[发明专利]光纤预制棒加热炉及其加热掺杂方法

说明书

本发明涉及一种光纤预制棒加热炉及其加热掺杂方法，所述加热炉包括有封闭的炉体，炉体的下方连接有进气管，炉体的上方设置有排气管，在炉体的外周安设有周向加热元件，其特征在于在炉腔的中部安设有中间加热元件，中间加热元件外套装有导热保护套管。本发明在炉腔的中部安设有中间加热元件，使得中空石英玻璃粉棒内外同时加热，通过控制加热源，将中空石英玻璃粉棒的温度场改为玻璃体中间高、外缘低，保证炉体muffle管不腐蚀或更小级别的腐蚀，避免和降低了对大直径纯石英玻璃muffle管的腐蚀，延长炉体的寿命，仅需更换中间部位导热保护套管，维护成本大大降低；中空石英玻璃粉棒内外同时加热，温度场分布更为合理和均匀，提高掺杂的均匀性。

技术领域

本发明涉及一种光纤预制棒加热炉及其加热掺杂方法，属于光纤制造技术领域。

背景技术

光纤通信具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛用于长途干线网、城域网以及接入网等光通信网络。光纤通常设计为芯层部分的折射率大于包层，以利于光的传导，为此，需要增大芯层折射率或减小包层的折射率。

增大芯层折射率的方法主要是在制造石英玻璃原料中加入锗、铝及钛等元素，但是随着掺杂物含量的增加，由其造成的光纤衰减也会增加，因此芯层掺杂物最好不用或者尽可能少。为了克服增大芯层折射率的缺点，可以采用减小或降低包层折射率的办法，即包层加入氟以降低其折射率，满足芯包层之间所需要的折射率差。

另外，包层区域出于粘度匹配需求，需要掺杂氯元素，结合芯层中微掺入了锗元素的粘度，可以保证在光纤拉丝工艺中有较小的机械应力。

综上所述，光纤预制棒掺杂卤素是十分重要的，现阶段的掺杂方式主要利用高温加热炉掺杂，但对炉子严格要求，因为卤族元素（比如氟和氯）高温下会活化，腐蚀炉体材料，炉体不仅需要耐高温，还要耐腐蚀，通常采用纯石墨或者纯石英玻璃制成的玻璃（muffle）管，但其使用寿命仍然有限，使用一段时间后需要更换muffle管，muffle管尺寸大，因而加工成本高，更换麻烦。

另一方面，现有的光纤预制棒加热炉其加热元件都设置在muffle管炉体外周，刚开始升温加热时温度都是由石英玻璃粉棒外向内扩散，即温度分布外高内低。同时进入炉内的掺杂气体为常温，会消耗炉内部分热量，不利于温度均匀分布，导致加热掺杂的不均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种光纤预制棒加热炉及其加热掺杂方法，它不仅利于石英玻璃粉棒掺杂均匀，而且能够延长炉体的使用寿命。

本发明为解决上述提出的问题所采用的加热炉技术方案为：包括有封闭的炉体，炉体的下方连接有进气管，炉体的上方设置有排气管，在炉体的外周安设有周向加热元件，其特征在于在炉腔的中部安设有中间加热元件，中间加热元件外套装有导热保护套管。

按上述方案，在进气管处设置管道加热元件，对掺杂气体进行预加热。

按上述方案，所述的炉体为圆筒形炉体，所述的中间加热元件沿圆筒形炉体的轴线安设。

按上述方案，所述的中间加热元件为棒状或管状，为石墨电阻加热元件。

按上述方案，所述的炉体由纯石英玻璃（muffle管）或致密石墨制成，所述的导热保护套管由纯石英玻璃或致密石墨制成。

按上述方案，所述的中间加热元件的加热温度为1000~1500℃，所述的周向加热元件的加热温度为700~1000℃，所述的管道加热元件的加热温度为500~800℃。

按上述方案，所述的进气管设置在炉体的底部一侧，所述的排气管设置在炉体的顶部。

本发明加热掺杂的技术方案为：采用以上所述的加热炉，将用外部气相沉积法（VAD或者OVD）沉积而成的中空石英玻璃粉棒放入炉腔，套入中间加热元件；