[发明专利]一种纵向OVD工艺沉积光纤预制棒的装置及方法

说明书

本发明公开了一种纵向OVD工艺沉积光纤预制棒的装置及方法，属于光纤预制棒制造技术领域，包括沉积壳体，沉积壳体的顶部安装移动机构，移动机构上安装旋转夹头，旋转夹头的底部连接引杆，引杆与旋转夹头间安装重力计，引杆的底部安装芯棒，沉积壳体的一侧内壁安装喷灯台，喷灯台上安装多个喷灯，沉积壳体远离喷灯台的一侧套接排风管，沉积壳体的外壁安装开合门，且开合门两侧的沉积壳体上安装测距仪和测温仪。芯棒旋转的速度随疏松体的直径增大而降低，保持沉积面和火焰接触的点的线速度稳定，控制单个喷灯的燃气流量或氧气流量以改变不同时刻的温度，进而控制疏松体径向和轴向密度分布，通过不同区域直径改变硅量进而控制疏松体轴向均匀性。

技术领域

本发明涉及光纤预制棒制造技术领域，具体为一种纵向OVD工艺沉积光纤预制棒的装置及方法。

背景技术

光纤预制棒的制作工艺有OVD、VAD、PCVD、MCVD等。其中外包层制作主要采用OVD工艺。OVD工艺是外部气相沉积法的缩写，主要是用氧气携带原材料四氯化硅或八甲基硅烷通过特殊设计的喷灯，与燃烧气体氢气或甲烷形成火焰，发生水解反应，生产二氧化硅颗粒，利用热泳原理沉积到旋转的芯棒上，形成疏松体预制棒的过程；其中芯棒和喷灯要进行相对往复运动。芯棒相对喷灯的运动方向与重力加速度的平行和垂直，分为横向OVD和纵向OVD。

在沉积过程中，火焰不同位置，形成的颗粒大小和密度有差异。离喷灯口越近的地方颗粒越小，而密度越高，离喷灯越远的地方，颗粒越大，密度却降低。火焰温度是颗粒形成中的关键因素,原始颗粒的粒径大小取决于该温度下的固态扩散系数,因此提高火焰温度可以增大原始颗粒的粒径。为了控制沉积过程中疏松体开裂和烧结质量，疏松体的径向密度分布需要形成由内向外，依次减小的状态。疏松体密度可以通过气体流量、火焰温度、转速、移动速度、腔室压力等来进行控制。为控制光纤预制棒的参数均匀性，需要控制疏松体外径波动；使得拉丝时，尺寸等比例变化光纤芯径波动小，光纤的参数均匀性更优。

因此疏松体沉积时，需要控制径向密度分布和轴向均匀性。而径向密度分布监控需要实时测量疏松体直径和重量，轴向均匀性需要测量轴向多个点的直径。在沉积过程中控制径向密度分布，具体需要维持火焰温度、沉积面温度、转速、移动速度、腔室压力等参数在合适的范围内。轴向均匀性需要具体调整喷灯流量、移动速度。

目前的技术，如中国专利CN109020186中描述，在沉积过程中通过测量疏松体直径，控制转速，保持沉积面和火焰接触点的线速度稳定，同时控制喷灯和沉积面的距离，以减小沉积层之间的温度和密度差异，减少开裂现象等。为增加生产效率，单轴一般采用多喷灯进行沉积，容易产生轴向直径不均匀的情况。并且无法有效控制径向密度分布。专利CN208454819U中，通过激光器检测疏松体是否阻挡判断疏松体和喷灯台的距离远近，然后控制喷灯和疏松体的距离恒定，并且控制喷灯的原料气体流量来保证表面沉积密度的均匀一致性和烧结后的光纤预制棒的外径一致性。但在实际生产过程中因为多喷灯结构的微小差异和气体MFC的差异等会导致沉积过程中仅靠控制喷灯台距离和原料流量对于控制外径均匀性无法达到很好的效果。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种纵向OVD工艺沉积光纤预制棒的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种纵向OVD工艺沉积光纤预制棒的装置，包括沉积壳体，所述沉积壳体的顶部安装移动机构，所述移动机构上固定安装旋转夹头，所述旋转夹头的底部连接引杆，且引杆与旋转夹头间安装重力计，所述引杆的底部通过适配器安装芯棒，所述沉积壳体的一侧内壁固定安装喷灯台，所述喷灯台上固定安装多个喷灯，所述沉积壳体远离喷灯台的一侧固定套接排风管，所述沉积壳体的外壁安装开合门，且开合门两侧的沉积壳体上分别固定安装测距仪和测温仪。