光纤预制棒及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种光纤预制棒的制造方法，包括以下步骤：提供芯层，在所述芯层表面依次沉积形成第一内包层和第二内包层；整体浸泡悬停于加热区，脱羟、掺氟、玻璃化烧结以形成石英玻璃棒；将所述石英玻璃棒的所述第二内包层进行钻孔、珩磨；形成下凹陷层；将所述形成下凹陷层的石英玻璃棒表面形成外包层，得到光纤预制棒。本发明专利技术中的光纤预制棒具有：预制棒尺寸大、下凹陷层掺氟控制精确、实现小半径R≤5mm时的弯曲性能，光纤衰减低、色散性能好，零色散波长≤1320nm的特性，两点弯曲法测试的动态疲劳参数Nd值达到28～32，满足且优于ITU‑TG657B3的指标。

【技术实现步骤摘要】
光纤预制棒及其制造方法
本专利技术属于光通信技术，具体涉及一种光纤预制棒及其制造方法。
技术介绍
随着光纤传输技术的不断发展，光纤到户已成为通信接入网网络建设的重要方向。在实际FTTx光纤线路铺设过程中，经常需要在狭小或狭窄空间中进行光纤铺设操作，特别近几年出现的隐形光缆、FTTD(光纤到桌面)，更是对光缆安装铺设、缠绕提出了非常严格的要求，此时光纤在较小的弯曲半径小应具备较高的抗弯曲能力。因此，需要设计、开发制造出性能更为优异的弯曲不敏感光纤，以满足FTTx网络建设和器件小型化的要求。根据ITU-T对弯曲不敏感的G.657光纤标准要求，G.657.A1最小的弯曲半径为10mm；G.657.A2最小的弯曲半径为7.5mm；G.657.B3最小的弯曲半径为5mm，其中，前两种光纤适用于局域网、城域网和FTTH(光纤到户)，而G.657.B3光纤可满足在条件更为苛刻的FTTD(光纤到桌面)以及室内隐形光缆等环境中应用。同时，近年来，个人家庭网络的带宽要求越来越高、流量越来越大，G.657.B3光纤不仅仅具有良好的弯曲性能，而且衰减、色散指标要求也进一步提高，应与G652D光纤接近或相同。由于光纤的性能取决于光纤预制棒的性能，因此，目前制造弯曲不敏感光纤预制棒的工艺主要有VAD、OVD、MCVD、PCVD四种工艺方法，前两者属于外部沉积法，后两者属于管内沉积法。常规的工艺存在以下不足：1.管内沉积法(MCVD、PCVD)受工艺条件和尺寸限制，水峰吸收衰减大，且制造成本高、预制棒尺寸小，无法实现规模化；2.目前采用的VAD制造芯棒过程中，已知专利CN2010106090.0，、CN201210243973.9、US5032001、US7043125b2、CN176680、CN104991306专利中通过实现下凹陷层设计在一定程度上改善了光纤的宏弯性能，当弯曲半径小于或等于10mm时，宏弯性能无法达到G.657.B3的要求；同时，研究发现凹陷层的深度和宽度大小，都会对宏弯性能、光纤截止波长和色散性能影响，因此传统的VAD制备的下凹陷掺氟层无法精确控制其宽度和深度。3.专利CN201310300024.4中，芯层组分为SiO2-GeO2-F-Cl时，根据光纤石英玻璃的瑞利散射原理可知，芯层掺杂越多，不利于保证材料的均匀性、一致性，光纤的衰减值也越大。虽然满足G.657.B3衰减指标，但无法适应现有的市场需求，既满足G.657.B3的宏弯、也满足G652D衰减、色散指标。同时，专利CN201310300024.4、ZL200910062855.6、CN104991306公开的方法中，只是提到了其设计方法，而没有具体提及光纤预制棒的制造方法，其光纤预制棒本身制棒工艺要求较高，实际生产中难于实施。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种光纤预制棒的制造方法，包括以下步骤：提供芯层，在所述芯层表面依次沉积形成第一内包层和第二内包层；将所述形成有第一内包层和第二内包层的芯层整体浸泡悬停于加热区，然后进行脱羟、掺氟、玻璃化烧结以形成石英玻璃棒；将所述石英玻璃棒的所述第二内包层进行钻孔、珩磨，然后进行酸洗、干燥处理；在所述干燥处理的石英玻璃棒上沉积下凹陷层疏松体，所述沉积结束后，进行再次整体浸泡悬停于加热区，再次进行所述脱羟、掺氟、玻璃化烧结以形成下凹陷层；将所述形成下凹陷层的石英玻璃棒表面形成外包层，得到光纤预制棒。进一步地，所述芯层由气相轴向法(VAD)采用芯层喷灯，通入以四氯化锗、四氯化硅、氧气、氢气与氩气混合物作为原料气体，进行高温反应生成二氧化硅和二氧化锗微粒沉积而成，所述原料气体的流量比例为1:10:30:30:15～1:20:70:40:15。进一步地，所述第一内包层和所述第二内包层由气相轴向法(VAD)采用第一内包层喷灯和第二内包层喷灯，均通入四氯化硅、氧气、氢气与氩气的混合物，进行高温反应生成二氧化硅微粒沉积而成，所述四氯化硅、氧气、氢气与氩气的混合物的流量比例均为5:10:10:1～5:8:15:1。进一步地，所述钻孔得到的孔的尺寸为所述芯层尺寸的0.2～1.5倍，所述孔的个数为8～20。进一步地，所述下凹陷层疏松体沉积过程包括由管外汽相沉积法(OVD)采用双排喷灯，以交替方式来回沉积二氧化硅颗粒于所述石英玻璃棒表面。进一步地，所述双排喷灯的每排可设置3～5个，往所述双排喷灯中通入四氯化硅、氧气、氢气和氩气混合物反应生成二氧化硅微粒进行所述沉积，所述四氯化硅、氧气、氢气与氩气的混合物的流量比例为5:10:10:1～5:8:15:1。进一步地，所述加热区为一体化烧结设备的加热区，所述一体化烧结设备的加热区长达2000mm以上。进一步地，所述外包层为纯二氧化硅层，所述外包层形成过程包括先以气相轴向法(VAD)沉积，然后脱羟与玻璃化。一种光纤预制棒，所述光纤预制棒依次包括芯层、第一内包层、第二内包层、下凹陷层和外包层，所述第二内包层设置有沿所述光纤预制棒纵向延伸的孔。进一步地，所述芯层为掺锗(Ge)的二氧化硅组成，所述芯层的相对折射率差△n1为0.25％～0.45％；所述第一内包层为纯二氧化硅层，所述第一内包层的相对折射率差△n2为0；所述第二内包层为浅掺氟层，所述第二内包层的相对折射率差△n3为-0.05％～-0.15％，所述第二内包层内的孔的相对折射率差△n4为-0.31％；所述下凹陷层为深掺氟层，所述下凹陷层的相对折射率差△n5为-0.25％～-0.45％；所述外包层是纯二氧化硅层，所述外包层的相对折射率差△n6为0。本专利技术通过采用VAD工艺、OVD工艺、采用浸泡悬停工艺、以及在第二内包层中设置有沿所述光纤预制棒纵向延伸的孔，制备得到的大尺寸低水峰弯曲不敏感光纤具有：预制棒尺寸大(棒径D≥150mm)、下凹陷层掺氟控制精确、实现小半径R≤5mm时的弯曲性能(当光纤打成1圈弯曲半径为5mm时，采用1550nm、1625nm两个波长测试得到的弯曲损耗值分别在0.05dB和0.1dB以内)，光纤衰减低(1310nm衰减≤0.334dB/km、1383nm衰减≤0.334dB/km、1550nm衰减≤0.204dB/km)、色散性能好(零色散斜率≤0.085ps/(nm^2*km)，零色散波长≤1320nm)的特性，两点弯曲法测试的动态疲劳参数Nd值达到28～32，满足且优于ITU-TG657B3的指标。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点更能明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明，其中:图1是本专利技术实施例中光纤预制棒的制造方法流程图；图2是本专利技术实施例中光纤预制棒的制造系统示意图；图3是本专利技术实施例中光纤预制棒的制造系统中气相轴向法(VAD)设备示意图；图4为本专利技术实施例中光纤预制棒的制造系统中一体化烧结设备示意图；图5为本专利技术实施例中粉末疏松体烧结掺氟后上下侧测试的折射率剖面；图6为本专利技术实施例中光纤预制棒的制造系统中钻孔设备示意图；图7为本专利技术实施例中光纤预制棒的芯棒第二内包层中圆孔分布示意图；图8为本专利技术实施例中光纤预制棒的折射率剖面结构图；图9为采用傅利叶红外光谱仪FTIR检测本专利技术实施例中光纤预制棒的光透过率图；图10为本专利技术实施例中光纤预制棒的光纤衰减示意图。主要元件符号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤预制棒的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供芯层，在所述芯层表面依次沉积形成第一内包层和第二内包层；将所述形成有第一内包层和第二内包层的芯层整体浸泡悬停于加热区，然后进行脱羟、掺氟、玻璃化烧结以形成石英玻璃棒；将所述石英玻璃棒的所述第二内包层进行钻孔、珩磨，然后进行酸洗、干燥处理；在所述干燥处理的石英玻璃棒上沉积下凹陷层疏松体，所述沉积结束后，进行再次整体浸泡悬停于加热区，再次进行所述脱羟、掺氟、玻璃化烧结以形成下凹陷层；将所述形成下凹陷层的石英玻璃棒表面形成外包层，得到光纤预制棒。

【技术特征摘要】
1.一种光纤预制棒的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供芯层，在所述芯层表面依次沉积形成第一内包层和第二内包层；将所述形成有第一内包层和第二内包层的芯层整体浸泡悬停于加热区，然后进行脱羟、掺氟、玻璃化烧结以形成石英玻璃棒；将所述石英玻璃棒的所述第二内包层进行钻孔、珩磨，然后进行酸洗、干燥处理；在所述干燥处理的石英玻璃棒上沉积下凹陷层疏松体，所述沉积结束后，进行再次整体浸泡悬停于加热区，再次进行所述脱羟、掺氟、玻璃化烧结以形成下凹陷层；将所述形成下凹陷层的石英玻璃棒表面形成外包层，得到光纤预制棒。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述芯层由气相轴向法(VAD)采用芯层喷灯，通入以四氯化锗、四氯化硅、氧气、氢气与氩气混合物作为原料气体，进行高温反应生成二氧化硅和二氧化锗微粒沉积而成，所述原料气体的流量比例为1:10:30:30:15～1:20:70:40:15。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一内包层和所述第二内包层由气相轴向法(VAD)采用第一内包层喷灯和第二内包层喷灯，均通入四氯化硅、氧气、氢气与氩气的混合物，进行高温反应生成二氧化硅微粒沉积而成，所述四氯化硅、氧气、氢气与氩气的混合物的流量比例均为5:10:10:1～5:8:15:1。4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述钻孔得到的孔的尺寸为所述芯层尺寸的0.2～1.5倍，所述孔的个数为8～20。5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述下凹陷层疏松体沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴椿烽，沈一春，钱宜刚，
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