[发明专利]大直径光纤芯棒的PCVD制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大直径光纤芯棒的制作方法，具体涉及大直径光纤芯棒的PCVD制作方法。

背景技术

PCVD即管内等离子化学气相沉积法是光纤预制棒加工的主要工艺之一，现有的PCVD芯棒制作工艺中，存在以下几方面的问题：

1、用于制作芯棒的衬管内外直径较小，通常内径小于或等于27毫米，外部直径小于或等于31毫米，在对衬管的沉积过程中，随着沉积层的增加衬管内部直径逐渐缩小，管内气体流速逐步增大；当衬管内部直径接近20毫米时，因气体流速太快使得等离子体变得很不稳定，沉积效果很差，所以无法沉积更厚的沉积层，沉积缩棒后实心芯棒中芯子最大直径在19毫米以内，这使得单根芯棒的拉丝长度受到很大的限制，影响了光纤加工的功效；

2、衬管的沉积时间长，沉积过程中产生更多的粉尘容易将沉积管末端堵塞，造成沉积失败；

3、在小内径的衬管内沉积，芯棒两端的均匀性差，有效棒长短，浪费很大；

4、由于受管内气体流速的限制，不能实现更高的沉积速率，一般在2.5克/分钟内，加工效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种加工效率高、沉积质量好和单根芯棒拉丝长的大直径光纤芯棒的PCVD制作方法。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

取石英衬管的外径为36～46毫米、内径32～40毫米，衬管长度1.45～1.85米，进行PCVD加工；

加工工艺的参数为：

微波谐振腔的高频功率控制在6KW～15KW，沉积温度1080℃～1130℃，

流经衬管管内混合气体的种类：四氯化硅蒸气、四氯化锗蒸气、高纯氧气、氟里昂(常规PCVD加工混合气体)，

衬管的管内压力为10-15毫巴，管内气体流速为30-80米/秒，气体体积流量为4400SCCM-8800SCCM。

按上述方案，所述的混合气体中四氯化硅与高纯氧气的比例为1∶3.0～4.0。

按上述方案，衬管内的沉积速率为2.5～4.5克/分；单层沉积厚度可达0.5～0.8微米。

按上述方案，微波谐振腔的轴向移动速度为15～30米/分；微波谐振腔沿衬管轴向从一端至另一端往复移动，每移动至衬管一端衬管旋转70～110度。

按上述方案，衬管沉积结束后，沉积管在熔缩车床上熔缩成一根大直径的光纤芯棒。在熔缩过程中，需要用100％的C₂F₆将沉积层内表面的20～100层腐蚀掉，以消除折射率剖面图中的中心下限部分。

本发明的有益效果在于：1、采用较大内外径的衬管，在气体体积流量、沉积温度和管内压力不变的情况下，可以有效降低管内气体流速，解决了因气体流速太快而使等离子体不稳定的技术难题，从而增强沉积效果；2、由于衬管内径的增大，使得反应气体四氯化硅与氧气的比例从1∶2.5～3.0增加到1∶3.0～4.0，衬管沉积的均匀性得到改善，很好解决沉积衬管末端堵塞问题，提高了衬管沉积芯棒的有效长度，使得单根芯棒的拉丝长度增加，这不仅节省了生产成本，提高了工效和设备的利用率，而且也提高了衬管沉积加工的质量；3、较大内径衬管使得衬管沉积层每单层的厚度更薄，单层沉积厚度可以达到0.5-0.8微米，这样能使芯棒的折射率剖面图更光滑，有利于提高和改善光纤的传输性能。4、由于采用较大内径衬管，配置较大的微波高频功率，在保证气体流速不变的情况下，最大沉积速率可提高到2.5～4.5克/分，进一步提高了加工工效。

具体实施方式

以下进一步说明本发明的实施例。

实施例1：

GIMM62.5多模大直径芯棒制造。

采用外径为36毫米、内径32毫米、长度1.55米的圆筒管作为沉积用专用衬管，经过两端延长、清洗后安装到沉积车床上开始沉积。沉积速率为2.72克/分钟，沉积效率95％，总的沉积时间为503分钟，预制棒的成品率为96％，达到正常沉积小棒水平。PCVD沉积的各项具体工艺参数见下表1-1：

表1-1  62.5多模大棒PCVD制造工艺主要技术参数