本发明专利技术公开了一种光波导轴向均匀的光纤预制棒制作方法，属于光通信技术，该方法按光纤波导的归一化结构进行工艺设计和控制，其首先采用管内化学气相沉积法在石英玻璃管内沉积包层和芯层，经轴向控制使各层的归一化尺寸和折射率一致，归一化尺寸为各层相对于其中一层的比例系数，经高温熔缩成芯棒；其次将芯棒延伸制成沉积靶棒；接着采用轴向化学气相沉积法制备SiO2粉尘外包层，经轴向控制沉积由光纤波导归一化尺寸所决定的SiO2粉尘外包层；最后将SiO2粉尘外包层烧结成透明玻璃棒体即成光纤波导均匀的光纤预制棒。本工艺方法灵活、简便，所得预制棒的光波导均匀，有效利用两端锥度，增加有效长度，降低成本，可高速率生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤制造领域，具体是一种用管内化学气相沉积法结合外部轴向化学气相沉积法制作光纤波导轴向均勻的光纤预制棒的方法。
技术介绍
用于通信传输的光纤是由预制棒经拉丝而制成，光纤预制棒的制作是光纤生产中的一个核心环节，主要决定光纤的结构与光学性能。在现有技术中已存在几种生产光纤预制棒的工艺方法，按光纤折射率剖面的制造方法划分，可以分成两大类管内沉积法，包括等离子化学气相沉积法(PCVD)与改进的化学气相沉积法(MCVD)；外部沉积法，包括气相轴向沉积法(VAD )和外部气相沉积法(0VD)。其中VAD法和OVD法，能够以高速率制作大型光纤预制棒，但外部化学气相沉积法对光纤波导结构的控制精度较低。PCVD法和MCVD法能生产出波导结构复杂而精度高的光纤预制棒，但由于受到基管直径/壁厚的限制，单独使用时存在着生产成本高、沉积速率较低等不足，难以制作大型光纤预制棒。而以高速制造大型光纤预制棒是全面提高光纤生产速率、降低成本、增强光纤生产企业市场竞争力的关键， 所以光纤预制棒都采用“两步法”制造工艺，第一步采用前述四种工艺中的一种制造芯棒， 形成光纤的折射率剖面(光波导)，第二步制造外包层，主要采用VAD、OVD或套管法(RIT/ RIC)，增加单根预制棒的拉丝长度，提高生产效率，降低光纤生产成本。改进的化学气相沉积(MCVD)工艺和等离子化学气相沉积(PCVD)工艺对折射率剖面控制精确，适合制造具有复杂折射率剖面形状的光纤，如非零色散位移单模光纤(G. 655 和G.656光纤)。这两种同属于管内法的工艺，沉积时两端由于反向而形成锥度，如折射率剖面沿轴向分布不均勻(光学锥度)，或沉积厚度沿轴向分布不均勻(几何锥度)。沉积锥度效应影响芯棒的纵向均勻性，减少了芯棒的有效长度。一般通过优化工艺参数和改进控制等方式，可以适当抑制锥度效应引起的不均勻性。但是，对于G. 655、G656类光纤而言，芯层剖面采用多层结构的设计，较为复杂，减小锥度效应需要更复杂的参数调整与工艺控制技术，增大了工艺难度，芯棒的利用率很难提高，影响预制棒长度的增加。RIT/RIC法是将预制棒的芯棒直接放进高纯度石英外套管而组合成预制棒，或对组合预制棒进行高温加热，将石英套管与芯棒熔合一体制成光纤预制棒，或者将组合预制棒直接抽真空拉丝成光纤(如申请号为200510091570. 7、公开号为CN1837868A ；申请号为20051009304. 3、公开号为CN1760150A的中国专利技术专利申请；申请号为09/515227、专利号为US6460378 Bl ；申请号为09/581734、专利号为US6484540 Bl的美国专利技术专利申请所述)。从工艺上看，套管法较为简单，已经用于常规生产。但这种方法存在某些缺陷所生产的预制棒/光纤的芯-包层同心度误差较大；套管的尺寸必需按照芯棒的尺寸匹配；高纯度石英套管难以制造，大尺寸的套管要求的几何精度高，依赖外购或进口，成本相对较高。外部沉积OVD工艺(如申请号为09/689389、专利号US6M6759 Bl的美国专利申请，申请号为10/188863、专利号US6941772 B2的美国专利申请；申请号为 200410057462. 3，授权公告号为CN1275888C的中国专利申请)和VAD沉积工艺(如申请号为10/142466、专利号为US69230M B2的美国专利申请，申请号为P2006-32686、公开号为 P2007-210817A的日本专利申请)，采用SiCl4为原料，通过火焰水解反应沉积疏松多孔的 SiO2粉尘外包层，然后将其脱水致密化形成透明的预制棒。两种方法都具有原材料成本低， 工艺调整方便灵活，理论上尺寸可以做得足够大等优势，是适合制备外包层的方法。利用管内法(MCVD，PCVD)以高速率制造折射率复杂而精度较高的大型光纤预制棒，已经有的文献资料显示，出现了的一些组合工艺制造方法，如改进的化学气相沉积和管外气相沉积组合工艺制造方法(MCVD+0VD制造方法)，等离子化学气相沉积和套管法组合工艺制造方法(PCVD+RIT/RIC制造方法)。但是，已有的这些组合工艺方法都没有解决芯棒锥度所带来的均勻性问题，所以预制棒的有效长度和利用率，拉成光纤的均勻性，以及光纤的生产效率都很难进一步提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的因芯棒存在锥度而利用率低以及制得的预制棒拉成光纤的均勻性不高的缺陷，提供一种利用管内法(MCVD或 PCVD)制备芯棒与VAD工艺制备外包层的组合预制棒工艺，通过光纤波导归一化的控制方法，使预制棒的光纤波导均勻一致，而不是几何尺寸一致，从而能够有效地利用沉积锥度部分，增加预制棒有效长度，即增加拉制光纤长度，提高光纤的均勻性和生产效率的光波导轴向均勻的光纤预制棒制作方法。为达到上述目的，本专利技术的光波导轴向均勻的光纤预制棒制作方法包括以下步骤A、采用管内化学气相沉积方法制备芯棒，经轴向控制使芯棒各层的归一化尺寸和折射率一致；B、将芯棒延伸制成靶棒；C、采用轴向化学气相沉积法在靶棒上制备SiO2粉尘外包层，经轴向控制沉积由光纤波导的归一化尺寸决定的外包层，将疏松的S^2粉尘外包层烧结致密化即得到光纤波导均勻的预制棒；其中，归一化尺寸为各层相对于其中一层的比例系数。作为优选技术措施，所述的管内化学气相沉积方法是将原料气体通入石英玻璃基管中，在高温条件下进行化学反应得到粉尘沉积到基管内表面，当芯棒的包层和芯层沉积完毕后，在更高温度下使基管、芯棒的包层和芯层塌缩成一实心玻璃棒成为芯棒。作为优选技术措施，根据目标预制棒的外径和芯棒的收缩比例设定延伸目标来延伸芯棒制成靶棒。作为优选技术措施，所述的轴向化学气相沉积法在靶棒上制备SiA粉尘外包层是将反应原料通入输送系统送入沉积腔，用火焰水解反应产生SiA粉尘，SiO2粉尘沉积在靶棒上形成疏松的SW2粉尘外包层。作为优选技术措施，根据靶棒的规格尺寸数据以及光纤波导归一化尺寸的要求设定需要的外包层及沉积外包层时对靶棒的提升速度，对靶棒的提升速度为外包层的沉积重量除以沉积速度所得的商。作为优选技术措施，靶棒的提升速度V=O. 579W/(Gi2 · R0i2-R02)，其中W为SW2粉4尘的沉积速度，Gi为光纤外径对第i层的归一化结构系数，Ro, Roi分别为靶棒和靶棒第i层的直径。本工艺方法的核心思想是按照光纤波导的归一化结构参数，采用轴向控制调节技术进行制作。在制作的第一步，利用管内法(MCVD，PCVD)对剖面控制精确性的优势高制备芯棒，不是如先前工艺那样采用复杂的调节方法一味地追求芯棒各层的几何尺寸和折射率均勻一致，而是采用轴向调节控制技术，如调节加热的氢氧火焰的移动速度的方法，使芯棒中沉积层的归一化尺寸和折射率均勻一致，这样简化了制作的难度。在制作的第二步中，利用 VAD法在轴向对外包层沉积进行控制，制备相应的为光纤波导所要求的外包层，如采用调节棒体提升速度的方法，力求预制棒中光纤波导均勻一致，而不是如先前工艺那样一味地追求外包层的尺寸均勻一致。因为，预制棒中光纤波导均勻一致，可以确保拉制成光纤的波导结构均勻一致，而且有效地利用芯棒沉积锥度部分，增加预制棒可拉光纤长度，提高光纤的均勻性和生产本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光波导轴向均匀的光纤预制棒制作方法，其特征是包括以下步骤：Ａ、采用管内化学气相沉积方法制备芯棒，经轴向控制使芯棒各层的归一化尺寸和折射率一致；Ｂ、将芯棒延伸制成靶棒；Ｃ、采用轴向化学气相沉积法在靶棒上制备ＳｉＯ２粉尘外包层，经轴向控制沉积由光纤波导的归一化尺寸决定的外包层，将疏松的ＳｉＯ２粉尘外包层烧结致密化即得到光纤波导均匀的预制棒；其中，归一化尺寸为各层相对于其中一层的比例系数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴金东，吴雯雯，李庆国，孙可元，陈海滨，李强，
申请(专利权)人：成都富通光通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：90
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。