[發(fā)明專利]光纖預(yù)制棒的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010505293.0
• 申請(qǐng)日: 2010-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102120685A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫義興;張臘生;譚會(huì)良;許建國(guó);廖鄭洪;李炳惠;張華;李濤;陳曲;謝河彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都亨通光通信有限公司
• 主分類號(hào): C03B37/014
• 分類號(hào): C03B37/014
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 楊剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石英芯光纖預(yù)制棒的制作方法，特別涉及一種石英芯摻氟包層光纖預(yù)制棒的制作方法。

背景技術(shù)

在人民生活和軍事領(lǐng)域中，廣泛需要大功率激光、可見(jiàn)光、紫外光傳輸介質(zhì)和抗輻射光纖。例如，大功率摻鐿光纖激光器需要大功率的泵浦光，而單個(gè)半導(dǎo)體激光器所能提供的光能量是有限的，因此，需要把較多的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光匯聚到一起，石英芯摻氟包層光纖就起這一光束傳媒的作用；石英芯摻氟包層光纖還可以用來(lái)制作光纖激光器所需的多模耦合器。此外，石英芯摻氟包層光纖由于有較低的紫外光傳輸損耗，在醫(yī)學(xué)上已被用于疾病診斷及治療；由于石英芯摻氟包層光纖還具有優(yōu)良的抗輻照特性，所以被用作艦船和飛機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸線。

目前，國(guó)外制作石英芯摻氟包層光纖預(yù)制棒是采用等離子體外沉積技術(shù)(POD)進(jìn)行生產(chǎn)的，其制作方法為首先進(jìn)行石英芯棒的生長(zhǎng)，然后在生成的芯棒外面沉積薄薄一層摻氟石英玻璃，形成石英芯重?fù)椒鼘庸饫w預(yù)制件，再在高溫條件下進(jìn)行拉伸。POD方法原理簡(jiǎn)單，其料源和反應(yīng)氣體都是通過(guò)等離子噴頭加熱反應(yīng)和噴射到石英棒表?面的，但其微波發(fā)生、控制、傳輸及參與化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。故其是工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備復(fù)雜。POD設(shè)備復(fù)雜昂貴，一臺(tái)POD設(shè)備價(jià)值100萬(wàn)歐元，更重要的是目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有這種設(shè)備。

國(guó)內(nèi)外制作大芯徑光纖預(yù)制棒的傳統(tǒng)工藝有兩種，即改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積工藝(MCVD工藝)和等離子體化學(xué)氣相沉積工藝(PCVD工藝)，其基本步驟大體相同，制作過(guò)程如下：

采用光導(dǎo)級(jí)石英管作為反應(yīng)管，向管內(nèi)通入反應(yīng)氣體和料源SiC14、POCl3、F12、O2，然后點(diǎn)燃加熱源，若使用MCVD玻璃車床，就點(diǎn)燃?xì)溲跹婕訜嵩矗羰褂肞CVD玻璃車床，就開(kāi)啟微波動(dòng)等離子體加熱源，目的是相同的，使得通入的料源和氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成SiO2、P2O5、SiF4玻璃，沉積到石英管的內(nèi)表面，形成所謂的光纖隔離層，待該沉積層生長(zhǎng)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)，進(jìn)行光纖芯層的生長(zhǎng)。

芯層生長(zhǎng)時(shí)，向管內(nèi)通入反應(yīng)氣體和料源SiC14、GeCl4、O2，提高沉積溫度，一層一層地生長(zhǎng)芯層玻璃，待生長(zhǎng)厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，即可停止。然后進(jìn)一步提高沉積溫度，把該石英管收縮成棒，形成光纖預(yù)制件。就這樣，通過(guò)氧氣注入料源，攜帶飽和的料源氣體進(jìn)入石英反應(yīng)管，在高溫條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在芯部和隔離層區(qū)域生成不同的摻雜玻璃，經(jīng)拉絲形成光纖光波導(dǎo)。

傳統(tǒng)MCVD工藝和PCVD工藝制作大芯徑光纖預(yù)制棒的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備相對(duì)便宜，如MCVD設(shè)備價(jià)格只有30～40萬(wàn)歐元，但都存在諸多缺陷：無(wú)論用MCVD還是PCVD工藝，因?yàn)橐粚右粚拥纳L(zhǎng)，所以其生長(zhǎng)過(guò)程都是很長(zhǎng)的，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而料源的轉(zhuǎn)化率只有40％，有相當(dāng)部?分的料被白白的浪費(fèi)了，成本高；由于摻Ge的芯區(qū)與無(wú)Ge的包層之間的膨脹系數(shù)差很大，造成在預(yù)制件制作過(guò)程中，極易炸裂，成品率降低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述弊端，本發(fā)明提供一種制作光纖預(yù)制棒的方法，在摻氟石英基底管基礎(chǔ)上制作光纖預(yù)制棒，其特征在于包括以下步驟：

(1)在石英基底管摻氟層上進(jìn)行鈍化層生長(zhǎng)：向摻氟管內(nèi)通入反應(yīng)氣體和料源，開(kāi)啟加熱源，在1600℃～2400℃溫度下，對(duì)整根摻氟管進(jìn)行鈍化層生長(zhǎng)；反應(yīng)氣體為氧氣，料源為SiC14；

(2)抽空嘴生成：在已鈍化好的摻氟石英基底管上加工出用于抽真空的抽空嘴；

(3)管棒套接：將處理干凈的石英芯棒放入帶抽空嘴的摻氟石英管內(nèi)，燒熔基底管的一端，使其與石英棒嚴(yán)密地?zé)Y(jié)在一起，然后進(jìn)行管內(nèi)空隙清洗，清洗完畢后再在另一端將基底管與石英棒燒結(jié)在一起；加熱整根該石英套件并從抽空嘴抽真空，待真空度達(dá)到要求后封住抽空嘴；

(4)收縮：把經(jīng)過(guò)第(3)步處理的石英套件固定在玻璃車床上，在1600～2400℃的溫度范圍內(nèi)，收縮成實(shí)芯的光纖預(yù)制件；

(5)研磨：采用研磨機(jī)械，把上述的光纖預(yù)制件最外面的石英包層研磨掉，露出摻氟石英包層。

具體實(shí)施方式

在本實(shí)施例中，將選用MCVD工藝(設(shè)備)來(lái)制作石英芯摻氟包層光纖預(yù)制棒，采用的摻氟石英基底管由PCVD工藝制作而來(lái)，外徑為28mm、壁厚為2mm、摻氟層厚度為1.5mm。由于摻氟石英基底管在搬運(yùn)等過(guò)程中被污染，摻氟層表面已經(jīng)不很潔凈，所以首先需要進(jìn)行拋光處理：