[发明专利]一种改善轴向均匀性的光纤预制棒芯棒熔缩制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用预制棒熔缩工艺来调整光纤预制棒芯层轴向均匀性的光纤预制棒芯棒的熔缩制作方法，属于光纤制造技术领域。 

背景技术

目前公知的光纤预制件的制造工艺，典型的有管内气相沉积工艺，如MCVD（modified chemical vapor deposition）改进化学气相沉积法和PCVD（plasma chemical vapor deposition）等离子体激发化学气相沉积法，以及管外气相沉积工艺，如OVD（outside vapor deposition）外部气相沉积工艺和VAD（vapor axial deposition）外部轴向沉积工艺。 

针对PCVD或MCVD等管内沉积方法制备的光纤预制棒芯棒，在波导结构沉积过程中，特别是在反应气体进入或是离开石英管材的地方，在反应热源的起始点和返程点，由于能量的突变，加上热源移动速度的不同，在气流的作用下，气体发生反应后在管材不同的地方沉积的掺杂量不一样，必然导致有些地方沉积多，有些地方沉积过少，最后导致整根光纤预制棒芯棒的芯层直径在轴向分布的不均匀，当参数波动较大时，必然有些地方不合格，将被切除报废，从而影响光纤制备成本及生产效率。 

P. GEITTNER[1]（P. Geittner, Reduction of geometric taper losses in the PCVD process, Electonics Letters 21(19), 1985）等人通过优化能量源（如谐振腔等）行程等因素，使沉积层轴向均匀性得到一定程度的提高，但是仍不能根除，因为这种不均匀性是由沉积平台本身所造成的，并且沉积速率越高，这种现象越明显，严重影响预制棒芯棒的质量，制约了沉积速率的进一步提高。 

通过熔缩工艺来修正预制棒芯棒参数的报道不多，美国专利US 7637125提出使用石墨加热炉来进行熔缩，相比氢氧焰等加热方式，在预制棒（芯棒）径向加热更加均匀，有效改善了芯棒圆度，可是在预制棒芯棒芯层参数轴向均匀性方面没有改善。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题旨在针对以上现有技术存在的不足，提出一种通过熔缩工艺来调整和提高光纤预制棒芯层轴向均匀性的光纤预制棒芯棒熔缩制作方法。 

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为： 

将掺杂石英衬管安装在熔缩车床上，以15~30rad/min（转/分）转速转动，用加热炉套作为加热设备为熔缩提供热源，加热温度为1900~2250℃，加热炉套沿掺杂石英衬管轴向以20~45mm/min（毫米/分）速度从衬管一端至另一端往复移动，将掺杂石英衬管逐渐熔缩，最后进行烧实，在熔缩过程中，掺杂石英衬管两端密闭并通入O₂气体， O₂气体从衬管的一端进入管内，从衬管的另一端排出，O₂气体通入的流量为：100～2000sccm，其特征在于在熔缩之前先检测确定沉积后的掺杂石英衬管的芯层直径轴向分布情况，在衬管的熔缩过程中同时通入含F腐蚀性气体对衬管内壁进行轴向不等量腐蚀，或者在熔缩完毕后烧实之前同时通入O₂气体和含F腐蚀性气体对衬管内壁进行轴向不等量腐蚀，所述的轴向不等量腐蚀是指通入含F腐蚀性气体的流量随加热炉套的位移而变化，且流量变化的大小与掺杂石英衬管的芯层直径轴向分布呈正相关。

按上述方案，在衬管的熔缩过程中同时通入含F腐蚀性气体对衬管内壁进行轴向不等量腐蚀（熔缩和腐蚀同时进行）时同时通入含F腐蚀性气体的流量为5～120sccm。 

按上述方案，在熔缩完毕后烧实之前（熔缩和腐蚀分开进行）同时通入O₂气体和含F腐蚀性气体对衬管内壁进行轴向不等量腐蚀时，O₂气体通入的流量为：20～300sccm，含F腐蚀性气体的流量为5～120sccm，加热温度为1700~2100℃。 

按上述方案，所述的含F腐蚀性气体为C₂F₆ 、C₃F₈或n-C₄F₁₀ 。 

按上述方案，所述的掺杂石英衬管熔缩前的规格为：外径35~60mm，单边壁厚3.5~22mm，长度1.0~2.5m；所述的衬管内层含有一种或一种以上挥发性掺杂物质，如GeO2等。