[发明专利]一种PCVD工艺制作大直径光纤芯棒的方法

权利要求书

1.一种PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特征在于

取外径为46～65毫米，壁厚大于或等于8毫米，长度为1.0～1.9米的纯石 英衬管，经过两端延长、腐蚀清洗后，进行PCVD加工；

所述纯石英衬管的羟基含量小于或等于0.5ppm，所述的腐蚀清洗是以AR级 氢氟酸试剂(HF含量≥36％)浸泡腐蚀，去掉衬管延长加工时带来的内外表面污 染，腐蚀去除量以衬管外径减少量计为0.01mm～0.3mm，腐蚀后的衬管以高纯去 离子水冲洗内外表面，再以高纯洁净N2吹扫内外表面进行充分干燥；

将纯石英衬管置于微波谐振腔保温炉内，炉内温度：800℃～1200℃，纯石英 衬管穿过微波谐振腔，周期性地旋转，微波谐振腔相对纯石英衬管作轴向往复移 动，移动速度为15～30米/min，微波谐振腔的高频功率5.5KW～20.5KW；

混合气体从衬管的一端进入管内，混合气体的种类和流量为：四氯化硅蒸气 800～2500sccm，四氯化锗蒸气20～150sccm，高纯氧气1600sccm～7000sccm， 氟利昂10～100sccm；衬管的另一端是气体排出端，气体排出端连接真空泵，控 制衬管内压力在5～30mBar；

衬管内沉积速率为2.5～5.0g/min，单层沉积厚度为1.0～3.0微米；

沉积完成后通过电热熔缩车床缩塌即得到实心光纤芯棒，芯棒外径为 30mm～61mm，包层芯层直径比：1.2≤b/a＜3.0、芯棒外径与芯层直径的比：3.8 ≤c/a＜6.0。

2.按权利要求1所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特征在 于所述纯石英衬管的羟基含量进一步的要求为小于或等于0.05ppm。

3.按权利要求1或2所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特 征在于所述的进入管内的反应原料气体和蒸气，对于标准状态下为气态的高纯氧 气和氟利昂，采用大量程的气体质量流量计控制；对于标准状态下为液态的SiCl₄和GeCl₄，先辅助加热使其产生适量的原料蒸气压，将蒸气导出再用合适的气体 流量计控制流量进行供料；通入衬管的原料气体的羟基含量要求小于或等于 0.1ppm。

4.按权利要求1或2所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特 征在于所述的高纯氧气与四氯化硅的摩尔比被控制在1.8～3.0。

5.按权利要求1或2所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特 征在于在保温炉内与衬管平行方向放置主加热棒，在保温炉内的两端和中间再各 增加一个控温用辅助加热棒，通过对主加热棒和辅助加热棒的电流电压分别控制， 实现对衬管长度方向的温度分段式可调；并且在主加热棒和辅助加热棒外安置陶 瓷纤维真空成型块，形成保温隔热区域，对衬管长度方向的温度分布进一步实现 准确控制。

6.按权利要求1或2所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特 征在于将制得的实心光纤芯棒进行延伸整形，使其成为直径小于原直径但长度增 长的延伸光纤芯棒。

7.按权利要求5所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特征在 于将制得的芯棒作外包层加工，外加玻璃包层后即可制得大直径尺寸的低水峰光 纤预制棒。

8.按权利要求1或2所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特 征在于采用外径为61毫米、内径35毫米、长度1.70米的石英衬管，衬管为F500 高纯低羟基合成石英材料，经过两端延长、腐蚀清洗后安装到沉积车床上沉积， 沉积结束后在电熔缩车床上烧缩为实心芯棒，外径58毫米，芯棒长度1米，芯 层直径14.2mm，包层直径与芯层直径的比值b/a为2.1，芯棒外径与芯层直径的 比c/a为4.1。

9.按权利要求1或2所述的PCVD工艺制造大直径光纤芯棒的方法，其特 征在于采用外径为55毫米、内径35毫米、长度1.55米的石英衬管，衬管为F500 高纯低羟基合成石英材料，经过两端延长、腐蚀清洗后安装到沉积车床上沉积， 沉积结束后在电熔缩车床上烧缩为实心芯棒，外径49毫米，芯棒长度1米，芯 层直径12.7mm，包层直径与芯层直径的比值b/a为2.0，芯棒外径与芯层直径的 比c/a为3.86。