[发明专利]VAD制备多孔芯棒的设备以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体设计一种用VAD法制备多孔芯棒时所用的设备，以及使用该设备所对应的制备方法。

背景技术

VAD（Vapor Axial Deposition），即汽相轴向沉积。VAD制备多孔芯棒的大致过程是：将主要原料掺杂剂以气态形式送入反应容器，使之在反应容器中火焰水解，生产石英玻璃微粒粉尘。该粉尘沉积于由石英、石墨或氧化铝等材料制成的种棒端部。经过多次沉积形成一定尺寸的多孔芯棒。该多孔芯棒便是制作光纤预制棒芯层的多孔松散体半成品。沉积结束后，再将多孔芯棒在高温下脱水、烧结成透明的实心玻璃棒，并经外包获得所需的光纤预制棒。

从上述对VAD制备多孔芯棒的工作过程描述中可以看出，多孔芯棒是在反应容器中经过下端部沉积制成的。在现有技术中，通常采用激光来控制多孔芯棒下端的沉积速度，其原理是：利用激光器中的激光发射器产生一束激光，激光与正在制备的多孔芯棒下端面某点相切，与激光发射器相对的接收器用来感应激光，并以此获取数据来控制沉积速度。

但是现有技术中由于设备结构上的缺陷，使得激光器在每次作业前都要进行准度调整。现有设备如图1中所示，包括反应容器、激光器5以及接收器6。反应容器上设有用于放入物料的反应容器前门2以及前后玻璃窗3。其中，前玻璃窗4嵌于反应容器前门2上，后玻璃窗3对应设置在反应容器的后侧。激光器5射出的激光依次穿透后玻璃窗3和前玻璃窗4由接收器6感应。接收器6要求能够准确感应到射出激光，以此控制多孔芯棒1下端的沉积速度。从图中可以看出，由于反应容器前门2的下沿靠近反应容器的下底面，所以在每次作业的前后，都必须将接收器6移开。当再次进行沉积作业时，又不得不将接收器6移到激光束的位置来调整。但是无论再细的激光束和再精确的接收器6，在每次调整时都会出现偏差。另外，在现有设备中，为了适应反复“移开—复位”的动作，接收器一般都采用活动连接结构，即接收器都是可以旋转、横向或上下移动的。但因此也产生了一定问题，一方面，影响了接收器位置的稳定性，且相应的活动关节极容易出现松动；另一方面，由于反应容器在作业过程中具有较高的温度，所以接收器松动的关节容易受热产生移动。上述两个方面均会出现测量偏差，这在VAD沉积工艺中是不能被接受的。因为激光束感应点的变化会引起多孔芯棒和多孔芯棒之间几何以及光学参数的变化，最终影响到以多孔芯棒为原料烧结制备的光纤预制棒的合格率和品质。

如图3所示，针对现有设备所对应的生产方法的具体步骤为：a、打开激光器；b、将种棒移动到激光位置，使种棒的下端点与激光相切；c、向反应容器中添加气态原料并点火，关闭反应容器前门，开始水解反应；d、将接收器复位后，调整并锁紧接收器；e、经过汽相沉积制备出多孔芯棒，熄火结束制备。

通过上述可知，使用现有设备制备多孔芯棒，在每次作业的时候，对接收器进行“复位—调整—锁紧”是必不可少的生产步骤。而反复对接收器的活动关节进行调整操作，会使关节产生松动。开始作业后，由于反应容器中的火焰水解反应所产生的热量，势必会引起热胀冷缩效应，进而使调整好的接收器产生位置偏差。

在实际生产中，对于多孔芯棒的性能要求一般体现在烧结制成的光纤预制棒的测试参数，其中常见且最主要的是用芯包比（t/a）和芯包折射率差（Δ）来进行评价。现有设备生产出的多孔芯棒与多孔芯棒之间的几何以及光学参数不稳定，所以所烧结的光纤预制棒也不能满足预期要求。例如，目前VAD生产工艺虽然能做出型号为G.652、G.657等光纤性能要求的光纤预制棒。但是合格率较低、稳定性和连续一致性较差。由此可知现有生产设备已经制约到VAD技术的进一步运用及发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种VAD制备多孔芯棒的设备以及对应的方法，能够很好的解决在生产多孔芯棒的前后，接收器需要反复调整的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是，一种VAD制备多孔芯棒的设备，包括设置在反应容器两侧的激光器以及接收器，所述反应容器上设有反应容器前门以及用于透射激光的前后玻璃窗；所述反应容器前门与前玻璃窗分别设置于反应容器同一侧的上部和下部；所述接收器所处位置与前玻璃窗相对应，且接收器的上顶面低于反应容器前门的下沿位置。

进一步，所述反应容器的下方设置有塔架，该塔架用于固定反应容器、激光器和接收器，所述激光器和接收器通过设有调整机构的连接件与塔架固定。

进一步，所述连接件中的调整机构，由水平调整机构和竖直调整机构构成，水平调整机构用于调整接收器水平面内的位移，竖直调整机构用于调整接收器竖直面内的位移。