[发明专利]一种PCVD沉积过程中防堵稳压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤生产的技术领域，具体涉及到一种PCVD沉积过程中防堵稳压的方法。

背景技术

PCVD制备光纤预制棒工艺是利用等离子体化学气相沉积方法，在高纯石英玻璃管内进行气相沉积和高温氧化反应，反应气体为SiCl₄、O₂和少量掺杂剂。反应所用热源是微波，其反应机理为微波激活气体产生等离子体使反应气体电离，电离的反应气体呈带电离子，带电离子重新结合释放出的热能熔化气态反应物形成透明的石英玻璃沉积层。沉积是借助低压等离子，使流进高纯石英玻璃管内气态氯化物和氧气在大约1000℃的高温反应腔体中直接沉积成设计要求的光纤芯包玻璃层。PCVD工艺的优点是沉积反应率高，折射率分布可精确控制，可制作复杂的折射率结构剖面光纤，但缺点是沉积速率较低，单位时间沉积玻璃量低，对反应气体原料的纯度要求较高，且生产单模低水峰光纤时，需要纯度非常高的石英衬管。

PCVD沉积速率一般在5g/min以下，反应效率高，一般大于90%，由于沉积速率低，沉积时间长，在实际的PCVD沉积中，管内除了反应产生含氯废气外，还会产生大量的反应副产物SiO₂固体颗粒粉尘，在管内气流的作用以及温度差异的影响下，向衬管排气端内壁吸附堆积，堆积到一定程度堵塞衬管排气端，致使管内压力过高导致沉积失败，从而限制了衬管内沉积物质量，导致最终熔缩的光纤芯棒外径尺寸偏小。而且在多组分高掺杂的光纤芯棒制备中，作为普遍应用的氟、锗、硼掺杂元素，沉积到石英玻璃中都会显著降低沉积层玻璃的粘度，使得反应产生的颗粒粉尘也粘度降低，更易吸附堆积从而堵塞导致沉积失败，因而也进一步限制了所制备芯棒的外径尺寸。

为解决上述存在的问题CN106746589A公开了一种在衬管排气端内安设一石英玻璃集尘插管的方法，收集沉积于排气端的粉尘；沉积过程中，当集尘插管中的粉尘收集量达到一定量时，暂停沉积，松开排气端旋转夹头，更换插入管，再上紧旋转夹头，继续沉积，如此反复，可以避免沉积过程中的堵塞，保持管内压力的稳定。但该方法仍存在停机更换集尘插管影响加工效率的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种PCVD沉积过程中防堵稳压的方法，它能够避免集尘插管的堵塞，稳定沉积过程中的管内压力，从而提高沉积质量和沉积加工的效率。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

用玻璃衬管为基管，装夹于PCVD沉积机床上，衬管穿过微波谐振腔并置于保温炉内，两端由旋转夹头装夹，谐振腔产生高频功率沿衬管轴向往复移动进行PCVD沉积，参与沉积的混合气体从衬管的一端进入管内，衬管的另一端为排气端，排气端通过管道连接真空泵，在衬管排气端内安设一石英玻璃集尘插管，集尘插管外径与衬管内孔相配置，嵌入衬管排气端，收集沉积于排气端的粉尘，其特征在于在集尘插管内放置一根柱状玻璃滚动棒，玻璃滚动棒随集尘插管的旋转而滚动，通过滚动去除附着在集尘插管内壁的粉尘颗粒。

按上述方案，所述的石英玻璃集尘插管管体为直管，管体内孔贯通。

按上述方案，所述的石英玻璃集尘插管管体前端设置外翻的翻边，所述的翻边与衬管端口相配置，所述的石英玻璃集尘插管管体长度为200~450mm，管体后端设置有缩口。

按上述方案，所述的玻璃滚动棒长度为100~300mm，直径为5mm~15mm。玻璃滚动棒的长度小于集尘插管的管体长度。

按上述方案，所述的玻璃滚动棒为纯石英玻璃棒。

按上述方案，所述的玻璃滚动棒为圆柱形，一端为锥圆柱形，锥圆柱形的长度小于或等于整根滚动棒长的五分之一，锥圆柱形朝向集尘插管后端，以避免在端头表面粉尘堆积。

按上述方案，所述的玻璃滚动棒表面粗糙度小于或等于0.8，优选的小于或等于0.2。