一种PCVD沉积装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种PCVD沉积装置，包括长筒形加热炉和安设在加热炉炉腔的谐振腔，所述的谐振腔通过波导伸出加热炉与轴向往复装置及微波源相联，所述的长筒形加热炉包括有壳体，壳体内壁安设保温层，加热炉炉腔沿周向安设有加热元件，其特征在于在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层，所述的吸波层由形状相同的凸块均匀布设构成。本发明专利技术可使泄漏至加热炉炉腔的微波在凸块之间多次反射折射而被吸收，达到降低加热炉内的驻波强度，从而提高沉积的轴向均匀性，改善光纤预制棒芯棒的参数。由于减少了炉内驻波对光纤参数的影响，相应减少了泄漏到车间内微波的强度，降低了对车间操作人员身体的伤害。本发明专利技术通过改善芯棒轴向均匀性，增加了合格芯棒的长度，降低了光纤制造成本。

A PCVD deposition device

The invention relates to a PCVD deposition device, including a long cylindrical heating furnace and a resonant cavity installed in the chamber of a heating furnace. The resonant cavity is connected by a waveguide extending furnace with an axial reciprocating device and a microwave source. The long cylindrical heating furnace includes a shell, the inner wall of the shell is provided with a thermal insulation layer, and the chamber of the heating furnace is arranged along the circumference. A heating element is characterized in that a wave absorbing layer is laid between the shell of the heating furnace and the insulation layer, and the absorbing layer is arranged evenly by a convex block with the same shape. The invention can make the microwave from the chamber of the reheating furnace reflect and refract many times between the convex blocks and be absorbed, to reduce the standing wave intensity in the heating furnace, thus improve the axial uniformity of the deposition and improve the parameters of the core rod of the fiber preform. Because of reducing the influence of the standing wave on the parameters of the fiber in the furnace, the intensity of the leakage to the workshop is reduced and the damage to the body of the workshops is reduced. By improving the axial uniformity of the mandrel, the invention increases the length of the qualified mandrel and reduces the manufacturing cost of the optical fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种PCVD沉积装置
本专利技术涉及一种用于沉积制造光纤预制棒的等离子体化学气相沉积法的沉积装置，也即PCVD沉积装置，属于光纤预制棒加工设备

技术介绍
光纤通信技术已成为现代化通信极其重要的支柱。近几年，随着互联网的发展和网络带宽需求增大对光纤的需求迅猛增加，迫切需要提高光纤制造的生成速率，降低光纤生产成本，并提高光纤的加工质量。在PCVD沉积制备光纤预制棒过程中，采用微波源为磁控管，中心频率为2.45GHz或915MHz。玻璃衬管插入金属谐振腔，衬管一端通有反应气体，衬管另一端接真空泵使衬管内维持低压，整个衬管置于加热炉中，谐振腔内微波激发衬管内低压高温气体产生等离子体，等离子体激发反应气体反应并使反应物粘附并玻璃化在衬管内壁，谐振腔沿衬管长度方向做往复运动，实现在衬管内壁的逐层沉积。沉积后的衬管经熔缩成为芯棒，套上套管后经高温熔融拉制成光导纤维。现有的PCVD装置主要由谐振腔和加热炉两部分组成，谐振腔内微波激发玻璃衬管内高温低压气体产生等离子体，同时部分微波会通过衬管穿过的两个孔泄漏出来，衬管越大，微波泄漏越大。大尺寸衬管制备的芯棒可以配制出大直径的预制棒，通信光纤玻璃部分外径值均为125μm，大直径预制棒可以拉制更长的光纤，从而提高生产效率并降低成本，所有大尺寸衬管是降低成本的手段之一，也是等离子体化学气相沉积制备光纤预制棒的发展趋势之一。然而大尺寸衬管在沉积过程中泄漏问题也越显著。在等离子体化学气相沉积制备光纤预制棒过程中，加热炉为沉积区提供1000摄氏度至1300摄氏度的环境温度，为减少加热炉带来的金属杂质污染，加热炉保温材料一般选用高纯多空陶瓷。加热炉外壁一般采用金属外壁，金属外壁一方面可以增强加热炉强度，另一方面可以防止微波泄漏到车间以免对车间内操作员身体造成伤害。谐振腔泄漏的微波源可以穿透多空陶瓷，经过炉子金属外壁反射在炉内形成较强的驻波，该驻波能量强弱区域固定，周期为二分之一波长，针对2.45GHz微波周期为60mm。该驻波不随谐振腔移动，叠加到谐振腔内微波形成沿衬管轴向周期为二分一波长周期性能量强弱分布，导致芯棒参数沿轴向以二分之一周期性变化。为了降低预制棒参数沿轴线上的波动，美国专利US2009/0022906公开了将反应炉沿衬管轴向移动。结果显示，该方法对预制棒轴向均匀性有改善，然而当沉积速率增大或馈入功率增加时，会对预制棒有效棒长造成影响，这将增加光纤成本。而且这种方法设备结构比较复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种沉积制备光纤预制棒时能降低加热炉内驻波强度的PCVD装置，提高沉积的轴向均匀性，从而改善光纤预制棒芯棒的参数。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括长筒形加热炉和安设在加热炉炉腔的谐振腔，所述的谐振腔通过波导伸出加热炉与轴向往复装置及微波源相联，所述的长筒形加热炉包括有壳体，壳体内壁安设保温层，加热炉炉腔沿周向安设有加热元件，其特征在于在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层，所述的吸波层由形状相同的凸块均匀布设构成。按上述方案，所述的吸波层由三棱锥或多棱锥凸块紧密排列构成。按上述方案，所述的三棱锥或多棱锥的顶角（锥面中心轴线的夹角）为20°~60°，高度为谐振腔微波波长的1/8~1。按上述方案，所述的吸波层由等截面凸块等距间隔排列构成。按上述方案，所述的等截面凸块的截面为圆形、三角形、正方形或六边形。按上述方案，所述的吸波层由条形等截面凸块等距间隔排列构成。按上述方案，所述的等距间隔的凸块或条形凸块的高度谐振腔微波波长的1/8~1/2，所有凸块或条形凸块的垂直投影面积等于或小于整个吸波层面积的1/2。按上述方案，所述的吸波层由改性的碳纤维、碳化硅或石墨等耐高温吸收型吸波材料制成，或由金属制成。按上述方案，所述的壳体为金属壳体，所述的保温层为多孔陶瓷保温材料。按上述方案，所述的长筒形加热炉壳体横截面为矩形，炉腔也为矩形。按上述方案，所述的加热元件为碳棒。本专利技术的有益效果在于：1、通过在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层，可使泄漏至加热炉炉腔的微波在凸块之间多次反射折射而被吸收，凸块材料可以是高温微波吸收材料，也可以是金属，采用高温微波吸波材料主要是利用吸波材料反射和透射吸收微波，同时反射的部分由于可以相互干涉降低驻波的强度，采用金属做凸块主要是让凸块和基地反射的微波相互干涉降低微波的强度，达到降低加热炉内的驻波强度，从而提高沉积的轴向均匀性，改善光纤预制棒芯棒的参数。2、由于减少了炉内驻波对光纤参数的影响，相应减少了泄漏到车间内微波的强度，降低了对车间操作人员身体的伤害。3、通过改善芯棒轴向均匀性，增加了合格芯棒的长度，降低了光纤制造成本。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的剖视结构示意图。图2为本专利技术一个实施例中加热炉的横向剖视结构图图3为本专利技术一个实施例的吸波层结构示意图。图4为本专利技术另一个实施例的吸波层结构示意图。图5为本专利技术的第三个实施例的吸波层结构示意图。图6显示了采用本专利技术前后芯径分布对照图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。第一个实施例入图1、3所示，包括长筒形加热炉和安设在加热炉炉腔的谐振腔102，长筒形加热炉有对半开合的炉体构成，下端中间设置有谐振腔往复运行的开口通道，所述的谐振腔通过波导经开口通道伸出加热炉与轴向往复装置及微波源105相联，并联接阻抗匹配单元104，玻璃衬管103沿加热炉轴向安装并穿过谐振腔，轴向往复装置带动谐振腔在加热炉内做往复移动，所述的长筒形加热炉包括有壳体203，壳体内壁安设保温层201，所述的壳体为金属壳体，所述的保温层为多孔陶瓷保温材料，在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层202，所述的吸波层由四棱锥凸块紧密排列构成，所述的四棱锥的顶角（锥面中心轴线的夹角）为45°，高度为谐振腔微波波长的1/4。所述的吸波层由碳化硅或金属制成。本实施例的谐振腔微波参数为：频率为2.45GHz，波长为122.4mm，对应半波长为61.2mm。在加热炉炉腔沿周向安设有加热元件204，所述的加热元件为碳棒。第二个实施例如图2、4所示，它与上一个实施例的不同之处在于所述的吸波层由等截面凸块等距间隔排列构成，所述的等截面凸块的截面为圆形，即凸块为圆柱形，凸块的高度为谐振腔微波波长的1/3，所有凸块的垂直投影面积等于整个吸波层面积的1/2。第三个实施例如图5所示，它与上第二个实施例的不同之处在于所述的吸波层由条形等截面凸块等距间隔排列构成，条形凸块的布设方向与加热炉的轴线方向一致，所述的等截面形状为矩形，条形凸块的高度为谐振腔微波波长的1/3，所有条形凸块的垂直投影面积等于整个吸波层面积的2/5。图6显示了采用本专利技术前后PCVD沉积芯棒折射率芯径分布曲线，采用本专利技术可显著降低加热炉内驻波强度，增加芯棒参数均匀性，图中显示采用本专利技术以前芯径波动的振幅为0.4mm，波动周期为60mm，采用本专利技术以后芯径波动振幅减小为0.15mm，周期依然是60mm，可见本专利技术效果明显。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PCVD沉积装置，包括长筒形加热炉和安设在加热炉炉腔的谐振腔，所述的谐振腔通过波导伸出加热炉与轴向往复装置及微波源相联，所述的长筒形加热炉包括有壳体，壳体内壁安设保温层，加热炉炉腔沿周向安设有加热元件，其特征在于在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层，所述的吸波层由形状相同的凸块均匀布设构成。

【技术特征摘要】
1.一种PCVD沉积装置，包括长筒形加热炉和安设在加热炉炉腔的谐振腔，所述的谐振腔通过波导伸出加热炉与轴向往复装置及微波源相联，所述的长筒形加热炉包括有壳体，壳体内壁安设保温层，加热炉炉腔沿周向安设有加热元件，其特征在于在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层，所述的吸波层由形状相同的凸块均匀布设构成。2.按权利要求1所述的PCVD沉积装置，其特征在于所述的吸波层由三棱锥或多棱锥凸块紧密排列构成。3.按权利要求2所述的PCVD沉积装置，其特征在于所述的三棱锥或多棱锥的顶角为20°~60°，高度为谐振腔微波波长的1/8~1。4.按权利要求1所述的PCVD沉积装置，其特征在于所述的吸波层由等截面凸块等距间隔排列构成。5.按权利要求4所述的PCVD沉积装置，其特征在于所述的等截面凸块的截面为圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡肖，张欣，朱继红，汪洪海，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42