[實用新型]一種大尺寸光纖預制棒包層的制備裝置

有效

• 申請號: 200820138088.3
• 申請日: 2008-09-23
• 公開（公告）號: CN201280511Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 張立永;盧衛民;羊榮金;楊軍勇;劉連勇
• 申請（專利權）人: 富通集團有限公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所
• 代理人: 胡龍祥

技術領域

本實用新型涉及一種制備大尺寸光纖預制棒包層的裝置，尤其是通過汽相軸向沉積法(VAD)制備大尺寸光纖預制棒包層的裝置。

背景技術

用于制造光纖的光纖預制棒是由兩部分組成的，即主要用于傳輸光信號的光纖預制棒芯層和主要起保護作用的預制棒包層。由于有99％以上的光信號都是在芯層中傳輸的，因此芯層決定著預制棒的產品質量。但芯層在產品質量上只占光纖預制棒總量的5％左右，因此光纖預制棒的成本主要是由其包層決定的。當前，光纖預制棒基本都是采用兩步法工藝制備得到的，也即先制備光纖預制棒的芯層，然后再在芯層外面包上光纖預制棒的包層。光纖預制棒的芯層技術主要包括：改良的化學汽相沉積工藝(MCVD)、外部汽相沉積工藝(OVD)、汽相軸向沉積工藝(VAD)、微波等離子體化學汽相沉積工藝(PCVD)等，而包層技術主要有VAD、OVD和套管法(RIT或RIC)。

套管法(RIC或RIT)是將光纖預制棒的芯棒(芯層部分)直接插在高純度的石英套管中(如申請號為200510091570.7、公開號為CN1837868A，申請號為200510019304.3、公開號為CN1760150A的中國實用新型專利申請；申請號為09/515227、公開號為US?6460378?B1，申請號為09/581734、公開號為US?6484540?B1的美國專利申請所述)，然后對該組合進行高溫加熱，將石英套管熔解收縮在芯棒上，從而制備得到光纖預制棒的包層。從工藝上看，套管法制備光纖預制棒比較簡單，省下了兩步法工藝中的生產外套管(筒)的投資，但是，高純度沉積用石英套管和全合成石英套管(筒)需要外購或進口，成本比較高。另一方面，芯棒和套管的表面在生產過程中容易受到污染，且由于套管和芯棒之間存在縫隙，增加了制造單模光纖時拉絲的難度并降低了預制棒拉絲時的產出率，普遍認為，套管直接拉絲比實心預制棒的拉絲產出率少5％左右。

外部汽相沉積工藝(OVD)(如申請號為09/689389、公開號為US?6546759B1的美國專利申請，申請號為10/188863、公開號為US6941772B2的美國專利申請，申請號為200410057462.3、公開號為CN1275888的中國專利申請)和汽相軸向沉積工藝(VAD)(如申請號為10/142466、公開號為US6923024B2的美國專利申請，申請號為10/142689、公開號為US?6928841B2的美國專利申請，申請號為P2006-32686、公開號為P2007-210817A的日本專利申請)都是在管外沉積的工藝，其制備中不需要高純的石英套管，而是通過管道將SiCl₄、H₂和O₂輸送到多重沉積噴燈中，讓H₂和O₂燃燒形成水蒸氣氛圍的同時讓SiCl₄在水蒸氣中發生水解反應產生SiO₂顆粒并將SiO₂顆粒噴涂在耙棒上[一般的，耙棒即為在芯棒兩端分別熔接上純石英輔助棒(又稱空白棒，dummy?rod)所得的組合體]，從而在芯棒表面涂上一層SiO₂包層積粉體，最后再將該耙棒和包層積粉體的組合體在高溫爐中進行脫水、燒結而由包層積粉體形成包圍在芯層外的被玻璃化的光纖預制棒的包層。化學反應方程式如下：

2H₂(氣)+O₂(氣)→2H₂O(氣)?????????????????(1)

SiCl₄(氣)+2H₂O(氣)→SiO₂(固)+4HCl(氣)????(2)

在該工藝中，制備包層的主要原材料是SiCl₄，SiCl₄是多晶硅的副產物，根據生產數據顯示，生產1公斤多晶硅可產出8公斤SiCl₄。當前，我國每年可用于光纖預制棒包層制造的SiCl₄約有數萬噸。因此，采用OVD和VAD制備光纖預制棒的包層具有原材料的成本優勢。