[發明專利]一種管外法制造光纖預制棒的裝置和方法

有效

• 申請號: 201310543323.0
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103848565A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 渠馳;張宏勝;羅杰;顧立新;曹蓓蓓
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 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

本發明涉及一種管外法制造光纖預制棒的裝置及方法，適用于光纖制造技術領域。

背景技術

在制備光纖預制棒時，通常需要在純石英玻璃中摻入一定量的其他元素，從而使對應的光纖具有某些特定的性能。例如，摻入Ge可提高玻璃的折射率，而摻入F可降低玻璃的折射率；對于多數有源光纖來說，需要摻入某些稀土元素等。目前，用于制備光纖預制棒的技術主要有以PCVD和MCVD為代表的管內法和以VAD和OVD為代表的管外法。兩類技術在摻雜方面也都有優勢和不足。

氣相軸向沉積法（VAD）以及外部氣相沉積法(OVD)已經應用于光纖預制棒制造。由于F（氟）的摻雜可以影響預制棒折射率的分布，并在一定程度上可以降低對應光纖的損耗，因此目前在制備預制棒時通常摻入一定量的F。目前通常的方法是在通過噴燈的原料氣體中混入一定量的含F氣體，使F在原料氣體反應時作為雜質摻入沉積預制棒中。例如，美國專利US?5895515通過使用SiCl₄，CF₄，H₂和O₂的混合氣體制作預制棒包層。由于F的摻入會提高預制棒出現裂紋的幾率，因此美國專利US?20100077800A1做出了一些改進，在該專利中，額外加入了兩只噴燈，通過使用SiCl₄，含F氣體，H₂及O₂的混合氣體的燃燒，將F摻入，并提高預制棒表面的密度，從而改善粉塵棒破裂的問題。

但是以上兩種方法的共同之處在于使用SiCl₄和含F氣體作為原料,H₂及O₂作為燃料,通過同一噴燈出射,并通過H₂及O₂的燃燒反應提供H₂O和熱源,從而將F元素摻入到生成的SiO₂粉塵中并沉積到粉體預制棒上。這種方法仍然存在著一些不足之處：第一，使用SiCl₄，CF₄，H₂和O₂的混合氣體制作包層面臨的一個問題就是F無法有效的摻入到預制棒內，在所有消耗的F中，只有一小部分真正摻入到預制棒內；?其二，若采用加大含F氣體流量的方法加大F的摻入量時，又面臨由于預制棒密度未變化，而由摻入更多的F導致裂紋的產生；第三，即使采用額外添加傳統噴燈的方法在特定的工藝條件下可以起到緩解裂紋的產生，但仍然未解決摻F效率不高的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足提出一種管外法制造光纖預制棒的裝置及方法，它能有效提高摻雜元素的活性，從而提高摻雜的效率。

本發明裝置的技術方案為：包括有機架、旋轉夾盤和噴燈組件，旋轉夾盤或噴燈組件與移動座相連，噴燈組件與燃氣和化學原料供應系統相連通，其特征在于設置有等離子體發生器，等離子體發生器的入口端與摻雜源相連通，等離子體發生器的出口端與噴頭相連。

按上述方案，所述的摻雜源包括摻雜氣源和/或摻雜液源，在摻雜液源與等離子發生器之間安設有霧化器，摻雜液經由霧化器霧化后進入等離子體發生器。

按上述方案，在摻雜氣源和摻雜液源管路上設置流量控制器，用以調節每種氣體和液體的流量。

按上述方案，所述的等離子體發生器為高頻等離子體發生器或微波等離子體發生器，所述的噴頭安設在等離子發生器出口端，與其相聯成一體，在噴頭出口端安設有開口為斜口或圓弧斜口的噴射罩。

按上述方案，所述的等離子體發生器包括玻璃內管和玻璃外管，在玻璃內管和玻璃外管之間設置有氣體循環管，玻璃內管的后端為等離子體發生器入口端，分別設置摻雜氣源和摻雜液源兩個入口，玻璃內管的前端直接與噴頭相連為一體，氣體循環管的兩端分別設置進氣口和出氣口，進、出氣口與冷卻氣源相連通，在玻璃外管的外周安設高頻螺旋線管，高頻螺旋管兩端與高頻發生器相連，同時與冷卻水相連通，在玻璃外管的前端連接玻璃噴射罩，由此構成高頻等離子體發生器。

按上述方案，所述的機架為立式機架，旋轉夾盤通過上下移動座與立式機架相連，所述的噴燈組件安設在立式機架的下方一側，噴燈組件包括預制棒芯部噴燈和預制棒包層噴燈，在立式機架下方對應噴燈組件的另一側安設直接連接噴頭的等離子體發生器，由此構成VAD法制造光纖預制棒的裝置。