一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置涉及的是一种使用低水峰芯棒和低水峰套管制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置。合成后的芯棒可以具有复杂的折射率剖面。包括芯棒组件、套管组件、高温热源、卡盘、旋转接头、外部供气管道和压力控制管；所述的芯棒组件由芯层棒和芯棒空心柄熔融对接制成，在芯棒空心柄靠近芯层棒的一端钻有若干个通气孔；所述的套管组件由内包层套管和套管空心柄熔融对接制成，套管组件的内包层套管套装在芯棒组件的芯层棒外部；芯棒组件的芯棒空心柄、套管空心柄分别装夹在玻璃车床的两个卡盘中，芯棒空心柄外端通过旋转接头和外部供气管道相连，高温热源设置在内包层套管的外侧。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置，涉及的是一种使用低水峰芯棒和低水峰套管制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法。合成后的芯棒可以具有复杂的折射率剖面。该技术可以在融缩套管使其和芯棒合成为一体的过程中，避免空气中的水分和杂质污染界面及渗透到芯棒中去。
技术介绍
光纤的制造过程通常包括3个步骤。第一步是芯棒制造。芯棒通常由芯层和内包层两部分组成。芯棒的制造方法主要有轴向气相沉积法(VAD)、改进的化学气相沉积法(MCVD)、等离子体化学气相沉积法(PCVD)和管外气相沉积法(OVD)。第二步是在芯棒外加上外包层。第三步是拉丝制造光纤。加外包层的主要技术有套管融缩法(RIT)、套管拉丝法(RIC )以及外包沉积法。套管融缩法是将芯棒插入一个套管，在高温下融缩套管使其和芯棒成为一体而制成实心预制棒；套管拉丝法也是将芯棒插入套管，但套管融缩的过程是在拉丝过程中完成的；沉积法是用SOOt法，等离子喷涂法(APVD)，等离子外部沉积(POD)等技术将外包加在芯棒外面而制成实心预制棒。为了控制光纤制造的成本，外包层材料中的杂质含量(特别是水分含量)通常都比芯棒高，外包层的各种物理和化学性能也不如芯棒。不仅如此，外包沉积通常是在高温下进行，它可能对芯棒的质量会造成不良影响。为了消除外包材料和外包沉积过程对光纤质量的影响，光纤中的内包层的厚度通常不能小于应用波长的10倍。为了满足这一要求，在通信用单模光纤的芯棒的设计中，内包层的外径和芯层的外径比(包芯比)通常不能小于4。在芯棒制造工艺中，VAD方法因具有原料纯度要求较低，沉积速率高，脱水效果好，可连续制造大尺寸预制棒以及折射率剖面中心不存在凹陷等优势得到广泛应用。但是由于在去羟基和烧结过程中，掺入内包层中的氟元素极易渗透到芯层或在高温下蒸发并被干燥气体(CL2和He)携带走，在传统的VAD工艺生产的芯棒中，凹陷折射率差通常无法达到-0.003 (约-0.2%*nSiQ2)。所以使用传统的VAD工艺实现复杂的折射率剖面(例如凹凸交替的内包层)的难度是非常大的。这一缺陷局限了传统的VAD工艺只能生产G652，G657A1/G657A2等折射率剖面较简单且不需较深凹陷折射率的单模光纤。
技术实现思路
本技术目的是针对上述VAD工艺不足之处，提供一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置，是一种使用VAD或OVD制造的芯棒和MCVD，PCVD或POD制造的套管制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置。采用本技术方法制造的光纤预制棒由3个部分组成:芯层棒，内包层套管和外包层。这3个部分是由3种不同的生产工艺制造的。采用本技术生产流程制作的预制棒可以生产出光学包层折射率特别低的光纤，这类光纤具有超低水峰传输的能力，适合于长距离传输应用。—种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置是采取以下技术方案实现:一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置包括芯棒组件、套管组件、高温热源、卡盘、旋转接头、外部供气管道和压力控制管。所述的芯棒组件由芯层棒和芯棒空心柄熔融对接制成，在芯棒空心柄靠近芯层棒的一端需要钻有若干个通气孔。所述的套管组件由内包层套管和套管空心柄熔融对接制成，内包层套管的内径须比芯层棒的外径大至少0.3毫米。套管组件的内包层套管套装在芯棒组件的芯层棒外部，装配后内包层套管和芯层棒的间隙为0.15 5毫米。芯棒组件的芯棒空心柄、套管空心柄分别装夹在玻璃车床的两个卡盘中，芯棒空心柄外端通过旋转接头和外部供气管道相连。各种所需的气体通过外部供气管道输入，这些气体包括(但不限于)吹扫气体、干燥气体和刻蚀气体。吹扫气体采用纯化的N2, O2或He等，干燥气体采用Cl2。刻蚀气体采用CF4X2F6或SF6等。外部供气管道上装有压力控制管和连接于洗涤塔(注:洗涤塔是用于处理废气的装置)。套管空心柄的外端和洗涤塔连接，并用于控制内包层套管和芯层棒间隙的气压。套管组件中内包层套管的外端需和芯棒空心柄气密连接，连接位置需在芯棒空心柄的通气孔的外侧，从而确保外部供气管道和内包层套管与芯层棒之间的间隙相连通。气密连接的方法可以采用机械密封，或高温熔融密封。本技术采取了高温熔融密封的方法。高温热源设置在内包层套管的外侧，高温热源采用(但不限于)燃气喷灯或熔炉。上述制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置生产出的预制棒折射率剖面由芯层、内包层、外包层组成。所述的芯层是由VAD或OVD工艺制造的芯层棒。它包括芯层和一小部分内包层。在芯层棒中，包芯比可以小于4，甚至接近I。内包层是由其他工艺生产的具有特定折射率剖面的内包层套管。外包层是由沉积法或套管制作的。一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的方法，其步骤如下:I)芯棒组件制作:使用玻璃车床将芯层棒和芯棒空心柄熔融对接。2)套管组件制作:内包层套管内径比芯层棒外径大至少0.3毫米，使用玻璃车床将内包层套管和套管空心柄熔融对接。3)将两个组件分别装夹在玻璃车床的两个卡盘上，将内包层套管套于芯层棒外面。内保层套管内壁和芯层棒外壁的间隙约0.15 5毫米。4)关闭压力控制管和洗涤塔以及真空泵的之间连接，芯棒空心柄通过旋转接头和外部供气管连接。套管空心柄与外部洗涤塔相连接。5)将内包层套管和芯棒空心柄气密连接。6)启动玻璃车床，以下运行中玻璃车床卡盘的转速为每分钟20 100转。7)在室温下，通过外部供气管道通入吹扫和干燥气体的混合气体约2分钟。吹扫气体和干燥气体的流量比是20:1 80:1。8)继续通入吹扫和干燥气体的混合气体，吹扫气体和干燥气体的流量比是20:1 80:1。高温热源来回移动两次，适当加热内包层套管，高温热源移动速度每分钟50 200毫米，内包层套管内壁的温度约在300 800°C。9)通入吹扫和刻蚀气体的混合气体清洗玻璃界面。吹扫和刻蚀气体的流量比例是5:1 20:1。高温热源从进气端缓慢移动到出气端。将内包层套管内壁加热到刻蚀气体分解并和玻璃反应的温度为1200 1900°C，热源的移动速度每分钟20 100毫米。控制内包层套管和芯层棒之间的间隙压力，防止内包层套管外径在高温下收缩或膨胀，控制内包层套管和芯层棒之间的间隙压力为30pa 400pa。10)通入吹扫和干燥气体的混合气体，吹扫和干燥气体的流量比是20:1 80:1。此时内包层套管和芯层棒之间的间隙压力应小于60pa，在出气端即靠近套管空心柄，用高温热源加热使内包层套管融缩，当内包层套管和芯层棒之间的间隙几乎消失时，打开压力控制管，并将在排气端的内包层套管和芯层棒熔成一体。11)继续通入吹扫和干燥气体的混合气体，吹扫和干燥气体的流量比是20:1 80:1。根据套管的壁厚决定所需的管压。压力的范围是+60pa'99Kpa;如果需要负压，打开压力控制管和真空泵的连接，高温热源向进气端方向移动，高温热源移动动速度每分钟5 100毫米，加热融缩使内包层套管和芯层棒合成一体。12)通过控制外部供气管道和压力控制管中气体的真空度达到管压+60pa -99kpa，控制高温热源的温度120(Tl90(TC和移动速度为5 100 mm/min，保证内包层套管和芯层棒完全熔融，无界面气泡和气线，同时保证成品芯棒的圆度，即制成一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒。本明生产流程的关键步骤是通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置，其特征在于：包括芯棒组件、套管组件、高温热源、卡盘、旋转接头、外部供气管道和压力控制管；所述的芯棒组件由芯层棒和芯棒空心柄熔融对接制成，在芯棒空心柄靠近芯层棒的一端钻有若干个通气孔；所述的套管组件由内包层套管和套管空心柄熔融对接制成，套管组件的内包层套管套装在芯棒组件的芯层棒外部；芯棒组件的芯棒空心柄、套管空心柄分别装夹在玻璃车床的两个卡盘中，芯棒空心柄外端通过旋转接头和外部供气管道相连，各种所需的气体通过外部供气管道输入，外部供气管道上装有压力控制管和连接于洗涤塔，套管空心柄的外端和洗涤塔连接，并用于控制内包层套管和芯层棒间隙的气压，套管组件中内包层套管的外端需和芯棒空心柄气密连接，连接位置需在芯棒空心柄的通气孔的外侧，从而确保外部供气管道和内包层套管与芯层棒之间的间隙相连通；高温热源设置在内包层套管的外侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋新力，徐希凯，陈金文，周慧，钱本华，
申请(专利权)人：中天科技精密材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：