[發明專利]一種光纖預制棒生產中蝕刻技術的精確控制方法

在審

• 申請號: 201410421792.X
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104193182A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 任振華;江平;肖華;沈震強;張獻平;時巖;潘奮起
• 申請（專利權）人: 江蘇亨通光電股份有限公司
• 主分類號: C03C15/00
• 分類號: C03C15/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及光纖預制棒制作的技術領域，具體為一種光纖預制棒生產中蝕刻技術的精確控制方法。

背景技術

光纖預制棒在拉絲過程中的強度和所拉光纖的衰減，是光纖生產的兩個重要指標。強度差導致的斷裂，大大增加了光纖的生產成本，衰減不合格直接導致光纖不合格。這兩項指標都和生產光纖預制棒過程中的石英棒表面缺陷有直接關系，表面缺陷主要形式為微小的裂紋和微小的雜質。生產光纖預制棒過程中的母棒(芯棒)、套管等石英棒(石英管)，在生產中都可能出現表面微小裂紋、微晶和微小缺陷。

去除生產光纖預制棒過程中的石英棒表面的微小裂紋、微晶和微小缺陷的方法，幾乎都采用酸液蝕刻的方法。蝕刻這些石英棒，相當于把石英表面均勻去除掉一層。從而可以去除石英棒表面的微小裂紋，從而減少表面應力；也能去除表面的雜質。但是，過渡的蝕刻，會導致產生新的蝕刻的小坑；引起局部折射率變化，造成“微型粗糙”；表面應力增加；甚至導致開裂。可見，控制恰當的蝕刻厚度(蝕刻掉的厚度)是個很關鍵的技術。

目前，光纖預制棒生產過程中的蝕刻控制技術的研究很少。公開號為CN1692086A和公開號為CN?101164937A的專利，都對石英棒的酸洗方法進行了描述，也談到了蝕刻厚度的要求，但是具體如何精確控制蝕刻的厚度暫時沒有深入的研究。

蝕刻石英棒酸液主要有氫氟酸、氫氟酸混少量硝酸、氫氟酸混少量硫酸。影響石英棒蝕刻厚度的因素有：酸液的濃度、酸液的溫度、蝕刻時間。酸液溫度升高，提高了反應速率常數，濃度的上升直接提升了反應速率，酸洗時間的增加直接增加了石英的蝕刻厚度。現有的控制石英棒的蝕刻厚度的方法是不斷調整蝕刻的時間以調整蝕刻的厚度，蝕刻一段時間后整體更換酸液。這種方法只能把蝕刻厚度控制在幾十甚至上百個微米之內，蝕刻控制方法粗糙，導致產品質量不穩定，拉絲斷纖和光纖衰減質量不能控制。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種光纖預制棒生產中蝕刻技術的精確控制方法，其通過精確控制酸液中各酸的濃度和酸液的溫度，確定蝕刻的時間，從而能精確控制蝕刻厚度，確保了石英棒表面的品質，確保光纖預制棒的質量穩定。

一種光纖預制棒生產中蝕刻技術的精確控制方法，其特征在于：蝕刻石英棒的酸液保持循環的狀態下，通過控制酸液的溫度、酸液中各種酸的濃度，確保酸液的溫度、酸液中各種酸的濃度的穩定，進而通過調整石英棒浸沒于酸液中的時間來精確控制石英棒表面的蝕刻厚度。

其進一步特征在于：

蝕刻石英棒的酸液保持循環的狀態下，定時監控酸液的溫度，當溫度低于設定低溫時，加熱裝置加熱到設定的溫度范圍內，從而控制酸液的溫度在很小的范圍內波動；在線酸分析儀定時測量酸液中各種酸的濃度，當酸液的濃度小于設定低值時，在線酸分析儀計算需要排出的酸液量和需要增加的各高濃度酸液的量，從而進行自動排液和加酸，把酸液的濃度控制在很小的范圍內波動，結合石英棒表面的具體情況，調整蝕刻時間，即調整石英棒棒浸沒于酸液中的時間，從而精確控制蝕刻的厚度。

其更進一步特征在于：

蝕刻石英棒置于蝕刻槽內，蝕刻石英棒浸沒于酸液內，外部的酸液儲罐連通蝕刻槽的酸液進口，蝕刻槽的高出設定液面高度的酸液回流進入酸液儲罐，確保蝕刻槽內的酸液保持循環狀態；

酸液儲罐通過水泵將酸液注入蝕刻槽的酸液進口、酸液儲罐同時通過水泵將酸液注入酸液儲罐內部、形成酸液儲罐內部的自循環，確保酸液儲罐內的酸液混合均勻；

酸液儲罐內的酸液的液面高度恒定，保證酸液儲罐內酸液的總體積，確保后續在線酸分析儀的計算精確；

加熱裝置位于酸液儲罐的液面以下，加熱裝置的外部設置有控制器，控制器連通至總電器柜的溫度控制模塊，測溫裝置的測溫部分位于酸液儲罐的液面以下，測溫裝置的溫度數據外接至總電器柜的溫度控制模塊，總電器柜內的溫度控制模塊根據測溫裝置反饋的溫度和設定的溫度進行比對，當測溫裝置反饋的溫度低于設定溫度時，溫度控制模塊啟動加熱裝置開始加熱酸液儲罐內的酸液，直至測溫裝置反饋到溫度控制模塊的溫度在設定溫度的范圍內、溫度控制模塊停止加熱裝置的加熱工作；