本發(fā)明屬于光纖制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種純硅芯低損耗光纖的制造方法。

背景技術(shù)：

光纖預(yù)制棒為拉制光纖的原材料，包括芯層以及具有更低折射率的包層。其中，SiO₂是用來制造光纖預(yù)制棒的主要玻璃形成體，通過摻雜可以改變其折射率從而形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般在芯層中摻入GeO₂，使芯層的折射率高于包層純石英玻璃的折射率。芯層和包層折射率的相對差值采用相對折射率差Δ來表示，芯層和包層的折射率分別為n₁和n₂，相對折射率差Δ的值如下面公式所示：

$\mathrm{\Δ}=\frac{n_1^2-n_2^2}{2n_1^2}\×100\%\frac{n_1-n_2}{n_1}\×100\%$

為了增加光纖的抗彎曲性能，需要通過增加光纖芯層中的GeO₂含量來增大Δ值。但隨著GeO₂含量的提高，會導(dǎo)致光纖瑞利散射的增加，從而引起光纖的衰減增加，而且，當(dāng)摻入的GeO₂含量過高，在1600多度的沉積溫度下，就容易形成GeO氣體，隨之產(chǎn)生氣泡，這對于最終光纖的傳輸性能和強度都是不利的。

基于上述原因，為了進一步降低光纖的衰減，目前的最佳方案采用純二氧化硅芯光纖，在這種情況下，為了獲得與普通單模光纖同樣的相對折射率差(Δ)，就需要降低光纖包層的折射率n₂，而摻入硼和氟都可以降低二氧化硅的折射率，但B₂O₃在1.2μm存在較大的拖尾吸收，不利于損耗的降低，因此，最好采用摻氟的方式來降低構(gòu)成光纖外包層的二氧化硅的折射率。

目前制造光纖預(yù)制棒的方法包括管內(nèi)法以及管外法，其中管內(nèi)法包括MCVD(改進的化學(xué)氣相沉積法)和PCVD(等離子體化學(xué)氣相沉積法)，管外法VAD(汽相軸向沉積法)和OVD(外汽相沉積法)。管外法不受襯管尺寸的限制，沉積速度快，生產(chǎn)效率高，適合于大尺寸光纖預(yù)制棒的規(guī)模化生產(chǎn)。采用火焰水解法可以將氣態(tài)含氟化合物在沉積時加入石英玻璃中，但該方法存在沉積效率低和摻雜濃度低的缺點，其原因為：首先，含氟的SiO₂顆粒并不是在噴燈火焰中立刻就生成的，而是隨著氟從噴燈到預(yù)制棒松散體遷移的過程中擴散進入SiO₂顆粒的，擴散需要一定的時間，同時由于進入火焰反應(yīng)的氟容易擴散到周圍環(huán)境中導(dǎo)致SiO₂顆粒周圍的氟分壓非常低；其次，SiO₂顆粒周圍的一部分氟與火焰中的OH^-反應(yīng)生成HF，因此僅有少部分的氟摻入到了SiO₂顆粒中；此外，HF對玻璃顆粒具有腐蝕作用，容易與火焰水解反應(yīng)生成的SiO₂顆粒發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

SiO₂(s)+2HF(g)→SiOF₂(g)+H₂O(g)；

SiO₂(s)+4HF(g)→SiF₄(g)+2H₂O(g)；

式中的(s)和(g)分別表示固態(tài)和氣態(tài)。

這些反應(yīng)阻止了SiO₂顆粒的生長，同時降低了SiO₂顆粒的沉積量。因此，隨著含氟化合物流量的增加，沉積速度逐步降低，最終將不產(chǎn)生沉積；另一方面，由于氟的高擴散性，沉積得到的含氟松散體在燒結(jié)過程中，將流失40％-50％的氟，使折射率剖面結(jié)構(gòu)遭到破壞，嚴(yán)重影響拉制后光纖的性能。

現(xiàn)有的一種技術(shù)方案如下：采用OVD沉積得到的芯棒松散體，然后將松散體的外表面燒結(jié)致密化，然后繼續(xù)在致密層外面沉積內(nèi)包層松散體，構(gòu)成芯棒松散體，將芯棒松散體抽離靶棒后送入玻璃化爐內(nèi)進行摻氟，使氟選擇性的摻入內(nèi)包層，摻氟和玻璃化結(jié)束后將中間空心的預(yù)制棒放置在縱向延伸設(shè)備上進行中心孔的密封，得到包層摻氟的光纖預(yù)制棒，最后將該預(yù)制棒進行拉絲得到低損耗光纖。該種方法的缺點是：脫水和摻雜過程松散體都是空心的，水解反應(yīng)產(chǎn)生的OH-以及摻氟過程的氟元素更容易進入松散體的中間空心，進而擴散進入芯層，造成氟元素摻雜失??；在玻璃化結(jié)束后還要通過縱延設(shè)備進行中心孔的密封，這也會造成芯層的OH^-含量超標(biāo)，進一步影響拉絲后光纖性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種純硅芯低損耗光纖的制造方法，能夠避免氟元素擴散進入芯層和芯層的OH^-含量超標(biāo)，保證拉絲光纖的性能。

本申請?zhí)峁┑囊环N純硅芯低損耗光纖的制造方法，包括：

對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻；

在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積二氧化硅并進行玻璃化，形成二氧化硅芯層；

將具有所述二氧化硅芯層的所述摻氟沉積管熔縮為實心的芯棒，其中，所述摻氟沉積管形成內(nèi)包層；

在所述芯棒的外部沉積二氧化硅，形成外包層，制成純硅芯光纖預(yù)制棒；

將所述純硅芯光纖預(yù)制棒進行拉絲，制成純硅芯低損耗光纖。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

所述對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻包括：

對折射率范圍為1.4520至1.4530、厚度范圍為2.5mm至4mm且外徑范圍為30mm至35mm的摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

所述對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻為：

利用MCVD方法對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

所述在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積二氧化硅為：

在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積10層至60層二氧化硅。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

所述將具有所述二氧化硅芯層的所述摻氟沉積管熔縮為實心的芯棒為：

升高火焰溫度并降低沉積管內(nèi)的氣體壓力，將所述摻氟沉積管多次熔縮為實心的芯棒。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

在所述芯棒的外部沉積二氧化硅之前還包括：

對所述芯棒的外部進行火焰拋光。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

所述在所述芯棒的外部沉積二氧化硅包括：

利用OVD方法在所述芯棒的外部沉積二氧化硅。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

所述在所述芯棒的外部沉積二氧化硅為：

利用四氯化硅和四氟化碳/六氟化硫，在所述芯棒的外部沉積二氧化硅5小時至10小時。

優(yōu)選的，在上述純硅芯低損耗光纖的制造方法中，

所述制成純硅芯光纖預(yù)制棒之前還包括：

將所述芯棒在玻璃化爐內(nèi)進行脫水和玻璃化。

通過上述描述可知，本發(fā)明提供的純硅芯低損耗光纖的制造方法，由于先對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻，然后在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積二氧化硅并進行玻璃化，形成二氧化硅芯層，再將具有所述二氧化硅芯層的所述摻氟沉積管熔縮為實心的芯棒，其中，所述摻氟沉積管形成內(nèi)包層，再在所述芯棒的外部沉積二氧化硅，形成外包層，制成純硅芯光纖預(yù)制棒，最后將所述純硅芯光纖預(yù)制棒進行拉絲，制成純硅芯低損耗光纖，可見沉積外包層的時候，里面的出發(fā)棒已經(jīng)成為玻璃態(tài)，這樣在外面的松散體進行脫水和玻璃化時，摻雜的氟元素由于沒有孔隙進入，因此氟元素不會擴散進入內(nèi)包層或芯層，也能避免芯層的OH^-含量超標(biāo)，保證拉絲光纖的性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的第一種純硅芯低損耗光纖的制造方法的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心思想在于提供一種純硅芯低損耗光纖的制造方法，能夠避免氟元素擴散進入芯層和芯層的OH-含量超標(biāo)，保證拉絲光纖的性能。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本申請實施例提供的第一種純硅芯低損耗光纖的制造方法如圖1所示，圖1為本申請實施例提供的第一種純硅芯低損耗光纖的制造方法的示意圖。該方法包括如下步驟：

S1：對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻；

這里所說利用的摻氟沉積管是一種現(xiàn)有沉積管，可以通過購買獲得，通入一定量的氟元素對于玻璃的摻氟沉積管內(nèi)進行蝕刻，具體的，通入氟和He，由He帶著氟進入套管內(nèi)壁蝕刻掉一部分內(nèi)壁和雜質(zhì)，主要目的就是為了去除內(nèi)壁的雜質(zhì)和灰塵。

這里所述蝕刻的目的是將摻氟沉積管內(nèi)壁上的雜質(zhì)蝕刻掉，從而避免后續(xù)工藝受到雜質(zhì)影響，提高工藝環(huán)境的潔凈度。

S2：在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積二氧化硅并進行玻璃化，形成二氧化硅芯層；

在該步驟中，摻氟沉積管內(nèi)沉積純硅層，沉積與玻璃化過程是同時進行的，由于摻氟沉積管已經(jīng)是玻璃態(tài)，而非松散體，因此摻氟沉積管內(nèi)的氟元素不會擴散到沉積層里。

S3：將具有所述二氧化硅芯層的所述摻氟沉積管熔縮為實心的芯棒，其中，所述摻氟沉積管形成內(nèi)包層；

由于所用到的MCVD設(shè)備尺寸有限，因此在MCVD設(shè)備上沉積之后熔縮為實心的芯棒(靶棒)。

S4：在所述芯棒的外部沉積二氧化硅，形成外包層，制成純硅芯光纖預(yù)制棒；

在該步驟中，可以將實心的芯棒在OVD車床上進行外包層的沉積，外包層沉積的組分為二氧化硅或摻氟二氧化硅。此時的芯棒為玻璃態(tài)，在外面的松散體進行脫水和玻璃化時，不管有沒有進行氟元素得摻雜，因為沒有孔隙進入，氟元素都不會擴散進入內(nèi)包層或芯層。

S5：將所述純硅芯光纖預(yù)制棒進行拉絲，制成純硅芯低損耗光纖。

在該步驟中，可以在拉絲爐內(nèi)進行拉絲，得到純硅芯的低損耗光纖。

通過上述描述可知，本申請實施例提供的第一種純硅芯低損耗光纖的制造方法，由于先對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻，然后在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積二氧化硅并進行玻璃化，形成二氧化硅芯層，再將具有所述二氧化硅芯層的所述摻氟沉積管熔縮為實心的芯棒，其中，所述摻氟沉積管形成內(nèi)包層，再在所述芯棒的外部沉積二氧化硅，形成外包層，制成純硅芯光纖預(yù)制棒，最后將所述純硅芯光纖預(yù)制棒進行拉絲，制成純硅芯低損耗光纖，可見沉積外包層的時候，里面的出發(fā)棒已經(jīng)成為玻璃態(tài)，這樣在外面的松散體進行脫水和玻璃化時，摻雜的氟元素由于沒有孔隙進入，因此氟元素不會擴散進入內(nèi)包層或芯層，也能避免芯層的OH^-含量超標(biāo)，保證拉絲光纖的性能。

本申請實施例提供的第二種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第一種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻包括：

對折射率范圍為1.4520至1.4530、厚度范圍為2.5mm至4mm且外徑范圍為30mm至35mm的摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻。具有上述參數(shù)范圍的摻氟沉積管能夠幫助光纖獲得更好地光學(xué)性能。

本申請實施例提供的第三種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第二種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻為：

利用MCVD方法對摻氟沉積管的內(nèi)壁進行蝕刻。其中MCVD方法也就是改進的化學(xué)氣相沉積法，這種方法比較常見，成本較低。

本申請實施例提供的第四種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第三種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積二氧化硅為：

在所述摻氟沉積管內(nèi)沉積10層至60層二氧化硅。

這里的沉積與玻璃化過程是同時進行的，MCVD是一趟一趟沉積的，而且沉積的方向位于噴燈移動方向的下行位置，因此隨著噴燈的移動，剛好把先沉積的純硅層玻璃化掉，一層一層重復(fù)直到達到一定厚度。

本申請實施例提供的第五種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第四種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述將具有所述二氧化硅芯層的所述摻氟沉積管熔縮為實心的芯棒為：

升高火焰溫度并降低沉積管內(nèi)的氣體壓力，將具有所述二氧化硅芯層的所述摻氟沉積管多次熔縮為實心的芯棒。

其中，可以將火焰溫度升高值2000度左右，開始進行熔縮，得到的實心的芯棒尺寸為外徑20.62mm，長度為600mm。

本申請實施例提供的第六種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第五種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

在所述芯棒的外部沉積二氧化硅之前還包括：

對所述芯棒的外部進行火焰拋光，這樣就能夠去除外表面雜質(zhì)，進一步提高工藝的潔凈特性。

本申請實施例提供的第七種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第六種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述在所述芯棒的外部沉積二氧化硅包括：

利用OVD方法在所述芯棒的外部沉積二氧化硅。具體的，將該芯棒置于OVD沉積的車床上，開啟配方進行外包層沉積。

本申請實施例提供的第八種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第七種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述在所述芯棒的外部沉積二氧化硅為：

利用四氯化硅和四氟化碳/六氟化硫，在所述芯棒的外部沉積二氧化硅5小時至10小時。

本申請實施例提供的第九種純硅芯低損耗光纖的制造方法，是在上述第八種純硅芯低損耗光纖的制造方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述制成純硅芯光纖預(yù)制棒之前還包括：

將所述芯棒在玻璃化爐內(nèi)進行脫水和玻璃化。

下面對上述純硅芯低損耗光纖的制造方法的具體操作進行說明：

選取尺寸為Φ32*3.5mm*600(L)的摻氟沉積管，其摻氟率為60％，在MCVD車床上進行蝕刻，蝕刻溫度為2100度，氣體組分為He和CF4，然后降低溫度至1650度，沉積純硅芯層，四氯化硅氣體流量為300sccm，沉積18層(噴燈由起始位置到終點位置走一趟即為沉積一層)，然后關(guān)閉四氯化硅氣體，降低沉積管內(nèi)氣體壓力，升高火焰的氫氣和氧氣流量，火焰溫度達到2000度，開始進行熔縮，實心的芯棒尺寸為外徑為20.62mm，長度為600mm，關(guān)閉配方，在芯棒尾部(套管與尾管連接處)手動拉斷從MCVD設(shè)備上取下，另外一端(把手管與套管連接處)利用機械切割方式切斷，得到實心的芯棒，將該實心芯棒兩端熔接輔助棒，在橫向車床上進行拋光，制作成OVD沉積的靶棒(出發(fā)棒)，在OVD設(shè)備上進行沉積，沉積的原料氣體為四氯化硅和四氟化碳，沉積時間為6小時，得到預(yù)制棒松散體，將松散體進行脫水和玻璃化得到光纖預(yù)制棒，將光纖預(yù)制棒進行拉絲，得到純硅芯的低損耗光纖，1550nm處的衰減為0.181dB/km。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。