[发明专利]一种提高PCVD工艺沉积均匀性的方法

说明书

本发明涉及一种提高PCVD工艺沉积均匀性的方法，将纯二氧化硅玻璃衬管的两端分别焊接气端延长管和泵端延长管，将焊接后的玻璃衬管装夹到PCVD车床旋转夹头上，玻璃衬管穿过微波谐振腔且玻璃衬管的沉积段位于保温炉炉膛内，旋转夹头带动玻璃衬管旋转，保温炉开始加温至设定的温度值，PCVD沉积开始，其特征在于在气端旋转夹头与保温炉气端炉口之间的气端延长管上增设一段预热管段，所述的预热管段近保温炉炉口，对应预热管段设置加温装置，通过加温装置对经过预热管段进入玻璃衬管沉积段的反应气体进行预热，预热后的反应气体进入玻璃衬管的沉积段参与沉积反应。本发明不仅可有效避免进气段沉积层裂纹的产生，而且能保持沉积均匀性，从而提高沉积芯棒的有效棒长。

技术领域

本发明涉及光纤生产的技术领域，具体涉及到一种提高PCVD工艺沉积均匀性的方法。

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SiO2，O2、GeCl4和C2F6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，并在温度大约1000℃的保温炉内形成透明的石英玻璃沉积层，然后通过电熔缩炉熔缩，再经腐蚀、烧实将沉积后的衬管制备成一根实心芯棒。在PCVD沉积过程中，反应气体从玻璃衬管的一端进入，参与反应后剩余的尾体从另一端抽出，通常反应气体进气温度较低，一般低于100℃，若高于100℃不仅会导致气体流量控制器损坏，也会使气动阀门橡胶密封圈加速老化漏气失控。但反应气体进气温度低不利于在沉积过程中形成透明无缺陷的石英玻璃沉积层，比如反应气体温度低会导致芯棒产生气泡或沉积层裂纹，为了解决上述问题所采用的方法是在保温炉内部人为将进气端温度升高，以使反应气体进入微波反应腔体前温度得到提高。提高保温炉内进气端温度可以防止在衬管的进气端沉积区域内壁出现裂纹，但缺点是提高保温炉内气端温度会导致该区域内Ge的沉积效率降低，F的沉积效率提高，出现沉积不均匀问题，芯棒熔缩烧实后测试芯棒光学参数在该区域相对折射率较低，并超出了合格范围导致芯棒有效棒长偏短。通过适当降低进气端保温炉炉温，可提高Ge沉积效率并降低F沉积效率，从而可提高该区域的相对折射率，但缺点是气端沉积区域因温度低导致的SiO2反应效率低容易在改区域内产生沉积层裂纹，温度过低会使裂纹扩大炸裂并报废。因此，很难满足提高有效棒长的要求。

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问题，提供一种提高PCVD工艺沉积均匀性的方法，该方法不仅可有效避免进气段沉积层裂纹的产生，而且能保持沉积均匀性，从而提高沉积芯棒的有效棒长。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：将纯二氧化硅玻璃衬管的两端分别焊接气端延长管和泵端延长管，将焊接后的玻璃衬管装夹到PCVD车床上，玻璃衬管穿过微波谐振腔且玻璃衬管的沉积段位于保温炉炉膛内，玻璃衬管的两端分别与气端旋转夹头和泵端旋转夹头密封相连，旋转夹头带动玻璃衬管旋转，保温炉开始加温至设定的温度值，PCVD沉积开始，其特征在于在气端旋转夹头与保温炉气端炉口之间的气端延长管上增设一段预热管段，所述的预热管段近保温炉炉口，对应预热管段设置加温装置，通过加温装置对经过预热管段进入玻璃衬管沉积段的反应气体进行预热，预热后的反应气体进入玻璃衬管的沉积段参与沉积反应，直至沉积完毕。

按上述方案，所述的加温装置为电热加温装置，包括电热丝加温装置、碳棒加温装置或者红外加温装置。

按上述方案，所述的加温装置为套装加温装置或C型开口加温装置。

按上述方案，所述的加温装置的加温温度为900~1200℃，优选在1000℃以上。