本发明专利技术提供了一种VAD反应腔体内环境气流的控制装置，包括沉积腔体、包灯、芯灯、伸入沉积腔体的引杆、以及沉积腔体内带有过孔的隔板、以及与外部包层沉积腔抽风系统连接的上抽风口、以及与外部芯层沉积腔抽风系统连接的下抽风口、以及沉积腔体内穿过隔板过孔的靶棒；靶棒通过引杆实现升降和旋转；隔板将沉积腔体分隔成上部的包层沉积腔和下部的芯层沉积腔；包灯和上抽风口对应处于包层沉积腔内的靶棒部分设置；芯灯和下抽风口对应处于芯层沉积腔内的靶棒部分设置。本发明专利技术能够减少甚至隔离芯层和包层火焰之间的相互干扰，实现芯层和包层独立沉积，芯层沉积腔和包层沉积腔各自抽风的独立也使得沉积环境气流得到更有效的控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤预制棒研发和制造
，尤其是涉及一种VAD反应腔体内环境气流的控制装置及其应用。
技术介绍
VAD (气相轴向沉积)工艺是一种制备光纤预制棒的重要方法之一，它的主要特点是光纤预制棒的轴向生长。从喷灯喷出的卤化物原料通过水解反应氧化成微小颗粒(S12或GeO2)，芯层和包层微粒同时沿轴向沉积于旋转的石英玻璃革El棒的一端，并最终沉积成一根圆柱形状的疏松体(soot)。随后将该疏松体在线或单独脱水并烧结为透明的玻璃棒。当前，VAD主要用于制备预制棒的芯棒soot。在沉积的过程中一般采用的是一个包层喷灯和一个芯层喷灯，通过对两个喷灯之间的距离、仰角以及抽风装置的位置进行一定程度的调整，使得包灯火焰和芯灯火焰成一个相对稳定的格局，通过化学气相沉积将GeOjP S12颗粒同时沉积至目标靶棒，逐渐形成一根圆柱形状的疏松体。在整个过程中，对喷灯的位置、抽风装置的切合度都有非常高的要求，一旦某项工艺参数出现偏差即会对沉积速率、收集效率以及整个S00t的尺寸以及烧结后的芯棒的折射率稳定性产生较大影响。就VAD工艺来讲，沉积速率直接决定了生产效率；收集效率直接决定了产品的成本；S00t尺寸及芯棒的折射率稳定性直接决定产品的合格率。当前的VAD沉积系统存在一些不足之处。比如:在整个VAD沉积的过程中，首要做的是保证soot的形状，如果沉积时soot底端不能维持理想的形状，一般情况下沉积出的soot烧结后的芯棒的折射率剖面不会满足要求。而soot的底端形状控制与芯灯火焰和包灯火焰的形状与格局非常有关，不仅要考虑到两个喷灯与靶棒之间的布局，还需考虑芯灯和喷灯之间的相互影响，使其位置处于一个比较切合的状态。因此校准整个系统、特别是喷灯位置是一个非常复杂且耗时的工艺活动。如果能够实现芯包沉积分离，使得芯灯火焰和包灯火焰之间不再引入气流、原料以及火焰混合带来的一些难以控制的因数，那么，在芯灯和包灯的位置调整时只需要考虑各自针对靶棒之间的校准，从而使得每次的调校变得非常容易。而且在沉积过程中，芯灯和包灯将彼此独立完成芯层和包层的沉积，使得soot形状的可塑性更强，更容易达到理想状态。其次，在沉积过程中，soot尺寸的稳定性极为重要，尺寸的不稳定将直接影响芯棒的质量，例如对烧结后芯棒D/d参数(包层和芯层的直径比)的影响，该影响还将会对后续工序产生连锁的不利因数。如果后续采用RIC工艺，则会提高套管的成本；如果采用OVD做外包，则对OVD沉积工艺稳定性会造成不利因素。对于现有的VAD系统，在沉积过程中，由于两个喷灯之间存在相互影响，使得包灯火焰会影响到芯层沉积的尺寸、密度，而当芯层沉积受到影响时，会反过来影响包层的沉积。如果芯层的沉积完全由芯灯在一个单独腔体内实现，那么芯层的尺寸将会变得更好控制、更稳定，从而包层沉积也会变得相对稳定，并最终实现更加稳定的soot尺寸控制。再者，沉积速率直接决定了 VAD工艺的生产效率。在VAD工艺中，沉积速率直接由芯灯来决定，但同时会受到包灯的影响。现有的沉积系统，由于芯层和包层在一个腔体内，在沉积过程中，在同样的原辅材料供应前提下，需要提高沉积速率，那么在很大程度上受到与包灯位置、包灯火焰的制约。还有，抽风系统对整个沉积过程中的影响也不容忽视，抽风负压的大小，对预制棒的尺寸、沉积效率，收集率都有较大的影响，而传统的VAD腔体中，抽风口是同时抽取芯灯和包灯产生的烟尘，并对同时对两者火焰产生影响，而实际上包灯的火焰气流要远大于芯灯，因此，为了满足包层沉积的抽风需求，比较使得整体的抽风保持在一个较强的位置，这在某种程度上对芯灯火焰的形状和稳定性会造成较大影响，从而限制了芯层沉积的速率和效率。另外，VAD在进行芯棒沉积的过程中，芯层沉积是否稳定直接影响到烧结后芯棒的折射率分布，这个主要由芯层沉积过程中GeO2的沉积效果决定，因此如何避开包灯火焰气流对芯灯的影响，并在同时抵消包灯火焰中产生的S12微粒对芯层掺Ge浓度的影响，对能否使得芯棒折射率剖面稳定，并且更易于设计是非常重要的。综上所述可知，在整个VAD预制棒芯棒soot的沉积过程中，由于芯棒的特殊结构，一般包层喷灯的气流量要远大于芯层喷灯的气流量，而且反应腔体内包层区域的层流气流也比较大，同时包层喷灯对抽风的要求也会较高。这些都会对流量较小的芯层火焰产生扰动，从而影响芯层的沉积速率、沉积效率和折射率分布，进而影响稳定的生产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种VAD反应腔体内环境气流的控制装置及其应用，能够减少甚至隔离芯层和包层火焰之间的相互干扰，同时通过对抽风的独立控制，进一步提供更精确的芯层和包层沉积控制，实现芯层和包层独立沉积，芯层沉积腔和包层沉积腔各自抽风的独立也使得沉积环境气流得到更有效的控制，提高芯层沉积速率和稳定性，而对包层沉积过程中沉积效率的调节时，也减少了对芯层的影响，折射率分布将变得更容易控制。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的:一种VAD反应腔体内环境气流的控制装置，包括沉积腔体、包灯、芯灯、伸入沉积腔体的引杆、以及沉积腔体内带有过孔的隔板、以及与外部包层沉积腔抽风系统连接的上抽风口、以及与外部芯层沉积腔抽风系统连接的下抽风口、以及沉积腔体内穿过隔板过孔的靶棒；所述靶棒固定在引杆上，通过引杆实现升降和旋转；所述隔板将沉积腔体分隔成上部的包层沉积腔和下部的芯层沉积腔；所述包灯和所述上抽风口对应处于所述包层沉积腔内的靶棒部分设置；所述芯灯和所述下抽风口对应处于所述芯层沉积腔内的靶棒部分设置。进一步的，所述过孔为圆孔。进一步的，所述隔板为钛板。进一步的，所述上抽风口与所述包灯相对的设置在所述沉积腔体的两侧。进一步的，所述下抽风口与所述芯灯相对的设置在所述沉积腔体的两侧。应用上述的VAD反应腔体内环境气流的控制装置对靶棒进行气相轴向沉积的方法，包括如下步骤:①在保证沉积腔体密封的情况下，用芯灯和包灯先对靶棒进行预热；②分别对芯灯和包灯进行工艺调整；③分别控制与上抽风口连接的包层沉积腔抽风系统、以及与下抽风口连接的芯层沉积腔抽风系统，使芯层沉积腔和包层沉积腔内的气流都达到稳定状态；④控制引杆使旋转、上升，使靶棒芯层沉积完成的部分进入包层沉积腔进行包层沉积。进一步的，步骤②中对芯灯的工艺调整包括对芯灯角度和坐标位置的调整。进一步的，步骤②中对包灯的工艺调整包括对包灯角度、坐标位置和气体流量的调整。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势:1)通过芯灯、包灯的分离，提高了整体系统的可调性、可控制性，降低了包灯与芯灯之间的相互影响，使得疏松体尺寸、沉积速率、沉积效率等沉积工艺参数更加稳定可控，并且为后续的提升发展提供了更大的空间。2)芯灯、包灯分离设置，降低了包灯对芯灯的影响，使得芯棒的折射率剖面更加的稳定，使得折射率剖面设计上也较之前更加容易。【附图说明】构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1为本专利技术的结构示意图。附图标记说明:1-沉积腔体，2-引杆，3_革E棒，4_疏松体包层，5_疏松体芯层，6-隔板，7_芯灯，8-包灯，9_上抽风口，10-下抽风口，11-包层沉积腔，12-芯层沉积腔，13-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种VAD反应腔体内环境气流的控制装置，其特征在于：包括沉积腔体、包灯、芯灯、伸入沉积腔体的引杆、以及沉积腔体内带有过孔的隔板、以及与外部包层沉积腔抽风系统连接的上抽风口、以及与外部芯层沉积腔抽风系统连接的下抽风口、以及沉积腔体内穿过隔板过孔的靶棒；所述靶棒固定在引杆上，通过引杆实现升降和旋转；所述隔板将沉积腔体分隔成上部的包层沉积腔和下部的芯层沉积腔；所述包灯和所述上抽风口对应处于所述包层沉积腔内的靶棒部分设置；所述芯灯和所述下抽风口对应处于所述芯层沉积腔内的靶棒部分设置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈小平，满小忠，向德成，钱昆，陈坤，徐震玥，沈国峰，
申请(专利权)人：江苏通鼎光棒有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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