[发明专利]一种用于制造光纤预制件的装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤制造技术，具体的是一种通过气相轴向沉积法(VAD)制造光纤预制件的装置。 

背景技术

作为光纤母材的制造方法之一，气相轴向沉积法(VAD)以其原料利用率高、产品外径波动小、可以连续生产、适合制造大型预制棒的特点，为许多生产厂家所青睐，近年来得到了广泛的开发应用。VAD的具体制备方法是：采用一带有排废管道7的反应容器2，反应容器2下部设置有大致朝向排废管道7的包层喷灯3、芯层喷灯4，在反应容器2内部竖向设置种棒6，种棒6安装在一根可以绕自身轴线转动并可在反应容器内部竖直方向上下移动的转轴5上。制造预制件松散体时，将种棒6置于反应容器2内与喷灯相对，将氢气和氧气通入喷灯并在反应容器内点燃产生氢氧焰，再将原料气体SiCl₄(四氯化硅)、GeCl₄(四氯化锗)经喷灯送入氢氧焰中，令其发生水解反应，生成SiO₂(二氧化硅)、GeO₂(二氧化锗)微粒并沉积在种棒6下端，同时旋转种棒6并将其向上提升，使微粒在种棒下端沉积成内外两层具有不同光学折射率的圆柱形光纤预制件松散体1。该方法的工作原理如图1所示。经上述方法沉积形成的预制件松散体，最后通过烧结成为透明的光纤预制件。 

光纤的大多数性能指标都是由预制件松散体决定的，控制好预制件松散体的生产过程对于保证光纤的品质有决定性的意义。在沉积过程中，影响反应过程的因素很多，比如，反应容器的大小、原料气体的流速、喷灯距松散体的距离等等，因此，稳定生产中的反应状态显得尤为重要。研究发现，在这些影响因素中，最直接导致产品性能不稳定的主要因素之一是反应容器内部的压力，它对反应过程的影响主要体现在以下几个方面： 

1、反应容器内部压力的波动会引起喷灯火焰的不稳定，造成松散体沉积表面温度分布的波动，进一步影响产品的生长速率、密度以及产品轴向品质的均一性； 

2、反应容器内部压力的波动在一定程度上带来气流的紊乱，使得反应生成的SiO₂、GeO₂微粒无法及时排出反应容器外而附着在反应容器内壁上形成镜面，导致热量反射，致使内部温度逐渐上升，最终导致沉积过程不稳定； 

3、由于未沉积到预制件上的SiO₂、GeO₂微粒未及时排出容器外，内壁上的SiO₂、GeO₂微粒剥落附着在正在沉积的松散体表面，形成密度较小的区域，在后续的烧结工序中，该区域容易产生气泡。 

传统的调压方法如图1所示，在排废管道上开一个补风口，连接到外部大气中，通过改变补风口径的大小来达到控制反应容器内部压力大小的目的。然而，生产过程中，反应容器内部的压力大小因为温度、排废速率、供料速率等的改变也不停地发生变化，而这种控制方法显然无法对这种状况作出及时的反应，压力的波动范围最大会达到±6Pa(约为设定值的10％)，这种控制方法属于开环控制，非常不利于反应过程的稳定。为此，我们需要开发一种闭环控制的装置，以对容器内压力的变化做出更快的反应，达到对反应状态更好控制的目的。 

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有装置无法对温度、排废速率、供料速率等的改变作出及时反应以将反应容器内部的压力控制在稳定状态的缺陷，提供一种用于制造光纤预制件的装置。为此，本发明采用以下技术方案： 

一种用于制造光纤预制件的装置，具有一个用于气相轴向沉积的反应容器，该反应容器具有一个排废管道，该反应容器下部设置有大致朝向所述排废管道的包层喷灯、芯层喷灯，在所述反应容器内部竖向设置种棒，所述种棒安装在一根可以绕自身轴线转动并可在反应容器内部竖直方向上下移动的转轴上，其特征是：所述的排废管道经包括用于补风的自动调压阀、压力表、用于补风的手动调压阀的自动调压装置连接至主排废管道，所述的主排废管道连接排废系统。该装置通过连接在排废管道上的自动调压装置来控制补风的流量，从而达到动态稳定反应容器内部压力的目的。