Способ сварки оптических стеклянных волокон

ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ,И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Специальное конструкторсгическое бюро прецизионногония "Вектор"(56) Е 1 естгоп 1.епегз. 1981,17, М813.6,Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи, в частности к способам неразъемного соединения оптических волокон (ОВ) путем из сварки.Известны способы сварки ОВ в пламени хлор-водородной горелки с добавлением кислорода, обеспечивающие высокую прочность сварных соединений,Недостатком данного способа являются технологическая сложность по сравнению с. электродуговой сваркой, возможность деформации ОВ в потоке горящего газа и большая длина нагреваемого участка и, как следствие, более высокие потери в соединении ОВ, а также относительная сложность управления режимом нагрева и конструктивная сложность самой газовой горелки.Известен также способ сварки, при котором концы ОВ плавно нагреваются и плавно охлаждаются в поле электрического(54) СПОСОБ СВАРКИ ОПТИЧЕСКИХ СТЕКЛЯННЫХ ВОЛОКОН(57) Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи, в частности к способам неразьемного соединения оптических волокон путем их сварки. С целью повышения прочности соединения стеклянных оптических волокон их сварка производится в зоне электрической дуги, мощность и размер сечения которой непрерывно уменьшаются за счет одновременного перемещения электродов вдоль их осей навстречу друг другу в период горения разряда, что позволяет исключить поверхностную кристаллизацию и снизить величину термических напряжений в месте сварки ОВ. 1 ил. разряда путем перемещения блока электро- ъ дов перпендикулярно оси ОВ со скоростью 0,6 мм/с в течение 2 с.Этот способ позволяет исключить возникновения термических напряжений в месте соединения ОВ, но не исключает по- С верхностной кристаллизации ОВ при их на- Фь греве, требует очень тщательной очистки ф концов ОВ от загрязнения перед сваркой.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению являет-, д ся способ сварки ОВ, включающий, одновременный нагрев в поле электрического разряда концов ОВ до температуры размягчения стекла, и сдвиг одного из ОВ с последующим охлаждением ОВ в поле электрического разряда.Нагрев ведется в две стадии - плавный нагрев ОВ до температуры размягчения стекла продолжительностью менее 2 с(4 и 5) сближают навстречу друг другу вдоль их осей в течение всего времени горения разряда и осуществляют одновременный сдвиг конца ОВ 1.При непрерывном сближении электродов 4, 5 и постоянной величине тока электрического разряда в период его горения(сварки ОВ) происходит непрерывноеуменьшение зоны нагрева б ОВ 1,2 и плавное снижение мощности разряда, обусловленноесамопроизвольным падением напряжения наэлектродах, за счет чего температурная область кристаллизации постоянно перемещается вдоль осей свариваемых ОВ к месту их стыкаи время воздействия (кристаллиза 50(предварительное оплавление) и выдержка при этой температуре продолжительностью менее 3 с с одновременным сдвигом одного из ОВ (сварка) - и охлаждение концов ОВ продолжительностью менее 2 с отжиг) осу ществляется путем изменения тока (мощности) электрического разряда с помощью электрической схемы устройства сварки.Недостатком известного способа является относительно высокое повышение 10 прочности места сварки ОВ за счет отжига, так как время выдержки ОВ при температуре размягчения стекла достаточно для прохождения процесса поверхностной кристаллизации, резко снижающей 15 прочность сваренных ОВ, а также требует очень тщательной очистки концов ОВ от загрязнения перед сваркой и сложной электрической схемы устройства сварки.Цель изобретения - повышение прочно сти места сварки стеклянных оптических волокон.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки оптических волокон, включающему одновременный нагрев 25 в поле электрического разряда концов ОВ до температуры размягчения стекла и сдвиг одного из ОВ с последующим охлаждением ОВ в поле электрического разряда, в момент включения электрического разряда осуще ствляют перемещение электродов навстречу друг к другу вдоль их осей до момента окончания горения электрического разряда.На чертеже последосател ьно изображены операции способа сварки ОВ. 35Предлагаемый способ сварки оптических волокон реализован следующим образом.Подготовленные концы 1 и 2 ОВ (например, ОВ кварцевые) Фиксируют в зажимах 40 устройства сварки, юстируют и нагревают их в поле электрического разряда 3, возникающего между двумя электродами 4 и 5) до температуры размягчения стекла =1830 С; С момента включения разряда электроды 45 ции) этой температурной области на каждую из точек поверхности ОВ становится недостаточным (практически равным нулю) для протекания процесса кристаллизации. За счет падения мощности разряда происходит плавное охлаждение сваренных концов ОВ, за счет чего уменьшается величина термических напряжений в месте сварки ОВ.Обязательным условием реализации предлагаемого способа является то, что начало и окончание горения электрического разряда должны происходить только в период сближения электродов.Скорость сближения электродов в момент горения разряда должна быть такой, чтобы время нагрева было достаточно для полного проплавления концов ОВ (1-3 с). Например, если время сварки ОВ составляет 3 с при начальном и конечном зазорах между электродами 2 и 0,5 мм соответственно, что скорость сближения электродов должна быть не более 0,5 ммlс. При этом величина тока разряда постоянна и для кварцевых ОВ составляет13 мА,Снижение прочности ОВ в месте сварки обусловлено возникновением термических напряжений и поверхностной кристаллизации. При этом снижение прочности ОВ за счет возникновения термических напряжений после сварки незначительно из-за малых размеров ОВ, Основной причиной снижения прочности ОВ при их сварке является поверхностная кристаллизация, Кристаллы являются источниками концентрации механических напряжений на поверхности подвергнутого нагреву участка ОВ. Снижение прочности места сварки ОВ с увеличением длительности нагрева связано с ростом кристаллов. Скорость роста кристаллов максимальна в определенной области температур, например, для ОВ из кварца1500 С, поэтому сваренные ОВ при растяжении рвутся в точках воздействия этих температур.При непрерывно уменьшающемся зазоре между электродами при их сближении местоположение температурной области кристаллизации в период горения электрического разряда различно. Использование предлагаемого способа сварки ОВ позволяет повысить прочность места сварки ОВ и может достичь прочности целого ОВ до сварки. Формула изобретения Способ сварки оптических стеклянных волокон, включающий нагрев в зоне электрической дуги концов оптических волокон до температуры размягчения стекла и сдвиг одного из оптических волокон с последую-. щим охлаждением их в поле электрическогоаказ 771 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 разряда; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения прочности места сварки,с. момента возникновения электрической .дуги осуществляют перемещение злектродов друг к другу вдоль их осей до моментаокончания горения электрической дуги, причем окончание сближения электродов и горения электрической дуги совпадают,