[发明专利]一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制造方法

说明书

本发明涉及一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制造方法，制造方法为：利用VAD工艺制备光纤芯棒，光纤芯棒内到外依次是芯层和内包层；利用OVD工艺在光纤芯棒外部沉积阻挡层疏松体，然后进行烧结处理，得到合成芯棒；利用RIC工艺将合成芯棒与连熔套管组合成大尺寸低损耗光纤预制棒。本发明制备的光纤预制棒的直径可达205mm，单根预制棒拉纤长度可达到3200km，光纤在1310nm处的衰减≤0.316dB/km，在1383nm处的衰减系数≤0.278dB/km，在1550nm波长处的衰减系数≤0.174dB/km，在1310nm波长的模场直径为8.9～9.3μm，光纤的光缆截止波长≤1270nm。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制造方法，属于光纤预制棒制造领域。

背景技术

随着经济的发展，光纤行业进入新一轮高速发展期，光通信业呈现蓬勃发展的局面。在如此大好的形势下，尽快实现大尺寸低衰减光纤预制棒的国产化、规模化，不仅是中国光纤行业发展的需要，更是国内光纤企业生存的必经之路。

目前，生产光纤预制棒的工艺主要采用两步法，即先制造预制棒芯棒，然后在芯棒外制造包层。芯棒制造技术主要有以下四种：改进的化学汽相沉积法(MCVD)、微波等离子体化学汽相沉积(PCVD)、外部气相沉积法(OVD)和轴向气相沉积法(VAD)，外包层制造技术主要包括OVD法，套管法，等离子体喷涂法。其中，套管法是将芯棒插入石英玻璃套管中组成光纤预制棒，它是目前制造大尺寸光纤预制棒的较好方法。另外，用于制造外包层的石英原料主要有合成石英料和天然石英料，采用合成石英料虽然有害杂质含量低，纯度高，但是前期投入大，成本很高；而后者虽然杂质含量较高，但是工业化产量大，成本低廉。

目前，采用天然石英砂做外包层的套管制造工艺主要有合成法、等离子喷涂法以及连熔法。其中，合成法主要是采用OVD工艺，通过其高沉积速率和高沉积效率降低其成本，但是其工艺复杂，生产过程需要氦气保护，而氦气资源紧缺，价格昂贵，工艺成本较高；等离子喷涂法沉积效率低，工艺路线复杂，不适合规模化生产；而连熔法工艺简单，一次性投入石英砂直接拉管，具有很大的成本优势，但是连熔套管的金属杂质含量高，以其作为生产光纤预制棒的外包层会增大光纤损耗，另外连熔套管的羟基含量难以控制，高羟基含量会增大光纤在1360-1460nm范围内衰减，而连熔套管为达到合适的羟基含量，其内径相较其他工艺制备的套管要大许多，使其难以应用于光纤预制棒的生产。

对于管内沉积法(MCVD和PCVD)，受衬管尺寸的限制，无法直接制造大外径的光纤预制棒芯棒，同时MCVD和PCVD工艺脱水特别困难，无法制备低损耗芯棒。对于管外沉积法(VAD和OVD)，虽然不受衬管的限制，但直接制造大外径的芯棒，仍有所难度；VAD工艺需要采用多喷灯沉积才能制备匹配连熔套管的芯棒，技术难度较大，成本较高，而OVD工艺由于存在中心靶棒，脱水烧结工艺复杂，同样也无法直接制备低损耗芯棒。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有工艺无法制造大尺寸低损耗光纤预制棒的技术问题，尤其是无法制造以连熔套管作为外包层的大尺寸低损耗光纤预制棒，提供一种以连熔套管作为外包层的大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大尺寸低损耗的光纤预制棒的制造方法，步骤如下：

利用VAD工艺制备光纤芯棒，所述光纤芯棒内到外依次是芯层和内包层，光纤芯棒的直径b与芯层直径a的比值b/a为3.5-4.5；