[發明專利]一種PCVD工藝制作大直徑光纖芯棒的方法

有效

• 申請號: 201010152987.0
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101811822A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 劉泳濤;李震宇;韓慶榮;童維軍;龍勝亞
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜有限公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及一種光纖芯棒的制造方法，具體涉及一種具有較高沉積速率和沉積效率的 PCVD工藝制造大直徑光纖芯棒的方法，屬于光纖通信領域。

背景技術

光纖預制棒的制造是光纖制造的第一步。作為光波導管，光纖在整個結構劃分上可按區 域分為纖芯、光學包層、機械包層以及涂覆層，石英光纖的母體即預制棒相應劃分為芯層、 光學包層、機械包層三個部分。在預制棒的大規模生產領域，預制棒的這種多層結構往往以 分步法工藝進行制造，即先獨立地制造芯棒和機械包層套管，通過芯棒和機械包層的組合形 成預制棒整體。芯棒包括芯層和光學包層的全部以及機械包層的少部分，是決定光纖傳輸性 能的核心部分。芯棒制造方法依照沉積反應發生位置來劃分，可分為為管內法和管外法。PCVD 工藝即等離子體化學氣相沉積一直是芯棒制造管內法的主要工藝之一。相對管外法的外部化 學氣相沉積工藝(OVD)和軸向化學氣相沉積工藝(VAD)，PCVD工藝優點在于對反應原材料 的利用效率高，同時能夠精確控制摻雜成分要求嚴格、折射率剖面復雜的芯棒。相對管內法 中的另一種改進的化學氣相沉積工藝(MCVD)，PCVD工藝又具有沉積速率高的優點。

光纖預制棒制造工藝改進始終朝著經濟成本和性能更優化的方向發展。預制棒制造的經 濟成本更優化首先表現在套管直徑和長度的大型化，直徑方面已經可以達到外徑120毫米～ 210毫米，長度方面可達3～6米。在制造此種大尺寸或超大尺寸外包層時，一般采用芯棒外 直接包層沉積或包層獨立沉積再與芯棒組裝兩種工藝路線。不論是芯棒外直接外包層沉積還 是外包層獨立沉積再與芯棒組裝，當外徑達到120毫米長度達到3米以上的大尺寸預制棒都 具有了相當大的的包層體積和自重，那么其沉積工藝所需的中心靶棒或芯棒尺寸就不能過小， 一般都要求至少大于30毫米。

在制造大直徑尺寸芯棒方面，中國專利ZL200510019304.3提出了將芯棒在拉伸塔上與小 套管熔縮到一起得到組合芯棒，然后將一段或多段組合芯棒插入大套管形成大尺寸光纖預制 棒的方法。這種方法通過對小直徑芯棒和小套管的組合熔縮實現了對芯棒直徑尺寸的增大。 該發明將芯棒制造工藝過程進行了分步，這種分步方法先制造小直徑芯棒，再將芯棒和附加 的小套管組合熔縮成為大直徑芯棒，使得芯棒的外徑通過附加套管的方法得到增加。但是， 該方法增加了芯棒制造的工序步驟，同時增加了小直徑芯棒與附加套管的界面處理和套管工 序，該界面處理和套管工序由于是人工操作，存在一定的雜質污染可能性。另外，芯棒和套 管組合熔縮的過程中，其固有存在的配合間隙存在一定的不均勻性，這將增大熔縮工藝控制方 面的難度，從而對芯棒的芯層圓度產生影響。

芯棒制造的另一方面是PCVD工藝的沉積速率，沉積速率直接決定了芯棒單位重量的制造 時間，成為影響制造成本的重要因素。在提高芯棒沉積速率方面，中國專利ZL200710168384.8 提出了一種將外徑36～46毫米、內徑32～40毫米、長度1.45～1.85米襯管，通過5.5KW～ 20.5KW的高頻功率，得到2.5～4.5克/分的沉積速率進行PCVD加工制造光纖芯棒的方法制 得光纖芯棒。該方法選用提高功率的微波源，在一定程度上增加了所制得芯棒的直徑。但是， 隨著預制棒大型化的繼續發展，由于受其方案設計的襯管CSA限制，其所制芯棒直徑尺寸已 達極限，不再能適應大于180毫米的更大尺寸套管對芯棒外徑大于40毫米的要求；直徑尺寸 受限也會使包層芯層直徑比的設計受限，從而使外包工藝特別是OVD外包后預制棒的衰減和 水峰升高。

在預制棒制造工藝不斷向大型化發展的同時，通信網絡對傳輸光纖產品性能的要求也不 斷提高，具體表現為：對傳輸承載波段要求越來越寬，對波段衰減要求越來越低，對光纖色 散的易管理性要求越來越高。特別是不斷降低光纖傳輸承載波段的衰減，是光纖性能發展上 的一個長期追求。

為方便介紹本發明內容，定義部分術語：

石英襯管：管狀的基底管，其內壁承載PCVD化學反應的玻璃態氧化沉積物；

芯棒：含有芯層、光學包層和部分機械包層的實心預制件；

CSA：橫截面積，單位為mm²；

b/a值：芯棒中沉積的光學包層直徑與芯層直徑的比值；

c/a值：芯棒外徑與芯層直徑的比值；

d/a值：外包層外徑與芯層直徑的比值。

發明內容