[发明专利]含有功能性石英包层的光纤预制棒及其制备方法

说明书

本申请涉及一种含功能性包层光纤预制棒及其制备方法，该方法所制备含功能性包层光纤预制棒能够满足预制棒对光学性能的要求，降低生产成本，此外，本发明提供的方法能够降低简化预制棒芯棒的制造难度，简化了部分特殊结构预制棒的制造难度。

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及一种含有功能性石英包层的光纤预制棒及其制备方法。

背景技术

制造光纤时，必须先将经过提纯的原料制成一根满足一定要求的玻璃棒，称之为“光纤预制棒”，光纤预制棒是拉制光纤的原始棒体材料，其内层为高折射率(n1)的芯层，外层为低折射率(n2)的包层，应具有符合要求的折射率分布与几何尺寸。典型的光纤预制棒直径约为10～25nm，长度约为60～120nm。

在通信光纤制备过程中，重要内容之一是光纤预制棒的制备，光纤预制棒的制造分为芯棒制造与外包层制造，即先制造芯棒(包括芯层和光学包层)，再在芯棒外面沉积包层而制得光纤预制棒。目前，用于制备光纤预制棒的技术主要有以等离子体化学气相沉积法(PCVD)和改进的化学气相沉积法(MCVD)为代表的管内法和以轴向气相沉积法(VAD)和外气相沉积法((OVD)为代表的管外法。外包层制造以直接OVD合成和石英套管组装为主。

在利用管外法沉积制备光纤预制棒时，由于需要抽取沉积腔中的反应废气，需要利用尾气处理设备向沉积腔体提供一定负压。在该抽取过程中，尾气处理设备不但会抽走反应废气，同时也会抽取出一定的反应生成物，即纳米二氧化硅粉末。在使用布袋除尘型的干式尾气处理设备时，能够得到相对含水量、含盐量都较低的纳米二氧化硅粉饼，这些颗粒直接排放到空气中会造成粉尘污染。目前废料主要处理方式是填埋，但填埋方式，仍然会对环境特别是土壤造成一定的危害，且浪费资源。

使用套管法制备光纤预制棒，可以使光纤预制棒的制造工艺实现从一步法到二步法的转变，以提高生产效率。套管预制棒由预先制备好的芯棒和套管组成，通过从套管尾柄末端进行真空抽取，并于拉丝炉或延伸炉中进行融缩操作，最终成为光纤或光纤预制棒。套管预制棒的结构示意图如图1所示。

套管预制棒的芯棒包含芯层和内包层，其中内包层为进行一定掺杂调整折射率后的石英玻璃，而套管则作为光纤预制棒的外包层，该外包层一般为纯石英玻璃。整根光纤预制棒的导光结构主要依靠芯棒的设计来实现，所以对于芯棒的制备要求很高。但是，对于一些沉积工艺来说，制备低衰减、超强抗弯曲的芯棒是存在困难的，很难直接通过套管棒工艺实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中存在的对于有复杂折射率剖面设计的(多层不同折射率)，且对掺杂剂有一定掺杂浓度要求的光纤预制棒芯层的设计，难以通过VAD或者OVD设备进行一次沉积成型的问题，本发明提供一种可避免进行多次沉积的操作的含有功能性石英包层的光纤预制棒的制备方法，以及由该方法制备的光纤预制棒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先本发明提供了一种含有功能性石英包层的光纤预制棒的制备方法，包括以下步骤：

(T1)、将石英包层套管和芯棒酸洗后，进行组装，其中，所述芯棒是带有尾柄的芯棒，所述石英包层套管是带有尾柄的石英包层套管；

(T2)将步骤(T1)石英包层套管和芯棒组装完成后，在包层套管和芯棒的间隙填入高纯石英粉末；优选地，所述高纯石英粉末的纯度不低于99.999％；

(T3)在尾管内填入高纯石英柱；优选地，所述的高纯石英柱是指具有特殊结构的高纯石英柱，例如，如附图5中所示的中间带孔，一端有表面开纵向浅槽的石英柱；

(T4)安装尾部盖板：在光纤预制棒尾柄末端安装带有气压表、进气口、抽气口和特氟龙密封圈的尾部盖板，用以固定芯棒位置；

(T5)将光纤预制棒挂至融缩设备上，对石英粉末进行掺杂处理，然后融缩烧结得到透明玻璃棒。