[發明專利]一種VAD制備光纖預制棒母材的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810838465.2
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108929031B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 馮正鵬;王瑞春;劉善沛;黃利偉;王俊;雷漢林;王小飛;葉奔;王志勇;秦愛民
• 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

本發明涉及一種VAD制備光纖預制棒母材的裝置及方法，包括用于沉積的反應腔體和伸入反應腔體內腔的旋轉升降吊桿，在沉積腔體內腔下方對應待沉積玻璃靶棒下方間隔設置芯層噴燈和包層噴燈，芯層噴燈和包層噴燈分別與芯層原料控制系統和包層原料控制系統相連，沉積腔體外部相對兩側對應芯層沉積下端面分別設有激光發射端與激光接收端，構成芯層激光探測系統，其特征在于所述的芯層原料控制系統與芯層激光探測體統與PLC相連，構成芯層噴燈原料流量與激光探測接收值之間的PID閉環調節系統，形成實時反饋調控。本發明結構簡單，控制邏輯清晰，反饋直接、迅速，沉積性能穩定可靠，能使粉棒剖面穩定，芯徑和外徑均勻，從而提高生產穩定性與產品質量。

技術領域

本發明涉及一種VAD（軸向外部氣相沉積法）制備光纖預制棒母材的裝置及方法，屬于光纖制造技術領域。

背景技術

在制造光纖預制棒母材的工藝中，VAD（Vapour Axial Deposition）工藝由于沉積速率高、對原料純度要求相對較低、適合規模化生產等諸多因素而被認為是降低光纖預制棒母材生產成本的主要技術手段。但是VAD工藝技術本身較為復雜，其生產的粉棒中心部分即是作為激光傳輸的最關鍵的中心部分，因為芯子的剖面形狀，芯子大小，以及芯子在軸向的均勻性等，都直接決定了光纖的傳輸性能。

制作一根光纖預制棒母材其沉積時間一般需要數十個小時，較長的時間對于沉積穩定性以及粉棒的均勻性是一個很大的考驗，若生產過程不穩定，芯子的剖面形狀，芯子大小，以及芯子在軸向的均勻性就會很差，產品質量難以穩定。生產速度的波動也會使得粉棒外徑產生波動，后續拉伸就會存在大幅變徑，進一步影響了光纖芯棒的均勻性。為了使得整個產品生產過程中生長狀態穩定，需要探索更合適的生長控制方式。

中國專利CN104355532A利用激光測量粉棒芯層沉積最下端直徑，芯層直徑，包層沉積端面直徑和外包層遠端直徑四個值，通過控制參數調節原料流量和升降卡盤速度來控制沉積粉棒的參數合格，其中，其靶棒提升判斷是由粉棒最下端直徑與預設形狀對比而決定，實際生產過程中芯層最下端實際測量高度誤差較大，造成提拉并不可靠，而且此控制方式其測量值較多，邏輯判斷復雜易產生邏輯混亂和交叉，從而造成生長不穩定，粉棒燒結后制成的芯棒剖面會存在較大起伏變化。

美國專利US6834516則通過使用高溫計測量預制棒粉棒末端的溫度進行控制，但是溫度測量與實際值存在偏差且較容易受到腔體內氣流影響，從而使得測量數值在精度方面存在問題，最終也就會導致產品在整個生產過程中不穩定，增加了產品的不合格率。

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供一種VAD制備光纖預制棒母材的裝置及方法，它不僅便于控制，反饋直接、迅速，而且沉積性能穩定可靠，軸向均勻性好，從而提高生產穩定性與產品質量。

本發明為解決上述所提出的問題所采用的裝置技術方案為：包括用于沉積的反應腔體和伸入反應腔體內腔的旋轉升降吊桿，旋轉升降吊桿上端與垂直升降機構和旋轉卡盤相連接，旋轉升降吊桿下端用于夾持待沉積的玻璃靶棒，在沉積腔體內腔下方對應待沉積玻璃靶棒下方間隔設置芯層噴燈和包層噴燈，芯層噴燈和包層噴燈分別與芯層原料控制系統和包層原料控制系統相連，沉積腔體外部相對兩側對應芯層沉積下端面分別設有激光發射端與激光接收端，構成芯層激光探測系統，其特征在于所述的芯層原料控制系統與芯層激光探測體統與PLC相連，構成芯層噴燈原料流量與激光探測接收值之間的PID閉環調節系統，形成實時反饋調控。

按上述方案，在玻璃靶棒從初始階段進入沉積的穩定階段后旋轉升降吊桿以一個恒定的速度往上提拉，提升速度為1.0~3.0mm/min。

按上述方案，沉積過程中激光發射值控制在激光發射總值的10%~90%。

按上述方案，所述的激光發射端與激光接收端的連線與水平面平行，并位于玻璃靶棒下方。

本發明制備光纖預制棒母材的方法技術方案為：