專利名稱：一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置及其方法涉及一種光纖預(yù)制棒芯棒的制造，具體的說是一種采用軸向氣相沉積(VAD)制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置及方法。使用該方法制造的芯棒沿軸向方向生長更均勻，芯包比波動小。
背景技術(shù)：
隨著光纖預(yù)制棒技術(shù)的發(fā)展，目前均使用兩步法制造光纖預(yù)制棒，即先制造芯棒 (包括芯層和光學(xué)包層)，然后在芯棒外采取沉積包層或套管的方式而制得光纖預(yù)制棒。光纖預(yù)制棒芯棒的制造方法主要有軸向氣相沉積法(VAD)、改進的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)、 等離子體化學(xué)氣相沉積法(PCVD)和管外氣相沉積法(0VD)。其中，VAD方法因具有原料純度要求較低，沉積速率高，脫水效果好，可連續(xù)制造大尺寸預(yù)制棒以及折射率剖面中心不存在凹陷等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用。粉末芯棒的質(zhì)量直接影響光纖的主要參數(shù)，如折射率剖面和模場直徑等，因此其沉積過程的精確控制對于保證光纖的質(zhì)量有決定性的意義。影響沉積的因素有很多，如 原材料供氣速率、生長端表面溫度、火焰溫度、噴燈距生長端表面的距離、靶棒提升速度等等。在這些影響因素中，導(dǎo)致產(chǎn)品性能不穩(wěn)定的主要因素之一是粉末棒生長環(huán)境的壓力，即反應(yīng)腔體(包括上腔體)內(nèi)部的壓力。它對生長過程的影響主要體現(xiàn)在腔體內(nèi)部壓力的波動在一定程度上帶來腔內(nèi)氣流的紊亂，這一方面會引起噴燈火焰的不穩(wěn)定，造成預(yù)制棒沉積表面溫度分布和細石英粉末流的波動。而表面溫度分布和粉末流直接影響產(chǎn)品的生長速率、密度以及折射率剖面分布并導(dǎo)致粉末棒沿軸向方向生長的不均勻；另一方面，紊亂氣流妨礙了反應(yīng)生成但未參與沉積的Si02、GeO2粉末穩(wěn)定順利的從排氣管道排出。未排出的粉末若過多的附著在腔體內(nèi)壁形成鏡面，將導(dǎo)致熱量反射，致使內(nèi)部溫度逐漸上升，影響沉積。此外，內(nèi)壁上的粉末可能由于紊亂氣流剝落而附著在沉積中的粉末棒表面，降低棒的質(zhì)量。因此，為了保證預(yù)制棒沉積過程穩(wěn)定的進行，我們需要使反應(yīng)腔體內(nèi)的壓力保持在一個穩(wěn)定的水平并使預(yù)制棒的整個沉積環(huán)境氣流穩(wěn)定。中國發(fā)明專利ZL02137584. 4和03114747. X里分別介紹了使用圓盤或圓柱形氣流調(diào)節(jié)件來消除反應(yīng)容器內(nèi)氣流紊亂的方法，但是并未提出穩(wěn)定腔體內(nèi)負壓的方法。中國發(fā)明專利200910096092. 7通過連接在排氣管道上的自動調(diào)壓裝置來控制補風(fēng)的流量，從而達到穩(wěn)定反應(yīng)容器內(nèi)部壓力的目的，但是僅在排氣口控制補風(fēng)并無法保證包括球形反應(yīng)腔體和上腔體整個空間中氣流的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服因排氣管道排氣導(dǎo)致的反應(yīng)腔體內(nèi)部負壓較大和氣流不穩(wěn)的缺陷，提供一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置及其方法，是一種將反應(yīng)腔體內(nèi)部的壓力控制在穩(wěn)定狀態(tài)以提高預(yù)制棒的品質(zhì)(包括芯包比和外徑的一致性等)的裝置及方法。本發(fā)明中采用VAD方法制備芯棒，其裝置包括球形反應(yīng)腔體，與球形腔體相連的排氣管道，上腔體，球形腔體下部的第一噴燈、第二噴燈和第三噴燈，裝在轉(zhuǎn)軸上的吊桿。制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝石英玻璃靶棒并置于反應(yīng)腔體內(nèi)，將氫氣和氧氣通入噴燈并在反應(yīng)腔體內(nèi)點燃產(chǎn)生氫氧焰。再將原料氣體SiCl4、GeCl4等經(jīng)噴燈送入氫氧焰中，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的Si02、GeO2粉末由于熱泳運動沉積于靶棒下端。同時旋轉(zhuǎn)靶棒并將其向上提升，使粉末在靶棒下端沉積成具有芯層和光學(xué)包層的圓柱形粉末芯棒。該方法的工作原理如圖1所示。經(jīng)由上述方法沉積形成的粉末芯棒，通過脫羥和玻璃化過程后成為透明的棒體。為了方便描述，做以下定義
芯層預(yù)制棒芯棒中含有鍺元素的高折射率部分。光學(xué)包層預(yù)制棒芯棒中芯層之外的低折射率部分。芯包比光學(xué)包層直徑與芯層直徑之比。一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置及其方法是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)
本發(fā)明一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置包括球形反應(yīng)腔體、排氣管道、上腔體、第一噴燈、第二噴燈和第三噴燈、轉(zhuǎn)軸和吊桿。排氣管道與球形反應(yīng)腔體相連，球形反應(yīng)腔體上部設(shè)置有上腔體，球形腔體下部裝有噴燈、第二噴燈和第三噴燈，轉(zhuǎn)軸下部裝有吊桿，轉(zhuǎn)軸可繞自身軸線轉(zhuǎn)動并沿豎直方向上下移動。上腔體上設(shè)置有補風(fēng)口。制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝有石英玻璃靶棒。所述補風(fēng)口的第一種設(shè)置方式，在距離上腔體下端200mm的位置設(shè)置直徑為 IOOmm的圓形補風(fēng)口。所述補風(fēng)口的第二種設(shè)置方式，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置直徑為 IOOmm的圓形補風(fēng)口。所述補風(fēng)口的第三種設(shè)置方式，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置長100mm、寬 80mm的矩形補風(fēng)口。所述補風(fēng)口的第四種設(shè)置方式，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置三個等距的直徑為40mm的圓形補風(fēng)口，為最佳補風(fēng)口設(shè)置方式。一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的方法如下
一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置，具有一個用于軸向氣相沉積的球形反應(yīng)腔體1和上腔體3。制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝長40(T500mm的石英靶棒，并置于反應(yīng)腔體內(nèi)，將氫氣和氧氣分別通入第一噴燈、第二噴燈和第三噴燈，并在反應(yīng)腔體內(nèi)點燃，產(chǎn)生溫度為900 至1000°C的氫氧焰。將流量為2. 0 3· Og/min的SiCl4和流量為0. 15 0. 2g/min的GeCl4 原料氣體經(jīng)第三噴燈11送入氫氧焰中，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的Si02、GeO2粉末由于熱泳運動沉積于靶棒下端，形成預(yù)制棒芯棒的芯層。將流量為15. (Γ18. Og/min的SiCl4 原料氣體分別通入第一噴燈和第二噴燈，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的S^2粉末沉積在芯層周圍，形成預(yù)制棒芯棒的光學(xué)包層。同時旋轉(zhuǎn)靶棒并以3(T32mm/min的速度將其向上提升，使粉末在靶棒下端連續(xù)沉積成圓柱形芯棒。球形反應(yīng)腔體連接有一個排氣管道，從而在整個沉積過程中排出未沉積的Si02、GeO2粉末和水解反應(yīng)生成的氣體，這便在反應(yīng)腔體內(nèi)產(chǎn)生了負壓。反應(yīng)腔體內(nèi)部的負壓大小與腔體的體積、噴燈的大小、原料氣體的流量和排氣速率有關(guān)，為了及時、高效的排出腔體內(nèi)未沉積到粉末棒表面的Si02、GeO2粉末，必須保證反應(yīng)容器內(nèi)有一定的負壓；但負壓同時會對噴燈火焰產(chǎn)生影響，引起火焰的晃動，從而導(dǎo)致粉末棒沉積的不穩(wěn)定。因此，腔內(nèi)負壓需被穩(wěn)定控制在合理的范圍，本工藝要求負壓為5(T60Pa，打開在上腔體上開設(shè)用于補風(fēng)的補風(fēng)口，以平衡因排氣導(dǎo)致的負壓，有穩(wěn)定的腔內(nèi)負壓作保證，采用軸向氣相沉積VAD沉積過程才能順利地進行。生產(chǎn)前，設(shè)定沉積長度 110(Tl300mm，待沉積到設(shè)定長度后，生產(chǎn)自動結(jié)束，氫氣、氧氣和原料停止供給，采用軸向氣相沉積VAD工藝至此完成。生產(chǎn)好的預(yù)制棒粉末芯棒將會進入下一工序進行玻璃化。由于腔內(nèi)負壓的穩(wěn)定性在VAD工藝中的重要作用，本發(fā)明在上腔體上開設(shè)用于補風(fēng)的補風(fēng)口，以平衡因排氣導(dǎo)致的負壓。補風(fēng)口進風(fēng)的風(fēng)量與腔內(nèi)負壓大小密切相關(guān)，當腔體負壓增大時，經(jīng)由補風(fēng)口進入反應(yīng)腔體的外界氣體流量便會增大；當腔體負壓減小時， 經(jīng)由補風(fēng)口進入反應(yīng)腔體的外界氣體流量便會減少，從而達到動態(tài)穩(wěn)定腔體內(nèi)部壓力的目的。其中所述上腔體為高度2000mm，直徑400mm的圓柱件。本發(fā)明根據(jù)上腔體的尺寸，通過對補風(fēng)口的形狀，位置，大小以及數(shù)量等參數(shù)進行優(yōu)化從而得到最有利于沉積穩(wěn)定進行的參數(shù)。所述補風(fēng)口的形狀可采取圓形或矩形等對稱形狀以保證氣流均勻的進入腔內(nèi)；補風(fēng)口的位置范圍即上腔體的高度；其大小以能夠及時補充進可供穩(wěn)定腔內(nèi)負壓的氣體量為宜，補風(fēng)口的大小亦與形狀及數(shù)量相關(guān)，其中數(shù)量不宜過多，過多的補風(fēng)口會導(dǎo)致進入的氣流過大或不穩(wěn)定，不利于控制。本發(fā)明用于制造光纖預(yù)制棒芯棒，具有如下作用
1、平衡腔體的負壓后，減少了反應(yīng)時氫氧焰的抖動帶來的溫度分布不均現(xiàn)象，并且由于未參與沉積的Si02、GeO2粉末能夠被更快速穩(wěn)定地排出反應(yīng)腔體，其附著在已成形的粉末棒上的機會大大減少，因此避免了粉末棒的生長速率和密度的波動，保證了預(yù)制棒沿軸線方向生長均勻。2、消除了反應(yīng)腔體內(nèi)氣流紊亂的現(xiàn)象，從反應(yīng)腔體上方向下補進的氣流可以縮小未參與沉積的Si02、GeO2粉末在腔體內(nèi)游動的空間，減少粉末在腔體內(nèi)的滯留時間，從而可以盡快順利地將其排出反應(yīng)腔體，而不使其附著在反應(yīng)腔體內(nèi)壁上，保證了腔體內(nèi)的溫度穩(wěn)定。3、由于剩余粉末附著在反應(yīng)腔體內(nèi)壁上的機會減少，因此粉末從腔體內(nèi)壁剝落而附著在預(yù)制棒表面而形成密度不均勻的區(qū)域的機會就減少，從而可以減少預(yù)制棒在后續(xù)的玻璃化工序中產(chǎn)生氣泡。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明 圖1是本發(fā)明的沉積裝置示意圖。圖中1.球形反應(yīng)腔體；2.排氣管道；3.上腔體；4.第一噴燈；5.轉(zhuǎn)軸；6.吊桿； 7.靶棒；8.粉末預(yù)制棒；9.補風(fēng)口 ；10.第二噴燈；11.第三噴燈。圖2(a)、d)分別是本發(fā)明中補風(fēng)口的四種不同實施例設(shè)置方式。圖3是本發(fā)明得出的補風(fēng)口位置對芯棒外徑影響的曲線圖。圖4是本發(fā)明得出的補風(fēng)口形狀對芯棒外徑影響的曲線圖。圖5是本發(fā)明得出的補風(fēng)口位置對芯棒芯包比影響的曲線圖。
圖6是本發(fā)明得出的補風(fēng)口形狀對芯棒芯包比影響的曲線圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明
如圖1所示，本發(fā)明的制造裝置包括包括球形反應(yīng)腔體1、排氣管道2、上腔體3、第一噴燈4、第二噴燈10和第三噴燈11、轉(zhuǎn)軸5和吊桿6。排氣管道2與球形反應(yīng)腔體相連，球形反應(yīng)腔體1上部設(shè)置有上腔體3，球形腔體下部裝有噴燈4、第二噴燈10和第三噴燈11，轉(zhuǎn)軸5下部裝有吊桿6，轉(zhuǎn)軸5可繞自身軸線轉(zhuǎn)動并沿豎直方向上下移動。上腔體3上設(shè)置有補風(fēng)口 9。制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝有石英玻璃靶棒7。所述補風(fēng)口的第一種設(shè)置方式，在距離上腔體下端200mm的位置設(shè)置直徑為 IOOmm的圓形補風(fēng)口 9-1。所述補風(fēng)口 9的第二種設(shè)置方式，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置直徑為 IOOmm的圓形補風(fēng)口 9-2。所述補風(fēng)口 9的第三種設(shè)置方式，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置長100mm、 寬80mm的矩形補風(fēng)口 9-3。所述補風(fēng)口 9的第四種設(shè)置方式，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置三個等距的直徑為40mm的圓形補風(fēng)口 9-4，為最佳補風(fēng)口設(shè)置方式。所述的一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的方法，其特征在于
制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝長40(T500mm的石英靶棒并置于反應(yīng)腔體內(nèi)，將氫氣和氧氣分別通入第一噴燈4、第二噴燈10和第三噴燈11，并在反應(yīng)腔體內(nèi)點燃，產(chǎn)生溫度為900至1000°C的氫氧焰；將流量為2. 0 3· Og/min的SiCl4和流量為0. 15 0. 2g/min的 GeCl4原料氣體經(jīng)第三噴燈11送入氫氧焰中，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的Si02、Ge&粉末由于熱泳運動沉積于靶棒下端，形成預(yù)制棒芯棒的芯層；將流量為15. (Γ18. Og/min的 SiCl4原料氣體分別通入第一噴燈4和第二噴燈10，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的S^2 粉末沉積在芯層周圍，形成預(yù)制棒芯棒的光學(xué)包層；同時旋轉(zhuǎn)靶棒并以3(T32mm/min的速度將其向上提升，使粉末在靶棒下端連續(xù)沉積成圓柱形芯棒，球形反應(yīng)腔體連接有一個排氣管道，從而在整個沉積過程中排出未沉積的Si02、GeO2粉末和水解反應(yīng)生成的氣體，這便在反應(yīng)腔體內(nèi)產(chǎn)生了負壓，反應(yīng)腔體內(nèi)部的負壓大小與腔體的體積、噴燈的大小、原料氣體的流量和排氣速率有關(guān)，為了及時、高效的排出腔體內(nèi)未沉積到粉末棒表面的Si02、GeO2粉末，必須保證反應(yīng)腔體內(nèi)有一定的負壓，要求負壓為5(T60Pa。但是，由于排氣速率和原料氣體流量等因素時刻在發(fā)生波動，因此腔內(nèi)負壓很難穩(wěn)定，補風(fēng)口的作用便是當腔體內(nèi)的負壓大于或小于要求的范圍時，補風(fēng)口就會減少或增大周圍環(huán)境進入腔內(nèi)的風(fēng)量，從而平衡因排氣波動導(dǎo)致的負壓波動，使腔內(nèi)負壓得以穩(wěn)定。有穩(wěn)定的腔內(nèi)負壓作保證，VAD沉積過程才能順利地進行；生產(chǎn)前，設(shè)定沉積長度110(Tl300mm，待沉積到設(shè)定長度后，生產(chǎn)自動結(jié)束，氫氣、氧氣和原料停止供給，采用軸向氣相沉積VAD工藝至此完成，生產(chǎn)好的預(yù)制棒粉末芯棒將會進入下一工序進行玻璃化。實施例一圖2 (a)為補風(fēng)口的第一種設(shè)置方法，在距離上腔體下端200mm的位置設(shè)置直徑為IOOmm的圓形補風(fēng)口。在吊桿6上安裝石英靶棒7，下降靶棒7到球形反應(yīng)腔體 1的適當位置與噴燈相對。打開排氣裝置開始排氣，同時開始在噴燈中通入氫氣和氧氣并點燃產(chǎn)生氫氧焰，接著向第三噴燈11通入SiCl4和GeCl4氣體原料，其在氫氧焰中發(fā)生水解反應(yīng)生成Si02、GeO2粉末并沉積在靶棒的下端，形成預(yù)制棒芯棒的芯層，同時分別向第一噴燈4和第二噴燈10中通入SiCl4氣體原料，生成的SW2粉末沉積在芯層的周圍，形成預(yù)制棒芯棒的光學(xué)包層。沉積的同時，提升并旋轉(zhuǎn)靶棒，直至提升到預(yù)先設(shè)定好的結(jié)束棒位后， 沉積結(jié)束。在沉積的過程中，當腔體負壓增大時，經(jīng)由補風(fēng)口進入反應(yīng)腔體的外界氣體流量便會增大；當腔體負壓減小時，經(jīng)由補風(fēng)口進入反應(yīng)腔體的外界氣體流量便會減少，從而以平衡排氣帶來的負壓波動。沉積結(jié)束使用粉末棒測徑儀對預(yù)制棒的外徑進行測量，使用美國光動公司的PK104儀器對玻璃化后的預(yù)制棒芯棒的芯包比進行測量，以檢驗預(yù)制棒的沉積質(zhì)量，外徑波動越小越好，芯包比越接近3. 65越好。從圖3中可以看到，當補風(fēng)口設(shè)置在該位置后，預(yù)制棒外徑沿長度方向的波動范圍為士2mm。從圖5中可以看到預(yù)制棒芯包比沿長度方向的變化，波動在3. 57到3. 72之間。實施例二 圖2 (b)為補風(fēng)口的第二種設(shè)置方法，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置直徑為IOOmm的圓形補風(fēng)口。將補風(fēng)口設(shè)置在上方的位置后，可以使得包括上腔體在內(nèi)的整個空間的內(nèi)壓和氣流都得到穩(wěn)定。沉積結(jié)束對預(yù)制棒的外徑和芯包比進行測量。從圖3中可以看到，當補風(fēng)口設(shè)置在該位置后，預(yù)制棒外徑沿長度方向的波動范圍為士 1.5mm，波動較小。從圖5中可以看到預(yù)制棒芯包比沿長度方向的變化，芯包比波動范圍為3. 62到3. 66。同圖3和圖5中未設(shè)置補風(fēng)口的情況相比，采用實施例二的方案，預(yù)制棒沿軸向的品質(zhì)得到了很大的改善。實施例三圖2 (c)為補風(fēng)口的第三種設(shè)置方法，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置長100mm、寬80mm的矩形補風(fēng)口。沉積結(jié)束對預(yù)制棒的外徑和芯包比進行測量。從圖4中可以看到，當在該位置設(shè)置此形狀的補風(fēng)口后，預(yù)制棒外徑沿長度方向的波動范圍為士2mm。從圖6中可以看到預(yù)制棒芯包比沿長度方向的變化，芯包比波動范圍為3. 55到 3. 72。實施例四圖2 (d)為補風(fēng)口的第四種設(shè)置方法，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置三個等距的直徑為40mm的圓形補風(fēng)口。采用這種設(shè)置方法后，由于補充的氣體可以從三個方向同時進入腔體內(nèi)，這使得腔體內(nèi)向下的氣流分布更加均勻，更有利于沉積過程的進行。沉積結(jié)束對預(yù)制棒的外徑和芯包比進行測量。從圖4中可以看到，當在該位置設(shè)置此形狀的補風(fēng)口后，預(yù)制棒外徑沿長度方向的波動范圍為士 1mm，波動較小。從圖6中可以看到預(yù)制棒芯包比沿長度方向的變化，芯包比基本穩(wěn)定在3. 65左右。預(yù)制棒的軸向品質(zhì)得到顯著的改善。
權(quán)利要求
1.一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置，其特征在于包括球形反應(yīng)腔體、排氣管道、上腔體、第一噴燈、第二噴燈和第三噴燈、轉(zhuǎn)軸5和吊桿；排氣管道與球形反應(yīng)腔體相連，球形反應(yīng)腔體上部設(shè)置有上腔體，球形腔體下部裝有噴燈、第二噴燈和第三噴燈，轉(zhuǎn)軸下部裝有吊桿，轉(zhuǎn)軸可繞自身軸線轉(zhuǎn)動并沿豎直方向上下移動，上腔體上設(shè)置有補風(fēng)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置，其特征在于制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝有石英玻璃靶棒7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置，其特征在于所述補風(fēng)口的第一種設(shè)置方式為在距離上腔體下端200mm的位置設(shè)置直徑為IOOmm的圓形補風(fēng)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置，其特征在于所述補風(fēng)口的第二種設(shè)置方式，在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置直徑為IOOmm的圓形補風(fēng)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置，其特征在于所述補風(fēng)口的第三種設(shè)置方式為在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置長100mm、寬80mm的矩形補風(fēng)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置，其特征在于所述補風(fēng)口的第四種設(shè)置方式為在距離上腔體上端200mm的位置設(shè)置三個等距的直徑為40mm的圓形補風(fēng)口。
7.權(quán)利要求1所述的一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的方法，其特征在于制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝長40(T500mm的石英靶棒并置于反應(yīng)腔體內(nèi)，將氫氣和氧氣分別通入第一噴燈、第二噴燈和第三噴燈，并在反應(yīng)腔體內(nèi)點燃，產(chǎn)生溫度為900至 IOOO0C的氫氧焰；將流量為2. 0 3· Og/min的SiCl4和流量為0. 15 0. 2g/min的GeCl4原料氣體經(jīng)第三噴燈送入氫氧焰中，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的Si02、GeO2粉末由于熱泳運動沉積于靶棒下端，形成預(yù)制棒芯棒的芯層；將流量為15. (Γ18. Og/min的SiCl4原料氣體分別通入第一噴燈和第二噴燈，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的S^2粉末沉積在芯層周圍，形成預(yù)制棒芯棒的光學(xué)包層；同時旋轉(zhuǎn)靶棒并以3(T32mm/min的速度將其向上提升，使粉末在靶棒下端連續(xù)沉積成圓柱形芯棒，球形反應(yīng)腔體連接有一個排氣管道，從而在整個沉積過程中排出未沉積的Si02、GeO2粉末和水解反應(yīng)生成的氣體，這便在反應(yīng)腔體內(nèi)產(chǎn)生了負壓，反應(yīng)腔體內(nèi)部的負壓大小與腔體的體積、噴燈的大小、原料氣體的流量和排氣速率有關(guān)，為了及時、高效的排出腔體內(nèi)未沉積到粉末棒表面的Si02、GeO2粉末，必須保證反應(yīng)容器內(nèi)有一定的負壓，負壓為5(T60Pa，打開在上腔體上開設(shè)用于補風(fēng)的補風(fēng)口，以平衡因排氣導(dǎo)致的負壓，有穩(wěn)定的腔內(nèi)負壓作保證，采用軸向氣相沉積VAD沉積過程才能順利地進行；生產(chǎn)前，設(shè)定沉積長度110(Tl300mm，待沉積到設(shè)定長度后，生產(chǎn)自動結(jié)束，氫氣、氧氣和原料停止供給，采用軸向氣相沉積VAD工藝至此完成，生產(chǎn)好的預(yù)制棒粉末芯棒將會進入下一工序進行玻璃化。
全文摘要
本發(fā)明一種制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置及其方法涉及一種光纖預(yù)制棒芯棒的制造，是一種采用軸向氣相沉積(VAD)制造光纖預(yù)制棒芯棒的裝置及方法。使用該方法制造的芯棒沿軸向方向生長更均勻，芯包比波動小。其裝置包括球形反應(yīng)腔體、排氣管道、上腔體、第一噴燈、第二噴燈和第三噴燈、轉(zhuǎn)軸5和吊桿，上腔體上設(shè)置有補風(fēng)口。制備粉末芯棒時，在吊桿上安裝石英玻璃靶棒并置于反應(yīng)腔體內(nèi)，將氫氣和氧氣通入噴燈并在反應(yīng)腔體內(nèi)點燃產(chǎn)生氫氧焰。再將原料氣體SiCl4、GeCl4等經(jīng)噴燈送入氫氧焰中，令其發(fā)生水解反應(yīng)，氧化生成的SiO2、GeO2粉末由于熱泳運動沉積于靶棒下端。同時旋轉(zhuǎn)靶棒并將其向上提升，使粉末在靶棒下端沉積成具有芯層和光學(xué)包層的圓柱形粉末芯棒。
文檔編號C03B37/018GK102173571SQ20111005251
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者莊衛(wèi)星, 李璇, 沈一春, 薛濟萍, 薛馳, 謝康, 錢宜剛 申請人:中天科技精密材料有限公司