一种制造光纤预制棒的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种光纤预制棒的制造技术，现有技术存在随着预制棒疏松体的提升，预制棒轴向生长不均匀，使预制棒轴向的包芯比产生波动的缺陷，本实用新型专利技术的制造光纤预制棒的装置，其包括：一个带有竖直种棒的反应器，该反应器具有反应腔；设置在反应腔内用于将原料气体火焰水解生成的玻璃粉尘沉积到竖直种棒上形成疏松体的至少一个喷灯；用于排放反应腔内的废气以及未沉积到疏松体上的玻璃粉尘的排风口以及用于向反应腔内补充清洁空气的补风口；为补风口配置有能够以设定的温度向反应腔内供给气体的气体加热器。使从补风口进入到反应腔内的空气始终保持设定的温度，从而获得包芯比稳定的光纤预制棒，提高疏松体的沉积效率。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤预制棒的制造技术，具体地说，涉及带气体加热器的轴向汽相沉积(VAD)装置和使用该装置制造光纤预制棒的方法。
技术介绍
光纤由光纤预制棒按比例拉制而成，而预制棒通常由折射率较高的芯 层和折射率较低的包层组成。由于99%以上的光信号都是在芯层中传输的， 因此芯棒的制造技术决定了光纤预制棒的光学特性。作为光纤预制棒芯棒 的制造方法之一，轴向汽相沉积(VAD)法(如申请号为10/142466、公开 号为US 6923024B2的美国专利申请，申请号为10/142689、公开号为US 6928841B2的美国专利申请，申请号为200610142065.5 、公开号为CN 1994945A的中国专利申请)是将燃烧反应生成的玻璃微粒沉积到旋转上升 的竖直种棒上形成疏松体，具有沉积效率高，成本低，易于大规模制造等 优点。近年来，随着光纤需求量的增长和竟争的加剧，需要在不降低预制棒 光学特性的前提下制造较大尺寸规格的预制棒来进一步降低成本。使用轴 向汽相沉积制造大尺寸预制棒，需要更大、结构更复杂的多重喷灯来增大 玻璃粉尘的沉积量，同时需要严格控制反应腔内的压力场和温度场。如图 1所示，制造光纤预制棒的装置1包括反应腔2,用于沉积玻璃粉尘的第 一喷灯3和第二喷灯4，用于固定竖直种棒9的夹具5,用于使竖直种棒 旋转和提升的旋转提升部件6,排风口 7和补风口 8。制造光纤预制棒的 过程中，先将竖直种棒9竖直的固定在夹具5上，然后将SiC"、 GeC"气 体送至氢氧焰喷灯3、 4燃烧，在高温下水解生成玻璃粉尘。通常利用第 一喷灯3向竖直种棒9的中心部位喷射火焰在竖直种棒9的末端形成芯层 10，利用第二喷灯4向竖直种棒9的周围部分喷射火焰在芯层10上形成包层11。芯层10的折射率高于包层11的折射率。竖直种棒不断地向上提 升和旋转，从而得到外径均勻的疏松体。疏+>体经过脱水和玻璃化，形成 具有芯层和部分包层组成的透明芯棒。更具体地，原料气体(SiCU、 GeCU),可燃气体(H2)和助燃气体(02) 等从原料供应系统以设定的流速通向喷灯，当原料气体与喷灯中氢氧焰燃 烧产生的H20发生水解反应或者在IIO(TC甚至更高温度下与02发生直接氧 化反应生成Si02、 Ge02樣i粒。反应式为SiCl4 + 2H20 — Si02 + 4HC1SiCl4 + 02 — Si02 + 2C12GeCU + 2H20 — Ge02 + 4HC1GeCl4 + 02 — Ge02 + 2C12 火焰产生的Si02、 Ge02颗粒漂浮在火焰中，形成气溶胶。当气溶胶粒 子存在于温度分布不均匀的气体中时，粒子受温度梯度的驱使会由高温处 往低温处运动，此现象称为热泳。由于温度梯度的作用，Si02、 Ge02微粒 随着从喷灯口喷出的热气体一起漂浮到温度相对较低的疏松体上。对疏松 体生长至关重要的芯层端面温度利用红外激光探测器监测，并通过控制芯 层喷灯的H2流量来调节疏松体端面温度(如申请号为10/131700、公开号 为US 6834516B2的美国专利申请)。疏松体沉积过程中，排风口 7产生的负压将反应腔2内的废气以及未 沉积到疏松体上的玻璃粉尘抽送到排废管道当中。同时反应腔2通过补风 口 8补充洁净空气来达到压力平衡。从而保证了整个系统气体的正常循环， 使废气可以快速离开反应腔2避免了 HC1等化学物质扩散到反应腔2内壁 造成侵蚀。另一方面，气体的流动对预制棒的周围环境具有一定的冷却作 用，增大了温度梯度，增强了沉积效率，使更多的玻璃粉尘附着到疏松体 上。然而进入补风口的是处于室温状态的空气，由于昼夜温差等原因会使 空气温度存在一定的差异，引起喷灯火焰以及预制棒芯层端面温度的波 动，端面温度的波动使沉积到疏松体上的玻璃粉尘的组分发生变化，同时 疏松体的密度也可能发生改变。随着预制棒疏松体不断地向上提升，疏松体长度方向上的芯层尺寸也随之变化，从而导致预制棒轴向生长的不均匀 性，使预制棒轴向的包芯比(内包层与芯层直径的比值)产生波动。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术存在 的随着预制棒疏松体的提升，预制棒轴向生长不均匀，使预制棒轴向的包 芯比产生波动的缺陷，提供一种制造光纤预制棒的装置。为此，本技术采用下述技术方案一种制造光纤预制棒的装置，其包括一个带有竖直种棒的反应器，该反应器具有反应腔；设置在所述反应腔内用于将原料气体火焰水解生成的玻璃粉尘沉积到 所述竖直种棒上形成疏松体的至少一个喷灯；用于排放所述反应腔内的废气以及未沉积到疏松体上的玻璃粉尘的排 风口以及用于向所述反应腔内补充清洁空气的补风口；其特征是为所述的补风口配置有能够以设定的温度向所述的反应腔内 供给气体的气体加热器。本技术具有以下功能和效果(1 )使从补风口进入到反应腔内的空气始终保持设定的温度，从而获 得包芯比稳定的光纤预制棒，提高疏松体的沉积效率。(2 )温度控制单元能够根据出风口处的温度传感器测量的温度，自动 调节加热体的功率，保证出风口提供设定温度的热风，减小了进入到反应 腔气体的温度波动。(3)加热气体进入反应腔，可以提高反应腔内的温度，节省用于加热 疏松体表面的可燃气体和助燃气体的量。(4 )导流板具有整流作用，可使气体加热器内流出的气体呈稳定、均 匀的层流状态，消除反应腔内气流紊乱的现象。从而减小了未沉积的Si02, Ge02微粒附着到反应腔内壁的可能性。本技术其它的特征和优点，可以从以下结合附图的说明中将更全 面的展现。附图说明图1是现有的用轴向汽相沉积法制造光纤预制棒的装置的示意图。图2是本技术用轴向汽相沉积法制造光纤预制棒的装置的优选实施例的示意图。图3是本技术的气体加热器24的轴向剖面示意图。图4是本技术的气体加热器24出风口的横截面结构示意图。图5是本技术用轴向汽相沉积法制造光纤预制棒的装置的另一个实施例的示意图(该示意图项对于图l、 2的左视方向)。图6是图5所示制造光纤预制棒的装置的气体加热器24出风口的横截面结构示意图。图7是本专利技术用轴向汽相沉积法制造光纤预制棒的装置的加热体的又 一种结构的橫截面示意图。图中1-制造光纤预制棒的装置，2-反应腔，3-第一喷灯，4-第二喷 灯，5-夹具，6-旋转提升部件，7-排风口， 8-补风口， 9-竖直种棒，10-芯层，11-包层，12-进风口， 13-壳体，14-加热体，15-温度传感器，16-温度控制单元，17-导流板，18-线圈骨架，19-电热丝，20-绝缘套筒，21-气体通孔，22-保护罩，23-出风口， 24-气体加热器。具体实施方式以下结合附图对本技术的技术方案做进一 步的说明。本技术的制造光纤预制棒的装置，其包括一个带有竖直种棒9的反应器，该反应器具有反应腔2;设置在反应器的反应腔2内用于将原料气体火焰水解生成的玻璃粉尘 沉积到竖直种棒9上形成疏松体的至少一个喷灯3、 4;用于排放反应腔2内的废气以及未沉积到疏松体上的玻璃粉尘的排风 口 7以及用于向反应腔2内补充清洁空气的补风口 8;尤其是为补风口 8配置有能够以设定的温度向反应腔2内供给气体的 气体加热器24。该制造光纤预制棒的装置使从补风口 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光纤预制棒的装置（１），其包括：　一个带有竖直种棒（９）的反应器，该反应器具有反应腔（２）；　设置在所述反应腔（２）内用于将原料气体火焰水解生成的玻璃粉尘沉积到所述竖直种棒（９）上形成疏松体的至少一个喷灯（３、４）；　 　用于排放所述反应腔（２）内的废气以及未沉积到疏松体上的玻璃粉尘的排风口（７）以及用于向所述反应腔（２）内补充清洁空气的补风口（８）；　其特征是为所述的补风口（８）配置有能够以设定的温度向所述的反应腔（２）内供给气体的气体加热器（２ ４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯高锋，张立永，杨军勇，章海峰，
申请(专利权)人：富通集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]