[实用新型]一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床

说明书

本实用新型涉及一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，包括有床身，床身上面两端分别安设进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头，在进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头之间安设有保温炉，保温炉内对应进气旋转密封夹头和排气旋转密封夹头的旋转轴线安设有高频微波谐振腔，所述的高频微波谐振腔通过立柱与安设在保温炉外的直线往复运行装置相连，使得高频微波谐振腔沿旋转轴线往复运行，其特征在于所述的直线往复运行装置为直线电机驱动控制装置。本实用新型使得高频微波谐振腔能在整个沉积过程中匀速和匀变速区域平稳的往复移动，有效提高了高频微波谐振腔在芯棒沉积变速区折返点位置及速度切换控制精度，提高沉积芯棒折射率分布的加工精度。

技术领域

本发明涉及一种用于光纤预制件制备的PCVD沉积车床，属于光纤制造设备技术领域。

背景技术

近年来，多模光纤以其低廉的系统成本优势，成为短距离、高速率传输网络的优质解决方案，已广泛应用于大型数据中心、局域办公中心、高性能计算中心和存储区域网等领域。随着速率100Gb/s的普遍商用，已平稳向400Gb/s过渡，并加快向800Gb/s演进，对高品质、高带宽性能多模光纤的需求愈加迫切。

目前，多模光纤所需的光纤预制件沉积主要通过管内法：等离子体化学气相沉积PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition)和改进的化学气相沉积MCVD(ModifiedChemical Vapor Deposition)制备。PCVD是通过在高纯石英玻璃衬管内通入高纯反应物，如SiCl4、 O2、GeCl4等，利用高频微波源谐振腔提供的高频微波激活气体电离形成等离子体而进行化学反应，形成透明的掺杂石英玻璃沉积层，多模光纤芯棒制备反应式如下：

SiCl4+O2＝SiO2+2Cl2，

GeCl4+O2＝GeO2+2Cl2。

完成沉积后的石英玻璃衬管通过石墨炉熔缩制备成实心多模预制件。然后，多模预制件经清洗、腐蚀、干燥后与其相匹配的套管组合成多模光纤预制棒，通过拉丝设备将该预制棒拉制成光纤。

石英玻璃衬管的沉积是通过PCVD沉积车床的加工来完成的，用于激活气体电离形成等离子体的高频微波源谐振腔通过立柱连接在可移动滑台装置上，立柱上部的高频微波谐振腔置于温度1000℃～1300℃的保温炉内腔中。现有的PCVD沉积车床立柱下部连接的滑台安设在导轨上，通过螺套与传动丝杆经接触式方式相连，该传动丝杆驱动螺套和滑台带动与其相连的高频微波源谐振腔在沿石英玻璃衬管轴向往复运动，由于丝杆传动及驱动链存在一定的间隙和误差，加之接触性导轨存在的爬动现象，在谐振腔往复运动中难免会出现传动同步差，振动大等缺陷，因而，在传统接触式丝杆传动条件下，生产工艺控制参数(如：高频微波谐振腔抖动、移动速度/位移偏差、反应物压力、反应物流量、旋转角度等)，会造成反应物在高纯玻璃衬管轴向沉积过程中不可避免地出现控制上的偏差，使芯棒在多层沉积过程中出现折射率的波动和偏差。尤其是在芯棒沉积区域两端高频微波源谐振腔折返点附近变速阶段的 neck区的soot环会进一步影响芯层折射率剖面的分布，一般而言，多模光纤的芯层折射率分布相对复杂，其芯层折射率剖面需设计成芯层中心至边缘连续逐渐降低的折射率分布，通常称其为“α剖面”。即满足如下幂指数函数的折射率分布：

其中，n₁：表示光纤轴心的折射率；

r：表示离开光纤轴心的距离；

a：表示光纤芯半径；

α：表示分布指数；

Δ₀：表示纤芯中心相对包层的折射率。

相对折射率，即Δ_i：