[發明專利]一種疏松體預制棒脫羥和玻璃化的控制方法及其控制裝置

有效

• 申請號: 201410823707.2
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104556669A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 陳峰;沈一春;陳京京;周建峰
• 申請（專利權）人: 中天科技精密材料有限公司
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

本發明一種疏松體預制棒脫羥和玻璃化的控制方法及其控制裝置涉及的是一種在立式燒結爐中對疏松體預制棒進行脫羥和玻璃化制造預制棒的制造方法。該控制方法可以根據傳感器感應的燒結爐內氣體濃度，控制爐芯管上、下部排氣口氣體的排放量，從而使得燒結爐內氣體的濃度均勻分布在燒結爐上部和下部。通過該方式，可獲得在軸向上具有均勻特性的預制棒。

背景技術

目前光纖預制棒的制造主要有四種方法，分別為微波等離子體激活化學氣相沉積法(PCVD)，改進的化學氣相沉積法(MCVD)，棒外化學氣相沉積法(OVD)，軸向氣相沉積法(VAD)。其中采用VAD法和OVD法沉積的疏松體預制棒，需再通過燒結爐加熱完成脫羥和玻璃化過程。

通常以VAD法和OVD法制得的疏松體預制棒，需在立式燒結爐中進行脫羥和玻璃化處理。該方法主要是利用燒結爐內不同位置溫度梯度的分部，在He和Cl₂的混合氣體中同時完成脫羥和玻璃化過程。其通入的氣體一般從燒結爐的下方通入，待燒結爐升溫至設定溫度后，疏松體預制棒開始進行脫羥和玻璃化過程。

中國發明專利CN1597581A提供了一種疏松體光纖預制棒的燒結裝置及設備,其主要組成部分為:石英爐芯管、加熱爐、移動裝置及配套傳感裝置和氣體供應裝置。該裝置可使疏松體預制棒在燒結管中的完成脫羥和玻璃化過程,燒結溫度均勻,疏松體預制棒收縮均勻。采用這種方式的燒結裝置，在預制棒制造過程中加熱爐內的氣體和熱量是通過熱對流和擴散方式進行。近年來由于疏松體預制棒尺寸在向大型化發展，對應的加熱爐也在向大型化發展，傳統的熱對流和擴散方式已經難以保證加熱爐內氣體濃度和熱量的均勻分布。

中國發明專利CN103771697A提供了一種大尺寸光纖預制棒的燒結方法及設備，其主要通過對加熱爐的爐體結構進行改進，其核心在于用石英爐芯管外側嵌套石墨加熱器和石墨保溫件的組合加熱方式，以替代原有石英管外側嵌套二硅化鉬加熱體的組合方式。該方法主要對加熱爐進行優化和改善，提高了燒結后預制棒外觀質量。

中國發明專利CN103739194A提供了一種光纖預制棒的燒結方法及其設備，其優點在于可以利用激光反饋控制系統對燒結爐在燒結過程中的溫度進行實時調整，以實現對燒結過程進行閉環控制。該方法可以在一定程度上可以提高燒結后預制棒的外觀條件，但由于爐芯管內氣體濃度分布不均的狀態仍然存在，只通過溫度調整在預制棒光學參數方面的改善較小。

另一方面，He已經廣泛的應用于目前光纖預制棒的制造應用中，而He本身屬于分子量較小的氣體，在高溫下分子熱運動也更加劇烈，這也進一步加劇了爐芯管內熱量和氣體濃度的分布不均。

由于燒結爐內的熱量和氣體濃度分布不均勻，極易造成疏松體預制棒的脫羥和玻璃化過程不能均勻進行，從而影響拉絲后光纖的光學性能和預制棒的外觀質量。因此，在這種氣體濃度分布不均勻的狀態下完成脫羥和玻璃化過程的預制棒具有以下兩點不足：

1、加熱爐內上部氣體濃度偏低，容易造成疏松體預制棒脫羥不徹底；

2、加熱爐內底部殘留氣體容易導致其他異常發生，導致無法生產出具有優良光傳輸特性的光纖預制棒。

在疏松體預制棒在脫羥過程中，由于氣體濃度分布不均在脫羥過程中預制棒內部摻雜的氟、鍺等離子容易出現游離和擴散，影響拉絲后光纖的光學性能，且由于脫羥過程不能均勻化進行，預制棒不同位置的游離和擴散程度也各不相同，這進一步影響預制棒軸向上光學性能的一致性。此外，玻璃化進程不能均勻進行則會影響預制棒玻璃化的均勻性，從而導致預制棒不同位置包層的折射率發生變化。

由于爐芯管內氣體濃度分布不均，由此導致后續疏松體預制棒脫羥和玻璃化的異常，本發明充分考慮到現有技術中存在的問題和不足，提供了一種使整個爐芯管內部各處氣體濃度保持一致的方法。

發明內容

本發明的目的是針對上述不足之處提供一種疏松體預制棒脫羥和玻璃化的控制方法及其控制裝置，改善了立式燒結爐對疏松體預制棒進行脫羥和玻璃化效果，提高了預制棒拉絲后光纖的光學性能。本發明在爐芯管上部和下部各有一個排氣裝置，在上部排氣口下方、下部排氣口上方各有一個氣體濃度傳感器。其主要特征在于可以根據氣體濃度傳感器的控制信號控制兩個排氣裝置的排氣量，從而使爐芯管頂部和底部的氣體濃度保持平衡。

一種疏松體預制棒脫羥和玻璃化的控制方法及其控制裝置是采取以下技術方案實現: