[實用新型]一種VAD反應(yīng)腔體內(nèi)環(huán)境氣流的控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520910939.1
• 申請日: 2015-11-16
• 公開（公告）號: CN205115282U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈小平;滿小忠;向德成;錢昆;陳坤;徐震玥;沈國峰
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇通鼎光棒有限公司
• 主分類號: C03B37/014
• 分類號: C03B37/014
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光纖預(yù)制棒研發(fā)和制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種VAD反應(yīng)腔體內(nèi)環(huán)境氣流的控制裝置。

背景技術(shù)

VAD(氣相軸向沉積)工藝是一種制備光纖預(yù)制棒的重要方法之一，它的主要特點是光纖預(yù)制棒的軸向生長。從噴燈噴出的鹵化物原料通過水解反應(yīng)氧化成微小顆粒(SiO₂或GeO₂)，芯層和包層微粒同時沿軸向沉積于旋轉(zhuǎn)的石英玻璃靶棒的一端，并最終沉積成一根圓柱形狀的疏松體(soot)。隨后將該疏松體在線或單獨脫水并燒結(jié)為透明的玻璃棒。

當(dāng)前，VAD主要用于制備預(yù)制棒的芯棒soot。在沉積的過程中一般采用的是一個包層噴燈和一個芯層噴燈，通過對兩個噴燈之間的距離、仰角以及抽風(fēng)裝置的位置進行一定程度的調(diào)整，使得包燈火焰和芯燈火焰成一個相對穩(wěn)定的格局，通過化學(xué)氣相沉積將GeO₂和SiO₂顆粒同時沉積至目標(biāo)靶棒，逐漸形成一根圓柱形狀的疏松體。在整個過程中，對噴燈的位置、抽風(fēng)裝置的切合度都有非常高的要求，一旦某項工藝參數(shù)出現(xiàn)偏差即會對沉積速率、收集效率以及整個soot的尺寸以及燒結(jié)后的芯棒的折射率穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。就VAD工藝來講，沉積速率直接決定了生產(chǎn)效率；收集效率直接決定了產(chǎn)品的成本；soot尺寸及芯棒的折射率穩(wěn)定性直接決定產(chǎn)品的合格率。

當(dāng)前的VAD沉積系統(tǒng)存在一些不足之處。比如：在整個VAD沉積的過程中，首要做的是保證soot的形狀，如果沉積時soot底端不能維持理想的形狀，一般情況下沉積出的soot燒結(jié)后的芯棒的折射率剖面不會滿足要求。而soot的底端形狀控制與芯燈火焰和包燈火焰的形狀與格局非常有關(guān)，不僅要考慮到兩個噴燈與靶棒之間的布局，還需考慮芯燈和噴燈之間的相互影響，使其位置處于一個比較切合的狀態(tài)。因此校準(zhǔn)整個系統(tǒng)、特別是噴燈位置是一個非常復(fù)雜且耗時的工藝活動。如果能夠?qū)崿F(xiàn)芯包沉積分離，使得芯燈火焰和包燈火焰之間不再引入氣流、原料以及火焰混合帶來的一些難以控制的因數(shù)，那么，在芯燈和包燈的位置調(diào)整時只需要考慮各自針對靶棒之間的校準(zhǔn)，從而使得每次的調(diào)校變得非常容易。而且在沉積過程中，芯燈和包燈將彼此獨立完成芯層和包層的沉積，使得soot形狀的可塑性更強，更容易達到理想狀態(tài)。

其次，在沉積過程中，soot尺寸的穩(wěn)定性極為重要，尺寸的不穩(wěn)定將直接影響芯棒的質(zhì)量，例如對燒結(jié)后芯棒D/d參數(shù)(包層和芯層的直徑比)的影響，該影響還將會對后續(xù)工序產(chǎn)生連鎖的不利因數(shù)。如果后續(xù)采用RIC工藝，則會提高套管的成本；如果采用OVD做外包，則對OVD沉積工藝穩(wěn)定性會造成不利因素。對于現(xiàn)有的VAD系統(tǒng)，在沉積過程中，由于兩個噴燈之間存在相互影響，使得包燈火焰會影響到芯層沉積的尺寸、密度，而當(dāng)芯層沉積受到影響時，會反過來影響包層的沉積。如果芯層的沉積完全由芯燈在一個單獨腔體內(nèi)實現(xiàn)，那么芯層的尺寸將會變得更好控制、更穩(wěn)定，從而包層沉積也會變得相對穩(wěn)定，并最終實現(xiàn)更加穩(wěn)定的soot尺寸控制。

再者，沉積速率直接決定了VAD工藝的生產(chǎn)效率。在VAD工藝中，沉積速率直接由芯燈來決定，但同時會受到包燈的影響。現(xiàn)有的沉積系統(tǒng)，由于芯層和包層在一個腔體內(nèi)，在沉積過程中，在同樣的原輔材料供應(yīng)前提下，需要提高沉積速率，那么在很大程度上受到與包燈位置、包燈火焰的制約。

還有，抽風(fēng)系統(tǒng)對整個沉積過程中的影響也不容忽視，抽風(fēng)負(fù)壓的大小，對預(yù)制棒的尺寸、沉積效率，收集率都有較大的影響，而傳統(tǒng)的VAD腔體中，抽風(fēng)口是同時抽取芯燈和包燈產(chǎn)生的煙塵，并對同時對兩者火焰產(chǎn)生影響，而實際上包燈的火焰氣流要遠(yuǎn)大于芯燈，因此，為了滿足包層沉積的抽風(fēng)需求，比較使得整體的抽風(fēng)保持在一個較強的位置，這在某種程度上對芯燈火焰的形狀和穩(wěn)定性會造成較大影響，從而限制了芯層沉積的速率和效率。

另外，VAD在進行芯棒沉積的過程中，芯層沉積是否穩(wěn)定直接影響到燒結(jié)后芯棒的折射率分布，這個主要由芯層沉積過程中GeO₂的沉積效果決定，因此如何避開包燈火焰氣流對芯燈的影響，并在同時抵消包燈火焰中產(chǎn)生的SiO₂微粒對芯層摻Ge濃度的影響，對能否使得芯棒折射率剖面穩(wěn)定，并且更易于設(shè)計是非常重要的。

綜上所述可知，在整個VAD預(yù)制棒芯棒soot的沉積過程中，由于芯棒的特殊結(jié)構(gòu)，一般包層噴燈的氣流量要遠(yuǎn)大于芯層噴燈的氣流量，而且反應(yīng)腔體內(nèi)包層區(qū)域的層流氣流也比較大，同時包層噴燈對抽風(fēng)的要求也會較高。這些都會對流量較小的芯層火焰產(chǎn)生擾動，從而影響芯層的沉積速率、沉積效率和折射率分布，進而影響穩(wěn)定的生產(chǎn)。