[发明专利]一种等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的装置和方法

说明书

本发明涉及光纤及光电子器件技术领域，公开了一种等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的装置和方法，通过在石英管组件的中心设置中心靶棒，使该装置可以用来进行常规的等离子体化学气相沉积(常规PCVD工艺)，也可以同时相对于中心的石英棒进行等离子体外沉积，特别适合生产带低折射率包层的预制棒。同时，相比常规的PCVD工艺，在制备低折射率包层的预制棒时不需要用掺氟石英管，降低了沉积失败的风险。

技术领域

本发明涉及光纤及光电子器件技术领域，尤其涉及一种等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的装置和方法。

背景技术

等离子体化学气相沉积(PCVD)是制备光纤预制棒的主要工艺之一。由于微波等离子体具有能量大、活性强、激发的等离子体密度高、工作稳定、无电极污染等优点，非常适合光纤预制棒的沉积。在低压状态下，由于高频率的微波的作用，进入反应管的原料气体(主要为SiCl₄，GeCl₄，BCl₃，POCl₃，O₂，C₂F₆等)部分被电离成活化的等离子体状态，这些活性离子能快速地发生反应，反应产物以玻璃态沉积在管壁内表面上。因其微波谐振腔可快速移动，单层的沉积厚度薄，因而易于制造精细而复杂的折射率剖面。

在现有等离子体化学气相沉积工艺(PCVD)中，将石英管作为衬底管(或称为反应管)，在石英管内沉积，然后在熔缩车床上烧结成实心芯棒，或者石英管内沉积后冷却用于加工成套管。用现有的常规PCVD工艺难以用来生产低折射率包层的预制棒；另外，若采用低折射率掺氟石英管作为衬底管进行沉积，则由于掺氟石英管的软化点较低，沉积过程中容易出现石英管变形或者破裂导致沉积失败，或者沉积后的预制棒出现在熔缩时出现气泡的现象。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供一种等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的装置和方法，用以解决现有的等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒制备设备存在的结构复杂、沉积失败的风险高和不适合生产带折射率包层预制棒的缺陷。

(二)发明内容

本发明实施例提供一种等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的装置，包括加热炉，加热炉内设有石英管组件，还包括夹持旋转机构，夹持旋转机构夹持石英管组件，使石英管组件绕其轴线旋转；石英管组件外还套设有微波腔体微波腔体连接有波导装置；微波腔体和波导装置在牵引装置的带动下沿着石英管组件的外侧面做水平往复运动；加热炉内还包括多条环绕石英管组件设置的加热棒；微波腔体和波导装置也安装于多条加热棒的内侧；还包括用于控制夹持旋转机构的第一控制组件和用于控制牵引装置的第二控制组件。

优选的，石英管组件包括石英管、位于石英管中心的中心靶棒以及连接石英管和中心靶棒的支撑件，中心靶棒的两端分别熔接有低纯度石英棒。

优选的，支撑件呈圆环装，且至少设有两组，相互平行的设置于石英管内，且每一组支撑件的侧面都开设有多个供反应气体或者反应产物排出的通孔。

优选的，加热炉水平设置，其两端的炉壁上相对的设置有多组安装孔，所述多条加热棒通过安装孔安装于加热炉内。

优选的，加热炉的底部设有水平方向的长开口，波导装置的一端从该长开口伸出加热炉的炉体外侧，连接外部的牵引装置。

优选的，还包括保温板，保温板固定于波导装置的下端，且保温板卡接于加热炉底部的长开口，牵引装置带动保温板、波导装置和微波腔体整体做水平往复运动。

一种等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的方法，使用了上述等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的装置，包括以下步骤：

步骤一：在低压状态下将反应原料气通入所述石英管组件中；

步骤二：启动加热炉，对石英管组件进行加热；