一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，包括有床身，床身上面两端分别安设进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，在进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头之间安设有保温炉，保温炉内对应进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的旋转轴线安设有高频微波谐振腔，所述的高频微波谐振腔通过立柱与安设在保温炉外的直线往复运行装置相连，使得高频微波谐振腔沿旋转轴线往复运行，其特征在于所述的直线往复运行装置为直线电机驱动控制装置。本实用新型专利技术使得高频微波谐振腔能在整个沉积过程中匀速和匀变速区域平稳的往复移动，有效提高了高频微波谐振腔在芯棒沉积变速区折返点位置及速度切换控制精度，提高沉积芯棒折射率分布的加工精度。折射率分布的加工精度。折射率分布的加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床


[0001]本专利技术涉及一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，属于光纤制造设备


技术介绍

[0002]近年来，多模光纤以其低廉的系统成本优势，成为短距离、高速率传输网络的优质解决方案，已广泛应用于大型数据中心、局域办公中心、高性能计算中心和存储区域网等领域。随着速率100Gb/s的普遍商用，已平稳向400Gb/s过渡，并加快向800Gb/s演进，对高品质、高带宽性能多模光纤的需求愈加迫切。
[0003]目前，多模光纤所需的光纤预制件沉积主要通过管内法：等离子体化学气相沉积PCVD(PlasmaChemicalVaporDeposition)和改进的化学气相沉积MCVD(ModifiedChemicalVaporDeposition)制备。PCVD是通过在高纯石英玻璃衬管内通入高纯反应物，如SiCl4、O2、GeCl4等，利用高频微波源谐振腔提供的高频微波激活气体电离形成等离子体而进行化学反应，形成透明的掺杂石英玻璃沉积层，多模光纤芯棒制备反应式如下：
[0004]SiCl4+O2＝SiO2+2Cl2，
[0005]GeCl4+O2＝GeO2+2Cl2。
[0006]完成沉积后的石英玻璃衬管通过石墨炉熔缩制备成实心多模预制件。然后，多模预制件经清洗、腐蚀、干燥后与其相匹配的套管组合成多模光纤预制棒，通过拉丝设备将该预制棒拉制成光纤。
[0007]石英玻璃衬管的沉积是通过PCVD沉积车床的加工来完成的，用于激活气体电离形成等离子体的高频微波源谐振腔通过立柱连接在可移动滑台装置上，立柱上部的高频微波谐振腔置于温度1000℃～1300℃的保温炉内腔中。现有的PCVD沉积车床立柱下部连接的滑台安设在导轨上，通过螺套与传动丝杆经接触式方式相连，该传动丝杆驱动螺套和滑台带动与其相连的高频微波源谐振腔在沿石英玻璃衬管轴向往复运动，由于丝杆传动及驱动链存在一定的间隙和误差，加之接触性导轨存在的爬动现象，在谐振腔往复运动中难免会出现传动同步差，振动大等缺陷，因而，在传统接触式丝杆传动条件下，生产工艺控制参数(如：高频微波谐振腔抖动、移动速度/位移偏差、反应物压力、反应物流量、旋转角度等)，会造成反应物在高纯玻璃衬管轴向沉积过程中不可避免地出现控制上的偏差，使芯棒在多层沉积过程中出现折射率的波动和偏差。尤其是在芯棒沉积区域两端高频微波源谐振腔折返点附近变速阶段的neck区的soot环会进一步影响芯层折射率剖面的分布，一般而言，多模光纤的芯层折射率分布相对复杂，其芯层折射率剖面需设计成芯层中心至边缘连续逐渐降低的折射率分布，通常称其为“α剖面”。即满足如下幂指数函数的折射率分布：
[0008][0009]其中，n1：表示光纤轴心的折射率；
[0010]r：表示离开光纤轴心的距离；
[0011]a：表示光纤芯半径；
[0012]α：表示分布指数；
[0013]Δ0：表示纤芯中心相对包层的折射率。
[0014]相对折射率，即Δ
i
：
[0015]Δ
i
％＝[(n
i2
‑
n
02
)/2n
i2
]×
100％
[0016]其中，n
i
：表示距离纤芯中心i位置的折射率；
[0017]n0：表示光纤芯层的最小折射率，通常也是光纤包层的折射率。
[0018]在PCVD工艺制备多模光纤芯棒时，通过在SiO2中掺入掺杂剂(如：GeO2、C2F6、P2O5、 ZrO2、B2O3等)来调节多模光纤从芯层中心至边缘渐变降低的折射率分布。通过精确控制芯层折射率分布及纤芯不圆度，能够降低多模光纤存在的模间色散，获得高带宽性能多模光纤。这里的带宽性能是指光纤满注入带宽(OFL Bandwidth)和有效模式带宽(EMBc)，分别采用 TIA中规定的FOTP
‑
204标准和IEC 60793
‑1‑
49测试方法测得。
[0019]纤芯不圆度表示式如下：
[0020]N
core
＝(d
core
‑
max
‑
d
core
‑
min
)/d
core
[0021]其中，
[0022]N
core
：表示芯不圆度；
[0023]d
core
‑
max
：表示纤芯边界所作外接圆直径；
[0024]d
core
‑
min
：表示纤芯边界所作内切圆直径
[0025]d
core
：表示纤芯直径。
[0026]渐变的折射率分布通过精确的掺入掺杂剂来实现，而这一过程，通常用锗补偿的方法在芯层沉积SiO2过程中精确控制所需掺杂剂量，从而实现理想的芯层折射率分布。传统方式，在沉积芯棒半径方向上进行控制而实现复杂渐变折射率芯棒的制备。但在实际制备中，由于传统接触式传动丝杆驱动系统的弊端，不可避免地会出现在芯棒制备过程中高频微波谐振腔系统运行速度波动、微波抖动，保温系统的温度分布梯度、供料系统的气流扰动等因素，导致芯棒沉积过程的径向、轴向关键参数(如：Delta等)会偏离理想状态。同时，在现有沉积车床制备过程中，当往复运行的谐振腔运行至石英玻璃衬管沉积两侧变速折返区域，即，芯棒靠近左侧变速端(LS)和右侧变速端(RS)，存在折返点对应位置(移)重复性差，沉积波动大，精确度不高的弊端，从而导致芯棒在该变速区对应的参数偏离，进而导致剖面偏离理想设计剖面，致使芯棒轴向参数分布不均，对拉制成的光纤芯圆度与光纤带宽带来较大影响。

技术实现思路

[0027]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，不仅可以有效地解决高频微波谐振腔在芯棒沉积过程中的摩擦振动、微波热源波动，精确控制芯棒折射率分布，而且对沉积芯棒两端变速端(区)速度波动带来的参数波动性具有显著优势，进而可有效提升纤芯沉积的均匀性，提升沉积加工的质量。
[0028]本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有床身，床身上面两端分别安设进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，在进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹
头之间安设有保温炉，保温炉内对应进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的旋转轴线安设有高频微波谐振腔，所述的高频微波谐振腔通过立柱与安设在保温炉外的直线往复运行装置相连，使得高频微波谐振腔沿旋转轴线往复运行，其特征在于所述的直线往复运行装置为直线电机驱动控制装置。
[0029]按上述方案，所述的直线电机传动控制装置包括滑台、导轨组、磁轨组、线圈组、直线电机模组和连接支座，所述的导轨组通过连接支座与床身固联，导轨组上配置线圈组和磁轨组，磁轨组沿导轨组以磁力悬浮方式往复移动，所述的磁轨组与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，包括有床身，床身上面两端分别安设进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，在进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头之间安设有保温炉，保温炉内对应进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的旋转轴线安设有高频微波谐振腔，所述的高频微波谐振腔通过立柱与安设在保温炉外的直线往复运行装置相连，使得高频微波谐振腔沿旋转轴线往复运行，其特征在于所述的直线往复运行装置为直线电机驱动控制装置。2.按权利要求1所述的用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，其特征在于所述的直线电机驱动控制装置包括滑台、导轨组、磁轨组、线圈组、直线电机模组和连接支座，所述的导轨组通过连接支座与床身固联，导轨组上配置线圈组和磁轨组，磁轨组沿导轨组以磁力悬浮方式往复移动，所述的磁轨组与滑台连接，驱动滑台往复移动。3.按权利要求2所述的用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，其特征在于所述的滑台与立柱连接，立柱上端与高频微波谐振腔相连。4.按权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安林，谢鹏，黄荣，肖武丰，傅琰，吴建鹏，王润涵，张振众，王海鹰，尹旭峰，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：新型
国别省市：