一种光纤预制棒疏松体的烧结装置及烧结方法制造方法及图纸

本申请涉及光纤预制棒疏松体的烧结装置及烧结方法，其包括烧结箱体、炉心管、加热组件、引杆、送棒机构、第一管组、第二管组；炉心管、加热组件组设于烧结箱体内，加热组件形成加热区；引杆伸至炉心管内并用于连接预制棒疏松体；送棒机构与引杆相连，用于驱动引杆移动，以使预制棒疏松体在加热区内加热；第一管组贯穿烧结箱体和炉心管的壁面并与炉心管内腔连通，其包括第一进气管和第一排气管；第二管组贯穿烧结箱体的壁面并与烧结箱体内腔连通，其包括第二进气管和第二排气管。本申请集脱羟、玻璃化烧结和氘化于一体，能够有效消除光纤预制棒内部气体残留，减少He用量，从光纤预制棒制造源头上消除结构缺陷，从而降低光纤氢敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤预制棒疏松体的烧结装置及烧结方法
本申请涉及光纤预制棒制备领域，特别涉及一种光纤预制棒疏松体的烧结装置及烧结方法。
技术介绍
外部气相沉积法(OVD)和轴向气相沉积法(VAD)由于较高的性价比成为业内主流的制棒技术，其先通过SiCl4等原料的高温水解反应和热泳原理制得大尺寸光纤预制棒疏松体，然后再经过脱水-烧结工艺得到低水峰、致密无缺陷的透明玻璃体。由于光纤预制棒疏松体在沉积过程中不可避免的会包含游离态水和硅羟基(Si-OH)，因此，在玻璃化烧结前需要通入氧化性气体如Cl2和O2进行高温脱羟处理，然后再通入大流量He将疏松体孔隙中的Cl2和O2等置换出来，但此法很难彻底的将Cl2和O2等清除干净，以致于少量气体可能会残留在烧结玻璃化的光棒内形成气泡缺陷。此外，上述常规的脱水-烧结工艺中需要使用大量He，而He价格高昂，使得制棒成本居高不下，同时，部分He在烧结致密化过程中会残存在玻璃体内。专利CN1174820A介绍了一种将烧结完成的光纤预制棒置于高温炉中利用气体的热扩散原理进行脱气的方法，但此法需要额外配备专门的脱气设备，而且脱气时间长，从而增加设备投入，降低了光纤预制棒生产成本和效率。相对于常规的烧结工艺，负压烧结是一种具有更高烧结效率的烧结方法，其由于设备密封性好，玻璃化过程在负压中进行，使得烧结致密化的玻璃体中基本无气体残留，无需额外脱气工序，另外，还能够有效减少He的使用量。但常规烧结装置的设计无法满足高温负压条件的要求，而现有的负压烧结采用长温区也即将整个疏松体母棒置于加热炉中在负压条件下一体化烧结，实际成型过程难以控制，且仅适用于尺寸较小的芯棒母棒烧结。另外，部分光纤预制棒在制造过程中存在大量结构缺陷，从而导致生产的光纤需要氘化很长的时间才能达到降低氢敏感性的目的，增加了光纤生产周期。专利CN101838114A描述了一种光纤氘气处理方法，此方法优化了氘气处理时间，但仅是从光纤处理角度考虑，未从光纤预制棒制造源头上解决此问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种光纤预制棒疏松体的烧结装置及烧结方法，集脱羟、玻璃化烧结和氘化于一体，能够有效消除光纤预制棒内部气体残留，减少烧结中的He用量，从光纤预制棒制造源头上消除结构缺陷，从而降低光纤氢敏感性。第一方面，提供了一种光纤预制棒疏松体的烧结装置，其包括：烧结箱体；炉心管，其组设于所述烧结箱体内；加热组件，其组设于所述烧结箱体内，并位于所述炉心管外侧，所述加热组件在所述炉心管部分空间内形成加热区；引杆，所述引杆底端伸至所述炉心管内并用于连接预制棒疏松体；送棒机构，其与所述引杆相连，所述送棒机构用于驱动引杆沿竖直方向移动，以使预制棒疏松体在加热区内加热；第一管组，其贯穿所述烧结箱体和炉心管的壁面并与炉心管内腔连通，其包括第一进气管和第一排气管；第二管组，其贯穿所述烧结箱体的壁面并与烧结箱体内腔连通，其包括第二进气管和第二排气管。在一些实施例中，所述烧结装置还包括负压机构，所述负压机构与所述第二排气管和第一排气管相连。在一些实施例中，所述烧结装置还包括：压力测量机构，其用于测量所述炉心管内的压力和烧结箱体内的压力；控制系统，其用于控制所述送棒机构驱动引杆移动、控制加热组件启闭、控制压力测量机构测量压力、控制负压机构启闭、控制第一管组和第二管组的通断。在一些实施例中，所述第二进气管上设有启闭阀，所述启闭阀用于连接第二气源，所述第二气源用于提供Ar；所述第一进气管上设有多通阀，所述多通阀用于连接第一气源，所述第一气源用于提供Cl2、O2、He、D2和/或Ar；所述控制系统与所述启闭阀和所述多通阀相连，并用于通过控制启闭阀以控制Ar进入第二进气管，以及通过控制所述多通阀以控制进入第一进气管的气体种类。在一些实施例中，所述压力测量机构包括：分设于第一进气管和第二进气管上的第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别用于测量所述炉心管以及烧结箱体进气时所述炉心管和烧结箱体内的压力；以及，分设于第一排气管和第二排气管上的第三压力传感器和第四压力传感器，所述第三压力传感器和第四压力传感器分别用于测量所述炉心管以及烧结箱体抽真空时所述炉心管和烧结箱体内的压力。第二方面，提供了一种光纤预制棒疏松体的烧结方法，包括如下步骤：提供如上任一所述的烧结装置，并将预制棒疏松体连接于所述引杆上；通过负压机构，经所述第一排气管将炉心管抽至预设的第一负压，经所述第二排气管将所述烧结箱体抽至炉心管内外压差位于预设的第一压力范围内；将所述加热组件升温至预设的脱羟温度，通过所述第一进气管向所述炉心管内通入Cl2、O2和He，通过所述第二进气管向所述烧结箱体内通入Ar，并使所述炉心管内外压差位于预设的第二压力范围内；移动预制棒疏松体，使所述预制棒疏松体逐步经过所述加热区，并完成整个预制棒疏松体的脱羟；将所述炉心管抽至预设的第二负压，同时将烧结箱体抽至炉心管内外压差位于预设的第三压力范围内，脱除预制棒疏松体内残余气体；将所述加热组件升温至预设的玻璃化烧结温度，在所述第二负压下，移动预制棒疏松体，直至完成整个预制棒疏松体的烧结；降温至预设温度，向所述炉心管内通入D2和Ar，直至达到第三负压，同时向所述烧结箱体内通入Ar，直至所述炉心管内外压力差位于预设的第四压力范围内，进行氘化处理，得到光纤预制棒。在一些实施例中，还包括如下步骤：排走所述炉心管内的D2和Ar，以及烧结箱体内的Ar；向所述炉心管及烧结箱体内通入Ar，直至压力达到大气压时，取出光纤预制棒。在一些实施例中，在升温至预设的脱羟温度之前，还包括如下步骤：驱动引杆以使所述预制棒疏松体顶端或底端位于加热区内。在一些实施例中，所述Cl2、O2和He的流量依次为0.5～1.5L/min、0.6～1.2L/min和15～25L/min。在一些实施例中，第一压力范围、第二压力范围、第三压力范围和第四压力范围均为-1～1mbar。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请提供的烧结装置具有两个密封系统，其一为炉心管构成的密封系统，可以用来进行脱羟、负压脱除残余气体、负压玻璃化烧结以及负压氘化处理；其二为烧结箱体构成的密封系统，与炉心管同步通气体或着抽成负压，用来平衡炉心管内外压力差，以保护炉心管。相比于通过大流量He进行置换，本申请提供的烧结装置在使用时，当脱羟完成后先将炉心管抽至负压，在负压条件下，能够更彻底的脱除预制棒疏松体中残留的Cl2和O2，减少气泡等缺陷。利用本申请，玻璃化烧结是在负压中进行，不需要使用He,相比传统烧结方法，He用量大为减少，有效降低了光棒制造成本，同时玻璃体中不会残留He，无需再额外进行高温脱气处理。利用本申请，光纤预制棒在炉心管中冷却时间进行负压条件下的氘化处理，利用高温条件加快本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤预制棒疏松体的烧结装置，其特征在于，其包括：/n烧结箱体(1)；/n炉心管(2)，其组设于所述烧结箱体(1)内；/n加热组件(3)，其组设于所述烧结箱体(1)内，并位于所述炉心管(2)外侧，所述加热组件(3)在所述炉心管(2)部分空间内形成加热区(A)；/n引杆(4)，所述引杆(4)底端伸至所述炉心管(2)内并用于连接预制棒疏松体(5)；/n送棒机构(6)，其与所述引杆(4)相连，所述送棒机构(6)用于驱动引杆(4)沿竖直方向移动，以使预制棒疏松体(5)在加热区(A)内加热；/n第一管组，其贯穿所述烧结箱体(1)和炉心管(2)的壁面并与炉心管(2)内腔连通，其包括第一进气管(7)和第一排气管(8)；/n第二管组，其贯穿所述烧结箱体(1)的壁面并与烧结箱体(1)内腔连通，其包括第二进气管(9)和第二排气管(10)。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤预制棒疏松体的烧结装置，其特征在于，其包括：
烧结箱体(1)；
炉心管(2)，其组设于所述烧结箱体(1)内；
加热组件(3)，其组设于所述烧结箱体(1)内，并位于所述炉心管(2)外侧，所述加热组件(3)在所述炉心管(2)部分空间内形成加热区(A)；
引杆(4)，所述引杆(4)底端伸至所述炉心管(2)内并用于连接预制棒疏松体(5)；
送棒机构(6)，其与所述引杆(4)相连，所述送棒机构(6)用于驱动引杆(4)沿竖直方向移动，以使预制棒疏松体(5)在加热区(A)内加热；
第一管组，其贯穿所述烧结箱体(1)和炉心管(2)的壁面并与炉心管(2)内腔连通，其包括第一进气管(7)和第一排气管(8)；
第二管组，其贯穿所述烧结箱体(1)的壁面并与烧结箱体(1)内腔连通，其包括第二进气管(9)和第二排气管(10)。


2.如权利要求1所述的光纤预制棒疏松体的烧结装置，其特征在于：所述烧结装置还包括负压机构(11)，所述负压机构(11)与所述第二排气管(10)和第一排气管(8)相连。


3.如权利要求2所述的光纤预制棒疏松体的烧结装置，其特征在于，所述烧结装置还包括：
压力测量机构(14)，其用于测量所述炉心管(2)内的压力和烧结箱体(1)内的压力；
控制系统，其用于控制所述送棒机构(6)驱动引杆(4)移动、控制加热组件(3)启闭、控制压力测量机构(14)测量压力、控制负压机构(11)启闭、控制第一管组和第二管组的通断。


4.如权利要求3所述的光纤预制棒疏松体的烧结装置，其特征在于：
所述第二进气管(9)上设有启闭阀，所述启闭阀用于连接第二气源，所述第二气源用于提供Ar；
所述第一进气管(7)上设有多通阀，所述多通阀用于连接第一气源，所述第一气源用于提供Cl2、O2、He、D2和/或Ar；
所述控制系统与所述启闭阀和所述多通阀相连，并用于通过控制启闭阀以控制Ar进入第二进气管(9)，以及通过控制所述多通阀以控制进入第一进气管(7)的气体种类。


5.如权利要求3所述的光纤预制棒疏松体的烧结装置，其特征在于，所述压力测量机构(14)包括：
分设于第一进气管(7)和第二进气管(9)上的第一压力传感器(140)和第二压力传感器(141)，所述第一压力传感器(140)和第二压力传感器(141)分别用于测量所述炉心管(2)以及烧结箱体(1)进气时所述炉心管(2)和烧结箱体(1)内的压力；
以及，分设于第一排气管(8)和第二排气管(10)上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔东明，孔明，伍淑坚，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，武汉烽火锐拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42