一种光纤预制棒及其制备方法技术

本发明专利技术属于光纤通信技术领域，提供了一种光纤预制棒及其制备方法，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通入喷灯燃烧产生第一沉积物形成第一沉积层，再用四氟化硅替换四氯化锗，燃烧产生第二沉积物形成第二沉积层，得到的中空粉末芯棒烧结后拉伸得到延伸中空芯棒，加热使碱金属卤化物沉积在延伸中空芯棒内表面，并扩散到延伸中空芯棒内部，得到碱金属卤化物掺杂的中空芯棒，采用OVD工艺在碱金属卤化物掺杂的中空芯棒上沉积二氧化硅，烧结得到光纤预制棒。本发明专利技术的光纤预制棒制备方法生产简便，易于工业化，光纤预制棒所拉制的光纤，在小弯曲半径下损耗小，有效降低连接损耗，保证通信系统稳定运行，有效提高光纤通信中的OSNR，进一步提高传输质量。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤预制棒及其制备方法
本专利技术属于光纤通信
，具体涉及一种光纤预制棒及其制备方法。
技术介绍
光纤通讯具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛应用于长途干线、局域网、以及接入网等光通讯系统。近年来，随着IP业务量的爆炸式增长，通信光网络正向下一代系统迈进，构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的基础。在超密集组网的建设过程中，接入层建设主要面临的困难是海量新建宏基站和室内微基站的密集光纤连接、以及特定情况下的基站光电一体同传的问题。接入段复杂的布线环境，尤其是在室内进行光纤光缆布线时，线缆的弯曲损耗会影响整体链路传输性能。另一方面，考虑到以后5G供应链以及核心元器件的多样性和开放性，未来使用有源以太网(POE)方案直接供电的方式可能会受到限制，光电复合缆在未来可能会有更广泛的应用。中国专利技术专利CN201810444280.3中通过VAD制备高掺锗芯棒，增加芯层与包层的折射率差来改善光纤的抗弯曲特性，但随着芯层锗含量增加，光纤的衰减也随之增加，该工艺制备的光纤预制棒拉丝后衰减系数不太理想。中国专利技术专利CN108002698A中，使用PCVD工艺制备光纤预制棒芯棒，在扩散炉中进行芯棒掺碱金属制备低损耗芯棒，使用该技术制备光纤预制棒受沉积基管尺寸限制，生产效率较低，成本高。因而，生产一种衰减系数优良，抗弯曲性能优异的光纤预制棒仍存在困难。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种光纤预制棒及其制备方法。本专利技术提供了一种光纤预制棒的制备方法，具有这样的特征：包括如下步骤：步骤S1，将陶瓷杆固定在外部气相沉积设备上，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通过不同管道通入喷灯，气体流量由管道控制，均匀地通入两个喷灯，氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗在喷灯口燃烧，产生第一沉积物，第一沉积物在陶瓷杆外表面上形成第一沉积层，第一沉积层达到一定厚度后，停止通入四氯化锗，然后将四氟化硅通入喷灯，氢气、氧气、四氯化硅与四氟化硅产生第二沉积物，该第二沉积物在第一沉积物上形成第二沉积层，第二沉积层达到一定厚度后，得到粉末芯棒；步骤S2，将陶瓷杆从粉末芯棒中抽去，得到中空粉末芯棒，在中空粉末芯棒中通入无水氧气，并在氯气与氦气混合气氛中将中空粉末芯棒烧结成透明中空芯棒；步骤S3，在加热条件下，拉伸透明中空芯棒得到延伸中空芯棒；步骤S4，将碱金属卤化物蒸气与无水氧气混合后通入所述延伸中空芯棒中，用喷灯加热所述延伸中空芯棒外表面，使碱金属卤化物与氧气反应生成的碱金属氧化物沉积在所述延伸中空芯棒内表面，继而沿径向扩散至延伸中空芯棒内部，得到碱金属掺杂中空芯棒；步骤S5，将碱金属掺杂中空芯棒清洗后，再将碱金属掺杂中空芯棒的一端封闭，另一端与真空设备连接，在氢氧焰喷灯加热条件下，碱金属掺杂中空芯棒进入熔融状态，同时在压差作用下熔缩成实心芯棒，实心芯棒中掺杂有碱金属，且实心芯棒外表面覆有一层羟基层；步骤S6，在实心芯棒表面沉积二氧化硅后，然后烧结，得到光纤预制棒。在本专利技术提供的一种光纤预制棒的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤S1中，氢气的流量为60L/min-200L/min，更为优选80L/min-150L/min，氧气的流量为30L/min-100L/min，更为优选40L/min-80L/min，四氯化硅的流量为20g/min-100g/min，更为优选50g/min-80g/min，四氯化锗的流量为200mg/min-1000mg/min，更为优选400mg/min-600mg/min，四氟化硅的流量500ml/min-1000ml/min，更为优选600ml/min-800ml/min，在步骤S1中，陶瓷杆沿轴向移动并同时绕其轴线旋转，移动速度为50mm/min-300mm/min，更为优选180mm/min-260mm/min，旋转速度为10rpm-50rpm，更为优选30rpm-40rpm，第一沉积物在陶瓷杆上沉积的厚度为30mm-65mm，更为优选40mm-50mm，第二沉积物在第一沉积物上沉积的厚度为75mm-105mm，本专利技术的粉末芯棒沉积过程使用了两个喷灯，使用多个喷灯可达到更高的生产效率，在步骤S2中，氧气流量为10L/min-20L/min，氯气流量为0.3L/min-2L/min，更为优选1.2L/min-1.5L/min，氦气流量为10L/min-40L/min，更为优选15L/min-30L/min，中空粉末芯棒通过烧结炉并同时绕其轴线旋转，通过烧结炉的速度为1mm/min-10mm/min，更为优选3mm/min-6mm/min，旋转速度为1rpm-10rpm，更为优选3rpm-5rpm，在步骤S3中，延伸中空芯棒的外径为30mm-60mm，更为优选40mm-50mm，在步骤S4中，喷灯温度为200℃-300℃，喷灯沿延伸中空芯棒轴向移动，移动速度为20mm/min-200mm/min，更为优选80mm/min-120mm/min，延伸中空芯棒同步绕其轴线旋转，旋转速度为10rpm-50rpm，更为优选20rpm-30rpm。在本专利技术提供的一种光纤预制棒的制备方法中，还具有这样的特征：其中，碱金属卤化物为卤化锂、卤化钠、卤化钾或卤化铷中的任意一种或几种。在本专利技术提供的一种光纤预制棒的制备方法中，还具有这样的特征：其中，制造每根所述碱金属掺杂中空芯棒使用所述碱金属卤化物1g-5g。在本专利技术提供的一种光纤预制棒的制备方法中，还具有这样的特征：其中，羟基层浓度为200ppm-500ppm。在本专利技术提供的一种光纤预制棒的制备方法中，还具有这样的特征：还包括拉伸步骤，其中，将光纤预制棒进行拉伸，得到光纤，光纤的芯层相对折射率差为0.3％-0.4％，半径为3.5μm-4.5μm，光纤的内包层相对折射率差为-0.25％—-0.05％，半径为15-30μm，光纤的外包层半径为62.5μm，光纤在1500nm衰减系数小于或等于0.180dB/km，在1310nm衰减系数小于或等于0.315dB/km。本专利技术还提供了一种光纤预制棒，具有这样的特征，包括：芯层、内包层以及外包层，内包层覆盖在芯层的外表面上，外包层覆盖在内包层的外表面上，芯层为锗、氟与碱金属共掺杂二氧化硅玻璃层或锗与碱金属共掺杂二氧化硅玻璃层，内包层为氟与碱金属共掺杂二氧化硅玻璃层，外包层为二氧化硅玻璃层。本专利技术提供的一种光纤预制棒，还可以具有这样的特征：其中，芯层的碱金属掺杂量为10ppm-500ppm，内包层的碱金属掺杂量为5ppm-500ppm。本专利技术提供的一种光纤预制棒，还可以具有这样的特征：其中，芯层与内包层的碱金属掺杂量相同。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的光纤预制棒的制备方法中，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通入喷灯，燃烧产生的第一沉积物在陶瓷杆上形成第一沉积层，停止通入四氯化锗后，再通入四氟化硅，氢气、氧气、四氯化硅和四氟化硅燃烧产生第二沉积物，在陶瓷杆上形成第二沉积层，因而得到的粉末芯棒第一沉积层含锗、氟，第二沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤预制棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1，将陶瓷杆固定在外部气相沉积设备上，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通过不同管道通入喷灯，所述氢气、所述氧气、所述四氯化硅和所述四氯化锗在所述喷灯口燃烧，产生第一沉积物，所述第一沉积物在所述陶瓷杆外表面上沉积，形成第一沉积层，所述第一沉积层达到一定厚度后，停止通入所述四氯化锗，然后将四氟化硅通入喷灯，所述氢气、所述氧气、所述四氯化硅与所述四氟化硅产生第二沉积物，该第二沉积物在所述第一沉积物上沉积，形成第二沉积层，所述第二沉积层达到一定厚度后，得到粉末芯棒；/n步骤S2，将所述陶瓷杆从所述粉末芯棒中抽去，得到中空粉末芯棒，在所述中空粉末芯棒中通入无水氧气，并在氯气与氦气混合气氛中将所述中空粉末芯棒烧结成透明中空芯棒；/n步骤S3，在加热条件下，拉伸所述透明中空芯棒得到延伸中空芯棒；/n步骤S4，将碱金属卤化物蒸气与无水氧气混合后通入所述延伸中空芯棒中，用喷灯加热所述延伸中空芯棒外表面，使碱金属卤化物与氧气反应生成的碱金属氧化物沉积在所述延伸中空芯棒内表面，继而沿径向扩散至所述延伸中空芯棒内部，得到碱金属掺杂中空芯棒；/n步骤S5，将所述碱金属掺杂中空芯棒清洗后，再将所述碱金属掺杂中空芯棒的一端封闭，另一端与真空设备连接，在氢氧焰喷灯加热条件下，所述碱金属掺杂中空芯棒进入熔融状态，同时在压差作用下熔缩成实心芯棒，且所述实心芯棒外表面覆有一层羟基层；/n步骤S6，在所述实心芯棒表面沉积二氧化硅后，然后烧结，得到光纤预制棒。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光纤预制棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将陶瓷杆固定在外部气相沉积设备上，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通过不同管道通入喷灯，所述氢气、所述氧气、所述四氯化硅和所述四氯化锗在所述喷灯口燃烧，产生第一沉积物，所述第一沉积物在所述陶瓷杆外表面上沉积，形成第一沉积层，所述第一沉积层达到一定厚度后，停止通入所述四氯化锗，然后将四氟化硅通入喷灯，所述氢气、所述氧气、所述四氯化硅与所述四氟化硅产生第二沉积物，该第二沉积物在所述第一沉积物上沉积，形成第二沉积层，所述第二沉积层达到一定厚度后，得到粉末芯棒；
步骤S2，将所述陶瓷杆从所述粉末芯棒中抽去，得到中空粉末芯棒，在所述中空粉末芯棒中通入无水氧气，并在氯气与氦气混合气氛中将所述中空粉末芯棒烧结成透明中空芯棒；
步骤S3，在加热条件下，拉伸所述透明中空芯棒得到延伸中空芯棒；
步骤S4，将碱金属卤化物蒸气与无水氧气混合后通入所述延伸中空芯棒中，用喷灯加热所述延伸中空芯棒外表面，使碱金属卤化物与氧气反应生成的碱金属氧化物沉积在所述延伸中空芯棒内表面，继而沿径向扩散至所述延伸中空芯棒内部，得到碱金属掺杂中空芯棒；
步骤S5，将所述碱金属掺杂中空芯棒清洗后，再将所述碱金属掺杂中空芯棒的一端封闭，另一端与真空设备连接，在氢氧焰喷灯加热条件下，所述碱金属掺杂中空芯棒进入熔融状态，同时在压差作用下熔缩成实心芯棒，且所述实心芯棒外表面覆有一层羟基层；
步骤S6，在所述实心芯棒表面沉积二氧化硅后，然后烧结，得到光纤预制棒。


2.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制备方法，其特征在于：
其中，在步骤S1中，所述氢气的流量为60L/min-200L/min，所述氧气的流量为30L/min-100L/min，所述四氯化硅的流量为20g/min-100g/min，所述四氯化锗的流量为200mg/min-1000mg/min，所述四氟化硅的流量500ml/min-1000ml/min，
在步骤S1中，所述陶瓷杆沿轴向移动并同时绕其轴线旋转，移动速度为50mm/min-300mm/min，旋转速度为10rpm-50rpm，所述第一沉积物在所述陶瓷杆上沉积的厚度为30mm-65mm，所述第二沉积物在所述第一沉积物上沉积的厚度为75mm-105mm，
在步骤S2中，所述氧气流量为10L/min-20L/min，所述氯气流量为0.3L/min-2L/min，所述氦气流量为10L/min-40L/min，所述中空粉末芯棒通过烧结炉并同时绕其轴线旋转，通过烧结炉的速度为1mm/min-10mm/min，旋转速度为1rpm-10rpm，
在步骤S3中，所述延伸中空芯棒的外径为30mm-60mm，
在步骤S4中，所述喷灯温度为200℃-300℃，所述喷灯沿所述延伸中空芯棒轴向移动，移动速度为20mm/min-200mm/min，所述延伸中空芯棒同步绕其轴线旋转，旋转速度为10rpm-50rpm。


3.根据权利要求2所述的光纤预制棒的制备方法，其特征在于：
其中，所述氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱宜刚，沈海平，孙耀杰，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31