[发明专利]一种制造光纤预制棒外包层的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，应用于光纤预制棒的制造，特别涉及一种制造光纤预制棒外包层的方法及装置。

背景技术

当前外部汽相沉积法工艺生产光纤预制棒的方法主要采用如图1所示的沉积形式，在该方法中，原料气体、可燃气体和惰性气体通入沉积灯2，在沉积灯（下面简称为灯）喷出的火焰中发生水解和氧化反应，生成玻璃粉尘颗粒，在热泳作用下，粘附在起始出发棒的表面，沉积生成玻璃颗粒粉尘棒1，并最终通过进一步加工得到需要的光纤预制棒。但该种方法因灯数等工艺条件的限制，沉积速率35g/min基本已是极限，生产成本居高难下。随着光纤市场的发展，竞争日趋激烈，降低预制棒制造成本，已是大势所趋。

在外部汽相沉积法制造光纤预制棒工艺中，原料四氯化硅（SiCl₄）气体和氧气（O₂）混合，同氢气（或甲烷气）/氧气火焰一起喷向转动的“芯棒”（即上面提到的起始出发棒），在热能作用下，原料发生水解反应生成SiO₂，二氧化硅颗粒热解产生的粉尘粒子一层层的吸附在穿越火焰的转动的“芯棒”上，形成光纤预制棒。对于每次横向沉积，横向起始位置移动到设定位置，在横向起始位置达到设定位置后，再返回到初始位置。这样使横向移动末端处的玻璃颗粒粉尘棒表面温度相对较高，粉尘沉积所需时间会变长，体积密度会变大，导致玻璃颗粒粉尘棒的外径产生差异。在沉积过程中，体积密度低外径大的部分，玻璃颗粒粉尘沉积量会增大；相反，在体积密度高而直径小的部分，粉尘沉积量相对变小，因为这种原因，使最终生产的光纤预制棒光径波动变大，拉制光纤的性能下降，采用多灯阵列沉积生产的光纤预制棒在径向稳定性、锥面长度和界面气泡的控制上尤为困难，为防止合成的松散体锥面因密度小而开裂，需在锥面处加助热灯烧结，使锥面体积密度变大，防止粉尘棒开裂。

在外部汽相沉积法工艺中，公开号[CN 1457325A]专利中披露一种竖直方向上生产玻璃颗粒沉积体的方法和设备，在该方法中，起始棒（起始出发棒）由可转动的支撑杆在竖直方向上支撑，置于具有排气口的反应容器内，燃烧器（沉积灯）阵列由奇数和偶数排列的燃烧器组成，奇数和偶数燃烧器具有不同的沉积条件，燃烧器合成的玻璃颗粒沉积在转动的起始棒上，从而生产出玻璃颗粒沉积体。在该方法中沿用的是汽相轴向沉积的方法，且没有水平方向上多灯阵列沉积的控制方式。

因此，如何解决光纤预制棒光径波动大的问题，提高拉制光纤的性能，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种制造光纤预制棒外包层的方法，解决了光纤预制棒外径波动大的问题，使光纤预制棒有效部分外径波动很小，可控制在±1%的范围内，使制品性能稳定提高。

本发明还提供了一种应用了上述方法的制造光纤预制棒外包层的装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制造光纤预制棒外包层的方法，

起始出发棒沿水平方向设置，且能够沿其轴向转动；

多个沉积灯沿直线排列，沿水平方向设置在所述起始出发棒的下方，多只所述沉积灯的上端灯面均同所述起始出发棒相对，且多只所述沉积灯能够沿所述起始出发棒的轴向运动。

优选的，多只所述沉积灯沿所述起始出发棒轴向的运动包括至少一个运动周期，在每个运动周期内包括至少一次正向偏移和一次返回初始位置，正向偏移包括多只所述沉积灯以速度V（mm/min）同步做的多次往复运动，且每次往复运动均朝同一方向偏移相同的距离L₀，每次正向偏移的偏移次数n，直到总偏移距离nL₀达到设定值，然后返回到初始位置。

优选的，多个运动周期内返回初始位置的方式采用反向偏移和快速返回相间的作业方式，正向偏移和反向偏移的速度范围100-2000mm/min，快速返回的速度范围在5000-20000mm/min。

优选的，所述起始出发棒以转速R（rpm）进行旋转，且V/R≤L₀，相邻两个所述沉积灯之间的距离A是偏移距离L₀的整数倍，A≥nL₀。

优选的，所述起始出发棒转速R的范围控制在50-250rpm范围内。

优选的，所述沉积灯的数量不少于6只，灯间距A长度区间150-350mm。