[发明专利]一种VAD制备光纤预制棒母材的装置及方法

说明书

本发明涉及一种VAD制备光纤预制棒母材的装置及方法，包括用于沉积的反应腔体和伸入反应腔体内腔的旋转升降吊杆，在沉积腔体内腔下方对应待沉积玻璃靶棒下方间隔设置芯层喷灯和包层喷灯，芯层喷灯和包层喷灯分别与芯层原料控制系统和包层原料控制系统相连，沉积腔体外部相对两侧对应芯层沉积下端面分别设有激光发射端与激光接收端，构成芯层激光探测系统，其特征在于所述的芯层原料控制系统与芯层激光探测体统与PLC相连，构成芯层喷灯原料流量与激光探测接收值之间的PID闭环调节系统，形成实时反馈调控。本发明结构简单，控制逻辑清晰，反馈直接、迅速，沉积性能稳定可靠，能使粉棒剖面稳定，芯径和外径均匀，从而提高生产稳定性与产品质量。

技术领域

本发明涉及一种VAD（轴向外部气相沉积法）制备光纤预制棒母材的装置及方法，属于光纤制造技术领域。

背景技术

在制造光纤预制棒母材的工艺中，VAD（Vapour Axial Deposition）工艺由于沉积速率高、对原料纯度要求相对较低、适合规模化生产等诸多因素而被认为是降低光纤预制棒母材生产成本的主要技术手段。但是VAD工艺技术本身较为复杂，其生产的粉棒中心部分即是作为激光传输的最关键的中心部分，因为芯子的剖面形状，芯子大小，以及芯子在轴向的均匀性等，都直接决定了光纤的传输性能。

制作一根光纤预制棒母材其沉积时间一般需要数十个小时，较长的时间对于沉积稳定性以及粉棒的均匀性是一个很大的考验，若生产过程不稳定，芯子的剖面形状，芯子大小，以及芯子在轴向的均匀性就会很差，产品质量难以稳定。生产速度的波动也会使得粉棒外径产生波动，后续拉伸就会存在大幅变径，进一步影响了光纤芯棒的均匀性。为了使得整个产品生产过程中生长状态稳定，需要探索更合适的生长控制方式。

中国专利CN104355532A利用激光测量粉棒芯层沉积最下端直径，芯层直径，包层沉积端面直径和外包层远端直径四个值，通过控制参数调节原料流量和升降卡盘速度来控制沉积粉棒的参数合格，其中，其靶棒提升判断是由粉棒最下端直径与预设形状对比而决定，实际生产过程中芯层最下端实际测量高度误差较大，造成提拉并不可靠，而且此控制方式其测量值较多，逻辑判断复杂易产生逻辑混乱和交叉，从而造成生长不稳定，粉棒烧结后制成的芯棒剖面会存在较大起伏变化。

美国专利US6834516则通过使用高温计测量预制棒粉棒末端的温度进行控制，但是温度测量与实际值存在偏差且较容易受到腔体内气流影响，从而使得测量数值在精度方面存在问题，最终也就会导致产品在整个生产过程中不稳定，增加了产品的不合格率。

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VAD制备光纤预制棒母材的装置及方法，它不仅便于控制，反馈直接、迅速，而且沉积性能稳定可靠，轴向均匀性好，从而提高生产稳定性与产品质量。

本发明为解决上述所提出的问题所采用的装置技术方案为：包括用于沉积的反应腔体和伸入反应腔体内腔的旋转升降吊杆，旋转升降吊杆上端与垂直升降机构和旋转卡盘相连接，旋转升降吊杆下端用于夹持待沉积的玻璃靶棒，在沉积腔体内腔下方对应待沉积玻璃靶棒下方间隔设置芯层喷灯和包层喷灯，芯层喷灯和包层喷灯分别与芯层原料控制系统和包层原料控制系统相连，沉积腔体外部相对两侧对应芯层沉积下端面分别设有激光发射端与激光接收端，构成芯层激光探测系统，其特征在于所述的芯层原料控制系统与芯层激光探测体统与PLC相连，构成芯层喷灯原料流量与激光探测接收值之间的PID闭环调节系统，形成实时反馈调控。

按上述方案，在玻璃靶棒从初始阶段进入沉积的稳定阶段后旋转升降吊杆以一个恒定的速度往上提拉，提升速度为1.0~3.0mm/min。

按上述方案，沉积过程中激光发射值控制在激光发射总值的10%~90%。

按上述方案，所述的激光发射端与激光接收端的连线与水平面平行，并位于玻璃靶棒下方。

本发明制备光纤预制棒母材的方法技术方案为：