喷灯及芯棒的制造方法技术

本发明专利技术提供一种喷灯，所述喷灯包括内管和套设在所述内管的外管，所述外管具有外管口，所述内管具有内管口，所述内管口在所述喷灯的轴向上低于所述外管口，所述外管口和所述内管口用于喷出原料气体，以进行燃烧反应。本发明专利技术还提供一种使用所述喷灯气相沉积制造芯棒的方法，可以有效改善光纤芯棒折射率分布两侧斜率低问题，从而提升光纤的传输质量，减少光纤光学参数超标率，并具有较高的沉积速率。

Manufacturing method of blowtorch and mandrel

The invention provides a spray lamp, which comprises an inner tube and an outer tube sleeved in the inner tube. The outer tube has an outer tube orifice, the inner tube has an inner tube orifice, the inner tube orifice is lower than the outer tube orifice in the axial direction of the spray lamp, and the outer tube orifice and the inner tube orifice are used for spraying raw gas for combustion reaction. The invention also provides a method for manufacturing a mandrel by using the spray lamp vapor deposition, which can effectively improve the problem of low slope of refractive index distribution on both sides of the optical fiber mandrel, thereby improving the transmission quality of the optical fiber, reducing the over-standard rate of optical parameters of the optical fiber, and having a high deposition rate.

【技术实现步骤摘要】
喷灯及芯棒的制造方法
本专利技术涉及光纤预制棒的制造领域，具体涉及一种适合VAD法制造单模光纤预制棒芯棒的喷灯及采用此喷灯沉积单模光纤预制棒芯棒的方法。
技术介绍
随着光纤预制棒技术的发展，目前较成熟的预制棒芯棒的制备方法主要有轴向气相沉积法(VAD)、改进的化学气相沉积法(MCVD)、等离子体化学气相沉积法(MCVD)。VAD法制造芯棒的设备主要由反应腔体、喷灯、原料气体供料部、粉末棒旋转提升部和PC机这五部分组成。其中喷灯是最关键的部件之一，其作用是喷出SiCl4/GeCl4/H2/O2等的混合气体，经燃烧水解反应生产SiO2、GeO2等粉末(SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl，GeCl4+2H2+O2→GeO2+4HCl)，粉末通过热泳作用沉积在腔体中心的石英靶棒上，靶棒随卡盘旋转并上升，逐步沉积为芯棒粉末棒。喷灯根据材质一般分为石英喷灯和金属喷灯两种，由于石英喷灯具有耐温性好，无金属杂质污染等特点，一直被VAD工艺所优先使用。单模光纤的理想折射率分布是一种阶跃式分布，其纤芯折射率高于包层折射率，折射率从纤芯到包层是台阶状突变的形状。但在目前VAD法制备芯棒中难以生产出理想的阶跃式折射率分布，因为为提高纤芯折射率的掺杂物如Ge元素在沉积时受高温影响会向外面的包层扩散，并且在后续脱水工序受高温和卤素影响会扩散和挥发，使折射率剖面形成一定斜率的坡度。这种剖面形状会影响光纤的光学性能，特别是色散波长，使零色散波长向长波长侧偏移。而单模光纤中色散是表示其信号恶化程度的一个重要参数，因此折射率剖面的形状将直接影响单模光纤的传输速度和质量。另外，纤芯掺杂物Ge元素的扩散和挥发会导致折射率剖面高度一致性变差，使折射率值Δn产生波动，影响所制光纤的主要参数，如模场直径、截止波长等一致性变差，易在拉丝过程中形成光学参数超标。因此如何形成接近理想的阶跃式折射率分布并提升一致性对保证光纤的质量有重要意义。由于4G网络的普及和国内第一批光缆寿命到期的影响，目前光纤预制棒市场出现供不应求的现象，这导致各家预制棒工厂纷纷选择提升设备产能。由于光纤预制棒的产能取决于纤芯产出，因此提升VAD沉积产能是一个光纤预制棒企业提升产能的最重要方面。VAD沉积的沉积速率和效率直接决定了设备的产出能力，而沉积喷灯作为沉积反应的直接发生装置在提升沉积速率上起到了关键性作用。传统的VAD芯棒沉积工艺中采用四层喷灯沉积纤芯，其由一个中心层和围绕中心层的三层管壁形成，这些管壁均呈同心分布。由内及外各层按下表1通入原料及各种气体，原料在各气体燃烧的火焰中发生水解反应生成SiO2、GeO2粉末，沉积形成芯棒粉末棒。在目前的生产中，这种类型喷灯的沉积速率一般不超过0.5g/min。[表1]使用这种喷灯所沉积的纤芯折射率剖面，其边界部位存在一定斜率的坡度，会影响单模光纤的光学性能，特别是色散波长，影响其输速度和质量，且易在拉丝过程中形成光学参数偏差超标。中国专利技术专利CN200610129148.0里介绍了一种用于VAD沉积纤芯的喷灯，其具有四层结构，并按上表1通入各类气体反应沉积出芯棒。中国专利技术专利CN86103566A里介绍了一种适合VAD使用的多层喷灯，其能稳定制造三角形折射率分布的纤芯，与阶跃式折射率分布喷灯不同。中国专利技术专利CN200510050238.6里介绍了一种控制纤芯折射率剖面分布的方法，主要是通过控制粉末棒沉积温度、脱水过程加O2及控制脱水、玻璃化温度来使折射率剖面更接近单模光纤阶跃式折射率分布。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种喷灯，所述喷灯包括内管和套设在所述内管的外管，所述外管具有外管口，所述内管具有内管口，所述内管口在所述喷灯的轴向上低于所述外管口，所述外管口和所述内管口用于喷出原料气体，以进行燃烧反应。进一步地，其特征在于，所述内管配置有内管进料口，所述外管配置有外管进料口，用于向所述内管和所述外管中通入原料气体，以进行燃烧反应。进一步地，所述外管包括从内至外依次套设的第一外管、第二外管、第三外管和第四外管，所述第一外管、所述第二外管、所述第三外管和所述第四外管分别具有一所述外管口，所述第一外管、所述第二外管、所述第三外管和所述第四外管的外管口在同一平面上。进一步地，所述内管包括从内至外依次套设的第一内管、第二内管、第三内管和第四内管，所述第一内管、所述第二内管、所述第三内管和所述第四内管分别具有一所述内管口，所述第一内管的内管口、所述第二内管的内管口、所述第三内管的内管口和所述第四内管的内管口与所述外管口分别具有一第一距离、一第二距离、一第三距离和一第四距离，所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第四距离逐个递减。进一步地，所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第四距离按照一减少量逐个递减，所述外管口具有一直径，所述减少量与所述外管口直径的比例为0.02～0.04。进一步地，所述第四距离与所述外管口直径的比例为0.6～1.0。进一步地，所述喷灯由纯度为99.99％以上的石英制成。一种应用上述的喷灯制造芯棒的方法，包括以下步骤：在一腔体内以10～40r/min的速度旋转靶棒，同时以30～60mm/h的速度提升所述靶棒；向所述喷灯通入原料气体，然后从所述喷灯喷出原料气体并燃烧，产生化学反应生成二氧化硅和二氧化锗沉积于所述靶棒上，以形成芯棒。进一步地，所述外管包括从内至外依次套设的第一外管、第二外管、第三外管和第四外管，所述第一外管、所述第二外管、所述第三外管和所述第四外管分别配置有一进料口用于通入所述原料气体，向所述第一外管的进料口和所述第三外管的进料口通入氩气，向所述第二外管的进料口通入氢气，向所述第四外管的进料口通入氧气。进一步地，所述内管包括从内至外依次套设的第一内管、第二内管、第三内管和第四内管，所述第一内管、所述第二内管、所述第三内管和所述第四内管分别配置有一进料口用于通入所述原料气体，向所述第一内管的进料口通入四氯化硅和氢气，向所述第二内管的进料口通入四氯化锗和氢气，向所述第三内管的进料口通入氩气，向所述第四内管的进料口通入氧气。相比传统四层喷灯，本专利技术提供的喷灯改变了喷灯结构,以及通料方式，改变燃烧火焰中反应生成SiO2、GeO2粉末的分布，改善折射率分布并提升了沉积速率，从而可以更快的沉积出品质更好的单模光纤预制棒芯棒。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为VAD芯棒沉积工艺传统的四层喷灯示意图；图2为VAD芯棒沉积工艺传统的四层喷灯剖视图；图3为本专利技术实施例中喷灯的示意图；图4为本专利技术实施例中喷灯的剖视图；图5为单模光纤的理想折射率分布示意图；图6为VAD沉积设备的装置示意图；图7为使用本专利技术实施例中喷灯和传统四层喷灯所沉积的纤芯折射率剖面对比图；图8为使用本专利技术实施例中喷灯和传统四层喷灯在VAD工艺沉积芯棒的沉积速率对比图；图9为传统四层喷灯与本专利技术喷灯制造单模光纤预制棒拉丝后零色散波长超标率对比图。图10是传统四层喷灯与本专利技术实施例中喷灯制造芯棒的折射率值Δn波动对比图。图11是传统四层喷灯与本专利技术实施例中喷灯制造单模光纤预制棒拉丝后模场直径超标率对比图。图12为传统四层喷灯与本专利技术实施例中喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷灯，所述喷灯包括内管和套设在所述内管的外管，所述外管具有外管口，所述内管具有内管口，其特征在于，所述内管口在所述喷灯的轴向上低于所述外管口，所述外管口和所述内管口用于喷出原料气体，以进行燃烧反应。

【技术特征摘要】
1.一种喷灯，所述喷灯包括内管和套设在所述内管的外管，所述外管具有外管口，所述内管具有内管口，其特征在于，所述内管口在所述喷灯的轴向上低于所述外管口，所述外管口和所述内管口用于喷出原料气体，以进行燃烧反应。2.如权利要求1所述的喷灯，其特征在于，所述内管配置有内管进料口，所述外管配置有外管进料口，用于向所述内管和所述外管中通入原料气体，以进行燃烧反应。3.如权利要求1所述的喷灯，其特征在于，所述外管包括从内至外依次套设的第一外管、第二外管、第三外管和第四外管，所述第一外管、所述第二外管、所述第三外管和所述第四外管分别具有一所述外管口，所述第一外管、所述第二外管、所述第三外管和所述第四外管的外管口在同一平面上。4.如权利要求1所述的喷灯，其特征在于，所述内管包括从内至外依次套设的第一内管、第二内管、第三内管和第四内管，所述第一内管、所述第二内管、所述第三内管和所述第四内管分别具有一所述内管口，所述第一内管的内管口、所述第二内管的内管口、所述第三内管的内管口和所述第四内管的内管口与所述外管口分别具有一第一距离、一第二距离、一第三距离和一第四距离，所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第四距离逐个递减。5.如权利要求4所述的喷灯，其特征在于，所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第四距离按照一减少量逐个递减，所述外管口具有一直径，所述减少量与所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦钰，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