一种低损耗光纤预制棒的制造方法技术

本发明专利技术一种低损耗光纤预制棒的制造方法涉及的是一种低损耗光纤预制棒的制造方法。一种低损耗光纤预制棒的制造方法，（1）用轴向气相沉积法制得芯层疏松体母材，（2）在石墨烧结炉中对疏松体母材进行脱羟和玻璃化处理，脱羟时烧结炉内通入Cl2和He；（3）将脱羟和玻璃化处理后玻璃棒用车床进行延伸至合适外径，制得预制棒的芯层部分；（4）以芯层为基础在其表面用外气相沉积法制得预制棒包层疏松体母材；（5）最后再对预制棒包层疏松体母材进行脱羟和玻璃化处理，包层疏松体母材的脱羟和玻璃化过程利用烧结炉不同温区同时进行，在2～5mm/min匀速向下移动通过烧结炉高温区，达到设定长度后即完成脱羟和玻璃化过程，制成一种低损耗光纤预制棒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是。该方法制造的光纤预制棒金属离子杂质的含量较低，光纤传输过程中的衰减较低。
技术介绍
近年来光纤的需求量逐年增加，但光纤的价格却持续处于低谷，这对于光纤成产企业造成很大的压力，要在这种微利甚至无利时代求得生存，制造低衰减的光纤成为企业发展的必由之路。中国专利技术专利CN103382085A提供了一种低损耗光纤的制造方法，该方法主要步骤如下:①通过设计确定纤芯的折射率；②用VAD工艺进行纤芯的沉积，对沉积好的疏松体依次进行烧结，脱水和玻璃化，再拉制到预定的直径；③把内包层安装到外包层中，封好一端的端面，再把纤芯安装到内包层中，对纤芯进行固定，即完成光纤预制棒的制造；④把组装好的光纤预制棒安装在拉丝塔上，然后把光纤预制棒送进石墨拉丝炉，加热所述石墨拉丝炉，光纤预制棒熔化抽成光纤光纤依次通过测径仪，冷却管，涂覆杯，UV固化，到达主牵引装置，即完成了整个光纤的制造。该方法主要从设备和生产方面进行优化来降低光纤损耗，但为从根本上解决预制棒制造过程中产生的衰减。中国专利技术专利CN1891649提供了一种低损耗光纤的制造方法，该方法是一种借助混合VAD/MCVD处理过程生产的改进的光纤，光纤的芯层用VAD法生产，而内包层有凹陷的折射率并用MCVD法生产，该方法也未从根本上解决VAD法制得疏松体母材后续脱羟和玻璃化过程产生的衰减。在预制棒制造过程中，轴向气相沉积法(VAD)已广泛应用。其基本原理是在一个密闭的沉积腔体内有若干喷灯通过化学反应生成二氧化硅粉末，生成的二氧化硅粉末在一个旋转上升的吊杆末端持续堆积，最终制成疏松体母材。在母材制造过程中，通常需在母材芯层掺杂Ge用于提高折射率。用VAD法制得的疏松体母材再在(:12氛围中进行脱羟处理，脱羟阶段温度一般在IlOOcC。脱羟结束后，母材再在He氛围中进行玻璃化处理让母材进一步加热并玻璃化，由此制得光纤预制棒的芯层部分，玻璃化阶段温度一般在1500°C。脱羟及玻璃化用的加热炉内部装有炉芯管用于隔绝空气，在加热炉中部装有加热体，疏松体母材通过吊杆悬挂在加热炉中上下移动完成脱羟和玻璃化过程。加热炉上方装有密封盖板，盖板可开合，便于母材的装卸。炉芯管材质一般选用耐高温、高纯度石英制作。制造过程中，炉芯管处于密封状态，内部通入氯气、氦气等气体完成母材的脱羟和玻璃化过程。由于加热炉的中部加热体工作后，加热炉内的气流是自下而上流动，为了避免对流故加热炉内气体从下方通入，排气装置位于加热炉上部，使炉芯管内气体流向与加热炉内气流保持一致。传统工艺中疏松体预制棒的脱轻和玻璃化过程是让疏松体母材从加热炉上方下降，以一定速度从上向下进行脱羟处理。脱羟结束后，疏松体母材上升至初始位置同时加热炉升温至玻璃化温度，待烧结炉温度达到玻璃化温度后，母材再次从上向下移动进行玻璃化处理。用此方法制造出预制棒的芯层部分，经延伸后再用OVD法在芯层外侧制造包层，由此可制成完整的光纤预制棒。用传统工艺制备出的光纤预制棒拉丝后的光纤，在信号的传输过程中衰减较大，研究表明影响光纤衰减的主要因素是光纤中的羟基和金属离子，故减少光纤的衰减可以从减少金属离子污染和提高疏松体母材的脱羟效果两方面进行。本专利技术通过对疏松体母材的脱羟和玻璃化方式进行改进，大幅度减少了金属离子对疏松体母材的污染，同时也保证了疏松体母材脱羟的均匀性提高了脱羟效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供，用轴向气相沉积法(VAD法)在沉积腔体中制得疏松体母材，经脱羟和玻璃化处理后制得预制棒芯层部分。在疏松体母材在烧结炉中进行脱羟过程时，母材从下向上移动通过烧结炉高温区进行脱羟过程，脱羟过程在氯气氛围中进行。待烧结炉温度升温至玻璃化温度后，母材再次从下向上移动通过烧结炉高温区进行玻璃化过程。本专利技术中母材进行脱羟和玻璃化过程时移动方向与加热炉内气体流量方向相同，都是从下向上移动(如图1)。本专利技术可制备出低损耗的光纤预制棒，从而可以大幅度的改善预制棒拉丝后光纤的在各波段的衰减，提高光纤的各项参数指标。是采取以下技术方案实现: 步骤如下: 1.用轴向气相沉积法(VAD法)制得芯层疏松体母材，在一个密闭的石英腔体内通过多个沉积喷灯经化学反应后生成二氧化硅粉末，生成的二氧化硅粉末在一个旋转上升的吊杆末端持续堆积，吊杆的移动速度一般在30?40mm/h，最终制成疏松体母材；沉积喷灯可设置4个。2.在石墨烧结炉中对疏松体母材进行脱羟和玻璃化处理，脱羟时烧结炉内通入CljP He，气体流量根据预制棒的参数进行调整，一般Cl 2流量在500?1500mL/min，He流量在10?15L/min，烧结炉脱羟温度为900?1200°C;脱羟时母材从下向上移动，移动速度在5?10mm/min，脱轻结束后母材下降至烧结炉底部，母材从下向上移动进行玻璃化处理，移动速度在4?8mm/min，玻璃化过程烧结炉内只通入He，玻化温度为1200?1500°C。3.将脱羟和玻璃化处理后玻璃棒用车床进行延伸至合适外径，制得预制棒的芯层部分，一般延伸后芯层外径在45?50mm ； 4.以芯层为基础在其表面用外气相沉积法(OVD法)制得预制棒包层疏松体母材，将上述延伸后芯棒两端分别对接把棒，对接后玻璃棒放置到可旋转的车床上，通过多个可沿轴向移动的沉积喷灯生成二氧化硅粉末，生成的二氧化硅粉末在该旋转的玻璃棒上不断沉积长大，达到设定重量或设定旋转回数后停止沉积，制得预制棒包层疏松体母材；沉积喷灯可设置4个。5.最后再对预制棒包层疏松体母材进行脱羟和玻璃化处理，包层疏松体母材的脱羟和玻璃化过程利用烧结炉不同温区同时进行，即母材按一定速度，一般在2?5mm/min匀速向下移动通过烧结炉高温区，烧结炉温度为1200?1500°C，移动过程中烧结炉内通入(:12和He，一般Cl 2流量在500?2000mL/min，He流量在10?25L/min，达到设定长度后即完成脱羟和玻璃化过程，制成一种低损耗光纤预制棒。烧结炉中炉芯管通常用高纯石英制成，但在高温环境下炉芯管内部的金属离子仍会挥发到烧结炉内，而且在高温环境下金属离子的热运动更加频繁，导致母材更容易被金属尚子污染。传统工艺中，母材在玻璃化过程中是从上向下移动的即母材的下部先完成玻璃化过程。而烧结炉内气流是从下而上的，故导致大部分金属离子也位于加热体的上部区域，使得母材上部处在金属离子氛围中的时间较长，这加剧了母材被金属离子污染几率。针对上述工艺存在的不足，本专利技术提供了一种可以减少母材被污染降低光纤传输衰减的方法，即母材在进行玻璃化过程是，母材从下向上移动通过加热区，由于通过加热体上部金属离子聚集区时母材已经完成玻璃化过程，故母材不会被金属离子污染。此外，由于炉芯管下方不断有洁净的气流从下向上流动，加热体上部的金属离子不会向下流动，母材下部未玻璃化的疏松体部分也难以被金属离子污染。另一方面，如果母材脱羟过程从上向下移动，而玻璃化过程从下向上移动，则会导致母材的下部先脱羟后玻璃化，而母材的上部后脱羟却先玻璃化，这会导致母材不同位置脱羟与玻璃化的间隔时间相差较多。而疏松体母材在脱羟结束后，起疏松体内部仍有较多的氯分子，而母材脱羟结束后烧结炉即开始升温至玻璃化温度，会导致母材上下部脱羟效果存在差异(如图3)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于：步骤如下：（1）用轴向气相沉积法制得芯层疏松体母材，在一个密闭的石英腔体内通过多个沉积喷灯经化学反应后生成二氧化硅粉末，生成的二氧化硅粉末在一个旋转上升的吊杆末端持续堆积，吊杆的移动速度一般在30～40mm/h，最终制成疏松体母材；（2）在石墨烧结炉中对疏松体母材进行脱羟和玻璃化处理，脱羟时烧结炉内通入Cl2和He，气体流量根据预制棒的参数进行调整， Cl2流量在500～1500mL/min，He流量在10～15L/min，脱羟时母材从下向上移动，移动速度在5～10mm/min，烧结炉脱羟温度为900～1200℃，脱羟结束后母材下降至烧结炉底部，母材从下向上移动进行玻璃化处理，移动速度在4～8mm/min，玻璃化过程烧结炉内只通入He，玻化温度为1200～1500℃； （3）将脱羟和玻璃化处理后玻璃棒用车床进行延伸至合适外径，制得预制棒的芯层部分，延伸后芯层外径在45～50mm；（4）以芯层为基础在其表面用外气相沉积法制得预制棒包层疏松体母材，将上述延伸后芯棒两端分别对接把棒，对接后玻璃棒放置到可旋转的车床上，通过多个可沿轴向移动的沉积喷灯生成二氧化硅粉末，生成的二氧化硅粉末在该旋转的玻璃棒上不断沉积长大，达到设定重量或设定旋转回数后停止沉积，制得预制棒包层疏松体母材；（5）最后再对预制棒包层疏松体母材进行脱羟和玻璃化处理，包层疏松体母材的脱羟和玻璃化过程利用烧结炉不同温区同时进行，即母材按一定速度，在2～5mm/min匀速向下移动通过烧结炉高温区，烧结炉温度为1200～1500℃，移动过程中烧结炉内通入Cl2和He， Cl2流量在500～2000mL/min，He流量在10～25L/min，完成脱羟和玻璃化过程后，制成低损耗光纤预制棒。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，沈一春，陈京京，
申请(专利权)人：中天科技精密材料有限公司，江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32