本发明专利技术涉及一种大尺寸低水峰光纤预制棒的制造方法。它包括以下步骤：（１）制造２．０≤ｂ／ａ值≤３．８、２．５≤ｃ／ａ值≤６的芯棒；（２）将一段或多段芯棒插入小套管内，在拉伸塔上先用含氟的气体和辅助气体将芯棒外表面和小套管内表面进行腐蚀，然后将其熔缩到一起，得到组合芯棒；（３）将组合芯棒表面用ＨＦ酸腐蚀，腐蚀量按腐蚀深度计，要求不小于０．０５ｍｍ，清洗干燥后，将一段或多段组合芯棒插入大套管中，组合成可供拉丝的大尺寸低水峰光纤预制棒。本发明专利技术具有生产工艺简单、生产成本低的优点，它非常适合大规模生产大尺寸低水峰光纤预制棒。
Method for manufacturing large size and low water peak optical fiber preform
The invention relates to a method for manufacturing a large-size low water peak fiber preform. It includes the following steps: (1) 2 = B / a = 3.8, 2.5 = C / a value is less than or equal to 6 of the mandrel; (2) to one or more sections of the mandrel is inserted into the small sleeve in the tower to tensile with a fluoride gas and auxiliary gas corrosion of the outer surface and the mandrel small casing inner surface, and then melting together, get the combination rod; (3) the mandrel surface with HF acid corrosion, corrosion according to the corrosion depth, not less than 0.05mm, cleaning and drying, the combination of one or more sections of mandrel is inserted in the casing, combined into a large size and low water the peak of optical fiber preform for wire drawing. The invention has the advantages of simple production process and low production cost, and is very suitable for large-scale production of large size and low water peak fiber preform.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光纤预制棒的制造方法，具体地说是。
技术介绍
在光纤传输中由于羟基(OH)在1360nm～1460nm范围内吸收峰(被称为水峰)的存在，限制了光纤在该窗口的使用。因此为了使光纤在全波段范围内，就必须消除该波段的水峰影向，这样的光纤一般称为“低水峰光纤”或“无水峰光纤”。自1998年低水峰光纤面世后，各大光纤制造商纷纷进行研究低水峰光纤的制造技术。随着水峰的降低，各大公司对低水峰光纤性能不断进行优化的同时，也在竭力降低光纤成本，以期在激烈的市场竞争中获得更大的主动权。大尺寸光纤预制棒，单根预制棒的拉丝可达上千公里，大大提高了生产效率，是目前能降低光纤成本较为有效方法。光纤预制棒制造工艺一般都采用二步法，即先制造芯棒，然后在芯棒外采用不同的技术制造外包层。典型的芯棒制造方法有以下四种改进的化学汽相沉积法(MCVD)、等离子体增强化学汽相沉积法(PCVD)、管外汽相沉积法(OVD)和轴向汽相沉积法(VAD)。外包层制造技术主要有套管法、外沉积法和等离子体喷涂法。其中套管法是将芯棒插入石英玻璃套管中组成光纤预制棒。由于套管可采用OVD方法制造，其脱水技术已经很成熟，且可制造大尺寸的套管，套管法是目前制造大尺寸低水峰光纤预制棒较好的方法。因而对于大尺寸低水峰光纤预制棒的制造，其关键技术在于芯棒的设计与制造。在制造大尺寸套管(直径120毫米～200毫米，长2～3米)时，为了能承受较大的重量，靶棒尺寸不能过小，因而大尺寸套管的内径由此受到一定的限制，一般都大于45毫米，为了保证光纤具有好的几何，如芯圆度和芯包同心度，要求芯棒和套管间的间隙不要太大，对于管内沉积法(MCVD和PCVD)，受衬管尺寸的限制，无法直接制造大外径光纤预制棒的芯棒；对于管外沉积法(VAD和OVD)法，虽然不受衬管的限制，但直接制造大外径的芯棒，成本较高，无法体现采用套管技术制造大尺寸预制棒的优势。为了解决这个问题，可以在芯棒和套管之间增加一个间隙套管，连同芯棒和套管组装到一起后再拉丝。美国专利6460378B1介绍了这种方法。但是，这种将间隙套管同芯棒和套管组装到一起后直接拉丝的方法使工艺趋于复杂，且新增加了一个界面，使界面的清洗和干燥变得更加严格，对光纤的强度和水峰往往产生不利的影响，同时造成生产成本比较高。另一解决方法采用芯棒“压缩”工艺来增大芯棒的尺寸。所谓压缩工艺是对在较高温度下(一般要大于2000℃)沿芯棒轴向方向施加机械力压缩，从而获得较大直径的芯棒。欧洲专利EP 1156018 A1和美国专利US 6,553,790 B1公开了这样的一种工艺，对芯棒加热使之软化，然后施加拉伸力或压力以获得不同直径的芯棒。中国专利技术专利申请03124114.X公开了类似的技术，根据预制棒的直径分布调整拉伸力或压缩力，以改善预制棒直径的均匀性。中国专利技术专利申请200310102706.0介绍了在MCVD熔缩后，沿纵轴方向压缩芯棒，制得长度短但直径更大的芯棒，然后把这样的芯棒置于套管中拉丝。但这些方法，都是对芯棒进行处理，处理过程中，热源(氢氧焰、电加热炉和等离子体)难免会引起一些杂质(如OH和金属杂质)污染，由于芯棒外表面离芯子很近，杂质极易扩散到芯层，从而引起光纤衰减的增加。对于大尺寸预制棒的概念，不是仅仅指外径要达到多少，还要求预制棒具有一定的长度，强调的是单根预制棒的可拉光纤长度(一般要大于1000公里)，而对于如何增加芯棒的长度，上述专利都没有给出好的解决方法。现有增加芯棒长度的方法一般是通过加热的方法将短芯棒直接接起来。实验表明，将短芯棒直接接起来，无论采用何种热源，如等离子焰作为热源，接头附近光纤的水峰均会增加，大大影响低水峰光纤的产出效率。为方便介绍本
技术实现思路
，定义部分术语芯棒含有芯层和部分包层的预制件。CSA横截面积，单位为mm2。小套管符合一定几何要求的小CSA高纯石英玻璃管。大套管符合一定几何要求的大CSA高纯石英玻璃管。Rod stop支撑芯棒以使芯棒在小套管内不发生相对移动的石英玻璃棒。组合芯棒芯棒和小套管熔缩到一起后所形成的预制件。RIT工艺将芯棒插入套管中组成光纤预制棒。RIC工艺将组合芯棒插入大套管中所组成的大尺寸光纤预制棒。b/a值定义为在管内沉积的下陷包层直径与芯层直径的比值。c/a值定义为芯棒直径与芯层直径的比值。d/a值定义为组合芯棒直径与芯层直径的比值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，由此方法可以大规模生产低成本、低水峰的光纤。本专利技术的技术方案是这样实现的(1)首先制备芯棒，芯棒可以采用任一工艺所制得，通常为改进的化学汽相沉积法(MCVD)、管外化学汽相沉积法(OVD)、轴向汽相沉积法(VAD)和等离子体增强化学气相沉积法(PCVD)芯棒，要求芯棒的2.0≤b/a值≤3.8、2.5≤c/a值≤6，采用高纯石英玻璃管作为套管。(2)组合芯棒的制备，将一段或多段芯棒插入小套管内，在拉伸塔上先用含氟的气体(如Freon C2F6和SF6等)和辅助气体(如O2，He)将芯棒外表面和小套管内表面进行腐蚀，然后将其熔缩到一起，同时还可以对其进行压缩，得到组合芯棒。(其截面如图1所示)。(3)、光纤预制棒的制备，将组合芯棒表面用HF酸腐蚀，腐蚀量按腐蚀深度计，要求不小于0.05mm，清洗干燥后，将多段组合芯棒插入大套管中，组合成可供拉丝的大尺寸低水峰光纤预制棒。本专利技术所涉及的组合芯棒制造工艺和设备如图2和图3所示，首先选用高纯石英小套管5并接上延长管2，由于小套管与芯棒芯层很近，因此需要选用羟基含量较低的石英材料，一般要求羟基含量小于1000ppb，进一步的要求小于100ppb，更进一步的要求小于10ppb，小套管的尺寸是要确保组合芯棒满足4.3≤d/a值≤8，，让芯层远离大套管以消除大套管及大套管和组合芯棒界面对光纤衰减尤其是水峰的影响。延长的小套管经清洗干燥后，连同经清洗干燥后的一段或多段芯棒4、Rod stop3和堵头1组装到一起(如图2所示)；将该组合棒安装到如图3所示的拉伸塔上，拉伸塔主要由塔架9、旋转的夹头11和可上下移动的支架8、可上下移动的电加热炉10、供气体系统6和压力控制系统7等组成。将组合棒安装到拉伸塔上后，接上供气系统和压力控制系统，先检查密封性能，确认密封没有问题后，将电加热炉升温，并开始通含氟的气体和辅助气体(如O2，He)，加热炉的温度一般在1600-2200℃，速度为40-60mm/min，管内压力-100pa至+100pa即可，腐蚀量主要取决于气体流量、电加热炉温度和速度及腐蚀趟数。腐蚀量按腐蚀深度计，要求不小于20u。腐蚀完后，用辅助气体冲刷1-2趟，然后将芯棒和小套管熔缩到一起，熔缩时炉子的移动方向为从上至下。含氟的气体(如Freon C2F6和SF6等)的水含量要求小于1000ppb，进一步的要求是小于100ppb，更进一步的要求是小于10ppb。辅助气体(如O2，He)中的羟基含量要求小于100ppb，进一步的要求是小于10ppb，更进一步的要求是小于1ppb，大套管的横接面积要求在9600mm-230000mm2，以确保单位长度的大尺寸预制棒可拉125u的光纤为900km以上。在将芯棒和小套管熔缩到一起的同时或之后，还可对其进行压缩，得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大尺寸低水峰光纤预制棒的制造方法，它包括以下步骤： （１）、制造２．０≤ｂ／ａ值≤３．８、２．５≤ｃ／ａ值≤６的芯棒； （２）、将一段或多段芯棒插入小套管内，在拉伸塔上先用含氟的气体和辅助气体将芯棒外表面和小套管内表面进行腐蚀，然后将其熔缩到一起，得到组合芯棒； （３）、将组合芯棒表面用ＨＦ酸腐蚀，腐蚀量按腐蚀深度计，要求不小于０．０５ｍｍ，清洗干燥后，将一段或多段组合芯棒插入大套管中，组合成大尺寸低水峰光纤预制棒。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩庆荣，谢康，刘善沛，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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