[发明专利]光纤预制棒的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相轴向法制备大尺寸超低水峰光纤预制棒的方法，具体涉及一种光纤预制棒的制造方法；

背景技术

光纤是现代通讯的基础，光纤预制棒是拉丝光纤的主要原材料；目前，商用预制棒的制备方法一般采用“两步法”的制造工艺，即第一步，芯棒的制备；第二步，芯棒外包包层和成棒；其中，典型的芯棒制造工艺包括：PCVD(plasma chemical vapor deposition)等离子体激发化学气相沉积法，MCVD(modified chemical vapor deposition)改进的化学气相沉积法，OVD(outside vapor deposition)外部气相沉积法和VAD(vapor axial deposition)气相轴向沉积法；其中，PCVD和MCVD统称为管内法，OVD和VAD统称为管外法；外包技术目前典型的技术包括套管法，soot直接外包法，APVD等离子体喷涂法和sol-gel溶胶凝胶法；芯棒质量决定了光纤的传输特性如：衰耗，截止波长，色散特性，模场直径，有效面积等；芯棒的外包技术决定了光纤预制棒的制造成本；

目前市场上主要使用的是G652单模光纤，其折射率剖面采取简单阶跃匹配包层型和简单阶跃下凹内包层型；简单阶跃匹配包层型光纤，一般采用在芯层掺杂Ge来提高芯层折射率；

简单阶跃下凹内包层型光纤，一般它的内包层采用掺杂F产生下凹折射率，这样可以减少芯层Ge的掺杂量，提高光纤性能；

就生产G652光纤而言，芯棒的外沉积技术(OVD,VAD)优于内沉积技术(PCVD,MCVD),外沉积技术主要优势在于：不用使用价格昂贵的合成石英管，沉积速率，沉积层数不用受到沉积管直径的限制，特别有利于以高沉积速率沉积大型预制棒；而其中，VAD法更适合做低水峰G652光纤；

目前的VAD工艺是先做出大直径芯棒，然后将大直径芯棒拉制成很多根小芯棒，然后再用外包法沉积包层；

鉴于VAD的工艺要求，需要将沉积的大直径芯棒拉制成小直径芯棒，为了保证光纤光学特性如模场直径能的稳定性以及芯棒拉伸难度，需要保证沉积芯棒的芯层直径d和包覆层直径D的稳定；

传统VAD制造方法是只利用激光控制粉末预制棒顶端形状P，如图1所示的第一激光仪下测量点，对于沉积的芯棒直径和包覆层直径则只能通过沉积结束后的测量结果，利用经验来调整喷灯反应物流量，燃料流量和喷灯相对位置来调整，因此每台VAD设备前期调试工作工作量浩大，而且其工艺参数相对单一，无法利用快速的转换生产的光纤预制棒类型；此外，如沉积过程中设备状态有改变，如喷灯位置有轻微偏移，必须等沉积结束后才能判断对沉积的影响，造成生产过程的浪费；

美国专利(US20120103023A1)“制造光纤预制棒的方法”披露了一种采取两盏喷灯，喷灯一在与轴线成直线的粉末预制棒的末端上沉积粉末，从而长出芯层；喷灯二在芯层的外周围沉积粉末，从而长出内包层；通过CCD成像仪检测粉末预制棒尾端的几何形状-圆柱状包覆层直径D，圆柱状芯层直径d以及包覆层和芯层所成夹角θ，通过图像分析软件分析检测几何与设定几何之间的差异，利用控制系统调节喷灯气体流量和组成，喷灯位置来控制粉末预制棒的整体质量，获得D/d具有较小波动的高质量光纤预制棒；

这样的方法具有如下问题：

1、在沉积过程中，沉积腔体内充满悬浮的固体小颗粒，会在CCD成像仪获取图像过程中造成较大的背景噪点，影响获取图像的质量，进而降低控制精度；

2、喷灯沉积过程中会有拖尾效应，即在沉积面的远端会沉积大量蓬松的疏松体，而第二喷灯在沉积的芯层外端沉积包覆层，因此，沉积过程中第二喷灯会将第一喷灯沉积面的远端沉积的大量蓬松的疏松体进行烧结，造成实际沉积过程中粉末预制棒端面形状与设定形状偏差较大，而且第二喷灯沉积面的远端沉积的大量蓬松的疏松体因其密度较低，不适合作为粉末预制棒的外径控制参数；

因此，需要开发一种气相轴向沉积方法，所述的气相轴向沉积方法能够既可用在整个沉积过程中长时间稳定的准确获取粉末预制棒的几何尺寸又可以在沉积过程超出控制时自动停止，减少浪费；并且，具有高的大批量生产能力，生产稳定性；

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种光纤预制棒的制造方法，即一种气相轴向沉积方法，能够精确控制粉末预制棒的几何尺寸，并且具有高的大批量生产能量和生产稳定性；