[發明專利]一種對VAD和OVD火焰溫度進行在線調整的裝置和方法

有效

• 申請號: 201510073813.8
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104649577B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 沈小平;向德成;田錦成;賀程程;沈國鋒;滿小忠
• 申請（專利權）人: 江蘇通鼎光棒有限公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙)32239
• 代理人: 安紀平

技術領域

本發明屬于光纖預制棒制造領域，尤其涉及VAD和OVD用的石英質噴燈，更具體的涉及一種對VAD和OVD火焰溫度進行在線調整的裝置和方法。

背景技術

VAD(氣相軸向沉積)和OVD(外部氣相沉積)工藝是當前制備低水峰或零水峰單模光纖預制棒最優秀的工藝方法之一。由于其良好的工藝穩定性和較高的沉積速率，VAD和OVD工藝被國內外主流光纖預制棒生產廠商所廣泛采用。

VAD和OVD工藝的設備本體主要包括化學氣相反應沉積腔體，噴燈和疏松體預制棒提升及旋轉機構三部分組成。其中噴燈是其最關鍵的部件之一，它的主要功能是將反應氣體轉化為SiO₂或GeO₂混合粉塵粒子并在氣體初始速度和熱泳作用下向目標松體預制棒運動，然后粘附在目標疏松體預制棒上。具體的反應化學方程式包括：

SiCl₄+2H₂O→SiO₂+4HCl????(3)

SiCl₄+O₂→2SiO₂+2Cl₂????(4)

GeCl₄+2H₂O→GeO₂+4HCl????(5)

GeCl₄+O₂→GeO₂+2Cl₂????(6)

反應式1和2不但提供了SiCl4和GeCl4水解反應所需要的原料氣體(水蒸汽)，而且提供了SiCl4和GeCl4水解和氧化反應(反應式3～6)所需的溫度條件。

噴燈根據材質分類一般為石英質和金屬質兩種。由于石英質噴燈具有耐溫性能好，無金屬雜質污染等特性，一直被VAD和OVD工藝所優先使用。當反應氣體從噴燈口運動到目標疏松體的過程中，反應火焰需要同時保持熱力學和流體力學兩方面的性能。熱力學性能主要指為原料氣體的水解和氧化反應提供反應發生所需的熱能，同時也包括在沉積區將SiO₂和GeO₂粉塵粒子預燒結在目標疏松體上所需的熱能。流體力學性能是指反應氣體在運動過程中需要保持相對穩定的層流運動，使火焰中心區域的原材料反應氣體(如SiCl₄和GeCl₄等)及其反應物(如SiO₂和GeO₂等)不會大量的擴散到火焰外焰中去。在預制棒沉積過程中，如果火焰的熱力學性能和流體力學性能不能穩定控制，不但會影響到預制棒的折射率剖面曲線、疏松體密度等預制棒參數和特性，也會影響到預制棒的沉積效率和沉積速率等工藝性能。

反應火焰的熱力學性能和流體力學性能在工藝實踐過程中通常是一個矛盾體：為了滿足火焰的流體力學性能，從噴燈通道內噴吹出的各路氣體的速度需要進行合理控制，以滿足噴出火焰氣體的層流條件；而為了達到反應過程中的熱力學條件，燃燒氣體(H₂、O₂和CH₄等)的流量通常需要根據環境溫度和原材料氣體的流量變化進行調整，而這種調整一般又會破壞原有的流體力學性能。

因此，現在需要一種對VAD和OVD火焰溫度進行在線調整的裝置和方法，通過該裝置對VAD和OVD火焰溫度進行在線調整，使其反應火焰同時具備沉積所需的熱力學條件和流體力學條件。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種對VAD和OVD火焰溫度進行在線調整的裝置和方法，在VAD和OVD用石英質噴燈各通道內噴射出的氣體滿足火焰氣體流體力學性能的前提下，該裝置通過對噴燈、火焰及疏松體沉積區域增加外部加熱裝置的方式對其溫度進行在線調節，從而使反應火焰和沉積區域的溫度條件滿足預制棒沉積所需的熱力學條件。并且，由于本發明所采用外部加熱裝置是采用電阻加熱的方式，沒有引入額外的燃燒氣體，所以會使反應火焰的層流環境和溫度環境更加穩定，同時也節約的H₂、O₂和CH₄等燃燒氣體的使用量。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：