电压闭环控制保证引弧成功； 引弧完成后采用电流闭环控制保证电弧电流稳定，适合熔锥型光纤耦合器和偏振器制作需要。
具体实施方式
五结合图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一不同的是右电极3和左电极8的上端采用球状凸体。其它组成和连接关系与实施方式一相同。右电极3和左电极8的上端采用钨铈材料的球状凸体，具有容易加工、不易磨损的特点，能保证长期使用的稳定性。
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两支电极竖直放置于电极座内，在电弧通道两端对称分布，使电极组件结构极为紧凑。电极在电极座内高度可调，容易满足光纤熔融拉伸工艺要求。导线从电极座内引出， 容易装配，方便拆卸。
具体实施方式
六结合图4说明本实施方式，本实施方式与实施方式一不同的是它还包括引弧器，引弧器包括引弧头10和引弧手柄11，不锈钢的引弧头10的一部分嵌入圆柱体的聚四氟乙烯的引弧手柄11前端部的中心。其它组成和连接关系与实施方式一相同。不锈钢的引弧头10具有良好的导电性，引弧手柄材料采用聚四氟乙烯，具有良好的绝缘性。
权利要求
1.用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，其特征是它包括右电极座(1)、左电极座 (9)、右电极(3)、左电极(8)、电弧通道G)、石英中间立板(5)和高压电源(21)，右电极座 ⑴位于石英中间立板(5)的右侧，左电极座(9)位于石英中间立板(5)的左侧，且左电极座(9)与右电极座(1)相对于石英中间立板( 对称分布，右电极C3)竖直放置在右电极座(1)内，左电极(8)竖直放置在左电极座(9)内，石英中间立板(5)顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道G)，右电极(3)的上端与电弧通道的右端相邻设置，左电极(8)的上端与电弧通道(4)的左端相邻设置，右电极(3)、左电极(8)分别连接在高压电源的两个输出端。
2.根据权利要求1所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，其特征在于它还包括石英前立板(6)和石英后立板O)，石英前立板(6)用螺钉固定在石英中间立板(5)的前面，石英后立板( 用螺钉固定在石英中间立板(5)的后面，且三者呈工字型连接。
3.根据权利要求1所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，其特征在于高压电源 (21)包括220V交流电源、整流滤波模块(12)、调压模块(13)、逆变模块(14)和升压变压器(15)，220V交流电源连接在整流滤波模块(1 的输入端，整流滤波模块(1 的输出端连接在调压模块(1 的输入端，调压模块(13)的输出端连接在逆变模块(14)的输入端， 逆变模块(14)的输出端连接在升压变压器(1 的输入端，升压变压器(1 的两个电压输出端分别对应连接左电极(8)和右电极(3)。
4.根据权利要求3所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，其特征在于高压电源 (21)还包括电压调节器(17)、电流调节器(19)、电压检测模块(16)、电流检测模块(18)和控制器(20)，调压模块(1 的检测输出端连接在电压检测模块(16)的输入端，电压检测模块(16)的输出端连接在电压调节器(17)的输入端，电压调节器(17)的输出端连接在控制器00)的一个输入端，升压变压器(1 的检测输出端连接在电流检测模块(18)的输入端，电流检测模块(18)的输出端连接在电流调节器(19)的输入端，电流调节器(19)的输出端连接在控制器OO)的另一个输入端，控制器OO)的一个输出端连接在调压模块(13) 的控制输入端，控制器OO)的另一个输出端连接在逆变模块(14)的控制输入端。
5.根据权利要求1或2所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，其特征在于右电极(3)和左电极(8)的上端采用球状凸体。
6.根据权利要求1或3所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，其特征在于它还包括引弧器，引弧器包括引弧头(10)和引弧手柄(11)，不锈钢的引弧头(10)的一部分嵌入圆柱体的聚四氟乙烯的引弧手柄(11)前端部的中心。
全文摘要
用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，涉及用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置，解决了现有氢氧焰加热的方式难以保证精度，并且不宜在对防爆要求苛刻的环境中使用的问题，它包括右电极座、左电极座、右电极、左电极、电弧通道、石英中间立板和高压电源，右电极座位于石英中间立板的右侧，左电极座位于石英中间立板的左侧，且左电极座与右电极座相对于石英中间立板对称分布，右电极竖直放置在右电极座内，左电极竖直放置在左电极座内，石英中间立板顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道，右电极的上端与电弧通道的右端相邻设置，左电极的上端与电弧通道的左端相邻设置，右电极、左电极分别连接在高压电源的两个输出端，用于光纤熔融拉伸。
文档编号G02B6/255GK102169208SQ20111010123
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者孙立宁, 杨威, 王乐锋, 荣伟彬, 郑晴 申请人:哈尔滨工业大学