[发明专利]一种疏松体预制棒脱羟和玻璃化的控制方法及其控制装置

说明书

技术领域

本发明一种疏松体预制棒脱羟和玻璃化的控制方法及其控制装置涉及的是一种在立式烧结炉中对疏松体预制棒进行脱羟和玻璃化制造预制棒的制造方法。该控制方法可以根据传感器感应的烧结炉内气体浓度，控制炉芯管上、下部排气口气体的排放量，从而使得烧结炉内气体的浓度均匀分布在烧结炉上部和下部。通过该方式，可获得在轴向上具有均匀特性的预制棒。

背景技术

目前光纤预制棒的制造主要有四种方法，分别为微波等离子体激活化学气相沉积法(PCVD)，改进的化学气相沉积法(MCVD)，棒外化学气相沉积法(OVD)，轴向气相沉积法(VAD)。其中采用VAD法和OVD法沉积的疏松体预制棒，需再通过烧结炉加热完成脱羟和玻璃化过程。

通常以VAD法和OVD法制得的疏松体预制棒，需在立式烧结炉中进行脱羟和玻璃化处理。该方法主要是利用烧结炉内不同位置温度梯度的分部，在He和Cl₂的混合气体中同时完成脱羟和玻璃化过程。其通入的气体一般从烧结炉的下方通入，待烧结炉升温至设定温度后，疏松体预制棒开始进行脱羟和玻璃化过程。

中国发明专利CN1597581A提供了一种疏松体光纤预制棒的烧结装置及设备,其主要组成部分为:石英炉芯管、加热炉、移动装置及配套传感装置和气体供应装置。该装置可使疏松体预制棒在烧结管中的完成脱羟和玻璃化过程,烧结温度均匀,疏松体预制棒收缩均匀。采用这种方式的烧结装置，在预制棒制造过程中加热炉内的气体和热量是通过热对流和扩散方式进行。近年来由于疏松体预制棒尺寸在向大型化发展，对应的加热炉也在向大型化发展，传统的热对流和扩散方式已经难以保证加热炉内气体浓度和热量的均匀分布。

中国发明专利CN103771697A提供了一种大尺寸光纤预制棒的烧结方法及设备，其主要通过对加热炉的炉体结构进行改进，其核心在于用石英炉芯管外侧嵌套石墨加热器和石墨保温件的组合加热方式，以替代原有石英管外侧嵌套二硅化钼加热体的组合方式。该方法主要对加热炉进行优化和改善，提高了烧结后预制棒外观质量。

中国发明专利CN103739194A提供了一种光纤预制棒的烧结方法及其设备，其优点在于可以利用激光反馈控制系统对烧结炉在烧结过程中的温度进行实时调整，以实现对烧结过程进行闭环控制。该方法可以在一定程度上可以提高烧结后预制棒的外观条件，但由于炉芯管内气体浓度分布不均的状态仍然存在，只通过温度调整在预制棒光学参数方面的改善较小。

另一方面，He已经广泛的应用于目前光纤预制棒的制造应用中，而He本身属于分子量较小的气体，在高温下分子热运动也更加剧烈，这也进一步加剧了炉芯管内热量和气体浓度的分布不均。

由于烧结炉内的热量和气体浓度分布不均匀，极易造成疏松体预制棒的脱羟和玻璃化过程不能均匀进行，从而影响拉丝后光纤的光学性能和预制棒的外观质量。因此，在这种气体浓度分布不均匀的状态下完成脱羟和玻璃化过程的预制棒具有以下两点不足：

1、加热炉内上部气体浓度偏低，容易造成疏松体预制棒脱羟不彻底；

2、加热炉内底部残留气体容易导致其他异常发生，导致无法生产出具有优良光传输特性的光纤预制棒。

在疏松体预制棒在脱羟过程中，由于气体浓度分布不均在脱羟过程中预制棒内部掺杂的氟、锗等离子容易出现游离和扩散，影响拉丝后光纤的光学性能，且由于脱羟过程不能均匀化进行，预制棒不同位置的游离和扩散程度也各不相同，这进一步影响预制棒轴向上光学性能的一致性。此外，玻璃化进程不能均匀进行则会影响预制棒玻璃化的均匀性，从而导致预制棒不同位置包层的折射率发生变化。

由于炉芯管内气体浓度分布不均，由此导致后续疏松体预制棒脱羟和玻璃化的异常，本发明充分考虑到现有技术中存在的问题和不足，提供了一种使整个炉芯管内部各处气体浓度保持一致的方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种疏松体预制棒脱羟和玻璃化的控制方法及其控制装置，改善了立式烧结炉对疏松体预制棒进行脱羟和玻璃化效果，提高了预制棒拉丝后光纤的光学性能。本发明在炉芯管上部和下部各有一个排气装置，在上部排气口下方、下部排气口上方各有一个气体浓度传感器。其主要特征在于可以根据气体浓度传感器的控制信号控制两个排气装置的排气量，从而使炉芯管顶部和底部的气体浓度保持平衡。

一种疏松体预制棒脱羟和玻璃化的控制方法及其控制装置是采取以下技术方案实现: