[發(fā)明專利]一種PCVD工藝制作低羥基光纖預(yù)制棒芯棒的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811036199.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109399909B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連海洲;沈一林;孫效義;薛元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海至純潔凈系統(tǒng)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C03B37/018
• 分類號(hào): C03B37/018
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31288
• 代理人: 劉君

本發(fā)明涉及光纖制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種PCVD工藝制作低羥基光纖預(yù)制棒芯棒的方法，其特征在于，在光學(xué)芯層外沉積出一層SiOsubgt;2/subgt;玻璃阻擋層，在縮棒工藝中通入含F(xiàn)氣體與所述SiOsubgt;2/subgt;玻璃阻擋層反應(yīng)形成含F(xiàn)玻璃阻擋層；本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了空心預(yù)制棒在移動(dòng)至融縮車床過程中環(huán)境水汽對(duì)光纖芯層的污染，可將PCVD工藝制造預(yù)制棒工藝過程中因移棒引入的OH?污染進(jìn)行有效的消除，進(jìn)而降低光纖預(yù)制棒中的OH?吸收損耗，極大的降低了PCVD工藝車間對(duì)環(huán)境濕度的依賴性，對(duì)制造低水峰甚至無水峰光纖提供了一種新的手段，還可防止光纖中心的Ge在融縮過程的過量蒸發(fā)，對(duì)光纖的模式帶寬特性有一定的改善作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種PCVD工藝制作低羥基光纖預(yù)制棒芯棒的方法。

背景技術(shù)

參見圖2，在光纖預(yù)制棒芯棒制造工藝中，PCVD工藝是眾所周知的一種預(yù)制棒芯棒制造工藝，包括沉積工藝過程和熔縮工藝過程兩個(gè)工序。在SiO₂-GeO₂-F光纖預(yù)制棒的沉積工序中，SiCl₄，GeCl₄，O₂及其它如含F(xiàn)摻雜劑氣體通入位于溫度約1000℃以上預(yù)熱爐中的襯底管內(nèi)，在高能微波等離子體的作用下在襯底管內(nèi)壁進(jìn)行微波等離子體化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，形成具有預(yù)設(shè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的透明石英玻璃沉積層，最終形成空心預(yù)制棒。沉積工序完成后，需要將空心預(yù)制棒在維持高溫的情況下，將空心預(yù)制棒從沉積機(jī)床中移出并固定在熔縮機(jī)床的卡盤上進(jìn)行熔縮工序。熔縮工序主要利用往返移動(dòng)的外部加熱熱源將空心預(yù)制棒玻璃體進(jìn)行加熱至2000～2300℃，在熔融玻璃態(tài)的表面張力作用下，將空心預(yù)制棒逐步塌縮，并最終燒實(shí)成實(shí)心的預(yù)制棒芯棒。在熔縮工藝進(jìn)程中，空心預(yù)制棒內(nèi)部還需要通入高純的氧氣保持空心預(yù)制棒內(nèi)部的潔凈度并提供一個(gè)富氧環(huán)境，同時(shí)，由于熔縮過程中預(yù)制棒芯層中的Ge在高溫下容易揮發(fā)，還需要在燒實(shí)前通入含F(xiàn)氣體，將由于Ge揮發(fā)造成的折射率下降的玻璃層進(jìn)行腐蝕，腐蝕去除的玻璃隨著熔縮車床尾端的抽風(fēng)被移除，達(dá)到消除芯棒中心折射率剖面凹陷的目的。

顯而易見的，由于在沉積完成后，需要將空心預(yù)制棒從沉積機(jī)床卸下，并轉(zhuǎn)移至熔縮機(jī)床上進(jìn)行后續(xù)的熔縮工藝。在這個(gè)方法過程中，環(huán)境中的水汽將不可避免的吸附在高溫的空心預(yù)制棒中心內(nèi)表面，并與玻璃發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)健：

SiOH基團(tuán)：si-O-Si+H₂O→SiOH+HOSi

GeOH基團(tuán)：Ge-O-Si+H₂O→GeOH+HOSi

在熔融玻璃中，Si，O，Ge等原子間化學(xué)健的斷裂和重新結(jié)合是連續(xù)發(fā)生的，隨著溫度的升高，更多的化學(xué)健會(huì)斷裂，因此并隨著熔縮工藝的進(jìn)行，SiOH基，GeOH基將逐步向玻璃層內(nèi)部擴(kuò)散，在現(xiàn)有技術(shù)中，在空心預(yù)制棒燒實(shí)前通入的含F(xiàn)氣體，可對(duì)玻璃層進(jìn)行刻蝕，除消除芯棒中心折射率剖面凹陷的作用外，還可對(duì)部分含有SiOH基，GeOH的玻璃進(jìn)行了刻蝕清除：

3·SiO₂+2·C₂F₆+O₂→3·SiF₄+4·CO₂

而事實(shí)上，由于SiO₂-GeO₂-F玻璃組份的光纖預(yù)制棒中心部位的高GeO₂濃度，OH-的擴(kuò)散深度遠(yuǎn)高于GeO₂揮發(fā)的帶來的折射率下降影響的玻璃厚度。顯然，在生產(chǎn)中，我們不會(huì)因OH-的擴(kuò)散而將折射率正常的預(yù)制棒芯層進(jìn)行更深層的刻蝕，這將造成光纖預(yù)制棒生產(chǎn)成本的明顯增加和生產(chǎn)效率的下降。預(yù)制棒中OH-存在將給光纖帶來附加的吸收損耗，最終影響到光纖的損耗，對(duì)光纖的應(yīng)用帶來不利的影響。