[发明专利]一种PCVD沉积装置

说明书

本发明涉及一种PCVD沉积装置，包括长筒形加热炉和安设在加热炉炉腔的谐振腔，所述的谐振腔通过波导伸出加热炉与轴向往复装置及微波源相联，所述的长筒形加热炉包括有壳体，壳体内壁安设保温层，加热炉炉腔沿周向安设有加热元件，其特征在于在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层，所述的吸波层由形状相同的凸块均匀布设构成。本发明可使泄漏至加热炉炉腔的微波在凸块之间多次反射折射而被吸收，达到降低加热炉内的驻波强度，从而提高沉积的轴向均匀性，改善光纤预制棒芯棒的参数。由于减少了炉内驻波对光纤参数的影响，相应减少了泄漏到车间内微波的强度，降低了对车间操作人员身体的伤害。本发明通过改善芯棒轴向均匀性，增加了合格芯棒的长度，降低了光纤制造成本。

技术领域

本发明涉及一种用于沉积制造光纤预制棒的等离子体化学气相沉积法的沉积装置，也即PCVD沉积装置，属于光纤预制棒加工设备技术领域。

背景技术

光纤通信技术已成为现代化通信极其重要的支柱。近几年，随着互联网的发展和网络带宽需求增大对光纤的需求迅猛增加，迫切需要提高光纤制造的生成速率，降低光纤生产成本，并提高光纤的加工质量。在PCVD沉积制备光纤预制棒过程中，采用微波源为磁控管，中心频率为2.45GHz或915MHz。玻璃衬管插入金属谐振腔，衬管一端通有反应气体，衬管另一端接真空泵使衬管内维持低压，整个衬管置于加热炉中，谐振腔内微波激发衬管内低压高温气体产生等离子体，等离子体激发反应气体反应并使反应物粘附并玻璃化在衬管内壁，谐振腔沿衬管长度方向做往复运动，实现在衬管内壁的逐层沉积。沉积后的衬管经熔缩成为芯棒，套上套管后经高温熔融拉制成光导纤维。现有的PCVD装置主要由谐振腔和加热炉两部分组成，谐振腔内微波激发玻璃衬管内高温低压气体产生等离子体，同时部分微波会通过衬管穿过的两个孔泄漏出来，衬管越大，微波泄漏越大。大尺寸衬管制备的芯棒可以配制出大直径的预制棒，通信光纤玻璃部分外径值均为125μm，大直径预制棒可以拉制更长的光纤，从而提高生产效率并降低成本，所有大尺寸衬管是降低成本的手段之一，也是等离子体化学气相沉积制备光纤预制棒的发展趋势之一。然而大尺寸衬管在沉积过程中泄漏问题也越显著。

在等离子体化学气相沉积制备光纤预制棒过程中，加热炉为沉积区提供1000摄氏度至1300摄氏度的环境温度，为减少加热炉带来的金属杂质污染，加热炉保温材料一般选用高纯多空陶瓷。加热炉外壁一般采用金属外壁，金属外壁一方面可以增强加热炉强度，另一方面可以防止微波泄漏到车间以免对车间内操作员身体造成伤害。谐振腔泄漏的微波源可以穿透多空陶瓷，经过炉子金属外壁反射在炉内形成较强的驻波，该驻波能量强弱区域固定，周期为二分之一波长，针对2.45GHz微波周期为60mm。该驻波不随谐振腔移动，叠加到谐振腔内微波形成沿衬管轴向周期为二分一波长周期性能量强弱分布，导致芯棒参数沿轴向以二分之一周期性变化。

为了降低预制棒参数沿轴线上的波动，美国专利US2009/0022906公开了将反应炉沿衬管轴向移动。结果显示，该方法对预制棒轴向均匀性有改善，然而当沉积速率增大或馈入功率增加时，会对预制棒有效棒长造成影响，这将增加光纤成本。而且这种方法设备结构比较复杂。

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沉积制备光纤预制棒时能降低加热炉内驻波强度的PCVD装置，提高沉积的轴向均匀性，从而改善光纤预制棒芯棒的参数。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括长筒形加热炉和安设在加热炉炉腔的谐振腔，所述的谐振腔通过波导伸出加热炉与轴向往复装置及微波源相联，所述的长筒形加热炉包括有壳体，壳体内壁安设保温层，加热炉炉腔沿周向安设有加热元件，其特征在于在加热炉壳体和保温层之间敷设有吸波层，所述的吸波层由形状相同的凸块均匀布设构成。

按上述方案，所述的吸波层由三棱锥或多棱锥凸块紧密排列构成。

按上述方案，所述的三棱锥或多棱锥的顶角（锥面中心轴线的夹角）为20°~60°，高度为谐振腔微波波长的1/8~1。