光纤预制棒的制备技术.ppt

光纤预制棒的制备技术
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制棒的种类
---国际上生产石英光纤预制棒的方法有十多种，其中普遍使用，并能制作出优质光纤的制棒方法主要有以下四种：
---改进的化学汽相沉积法(MCVD-Modified Ch光纤预制棒的制备技术
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制棒的种类
---国际上生产石英光纤预制棒的方法有十多种，其中普遍使用，并能制作出优质光纤的制棒方法主要有以下四种：
---改进的化学汽相沉积法(MCVD-Modified Chemical Vapour Deposition)
---棒外化学汽相沉积法(OVD-Outside Chemical Vapour Deposition)
---轴向汽相沉积法(VAD-Vapour phase Axial Deposition)
---微波等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD- Plasma activated Chemical Vapour Deposition )
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VAD工艺的发展
●70年代的VAD工艺,芯和包层同时沉积、同时烧结,号称预制连续制造工艺。
●80年代的VAD工艺是先做出大直径芯棒,然后把该大直径芯棒拉细成多根小芯棒,再用套管法制成预制棒,从“一步法”发展到“二步法”。 　　
●90年代改成用SOOT外包代替套管法制成光纤预制棒。 　　
●90年代以来,使用VAD的生产厂家增多了,除了日本古河、滕仓之外,信越、日立、三菱、昭和等公司从日本NTT获得了使用VAD工艺生产光纤的许可,并实施了再开发,实现了商业化VAD工艺,朗讯也从住友公司购得了使用VAD工艺的许可,另外还与住友在美国建立了VAD法的合资光纤厂,从而有机会多年观察VAD光纤生产,此后,朗讯将VAD工艺引进到它的亚特兰大光纤厂。
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过程及原理
在母棒端部，即其轴向，发生化学反应，生成的石英玻璃粉尘微粒经喷灯喷出，沉积于种子石英棒一端，沿轴向形成多孔粉尘预制棒。种子石英棒不断旋转，并通过提升杆向上慢速移动，牵引粉尘多孔预制棒通过一环状加热器进行烧结处理，使之熔接缩成透明的光纤预制棒。
反应的主要公式:
SiCl4 + O2 → SiO2 + 2Cl2↑
4BCl3 + 3O2 → 2B2O3 + 6Cl2↑
最后沉积光纤的纤芯， 其氧化反应过程为：
SiCl4 + O2 → SiO2 + 2Cl2↑
GeCl4 + O2 → GeO2 + 2Cl2↑
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VAD法实物图
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VAD的特点
可连续生长，适合于制成大型预制棒，从而可拉制成较长的连续光纤。
可拉制程度长，目前可达100Km的单模光纤。
此外，用VAD法制备的多模光纤不会形成中心部位折射率凹陷或空眼，因此其带宽要比MCVD法高一些。
其单模光纤损耗也比较小，~。
价格便宜，大约20$/km左右。
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VAD法设备示意图
汽相轴向沉积法VAD
　　 这种方法是在反应室里放置一根基棒——石英玻璃棒，基棒可以旋转并向反应室外移动，如图所示：当反应气体送入反应室后，就在基棒上沉积，基棒的旋转运动保证了芯棒的轴对称性，疏松的预制棒在向上移动的过程中经过一环形加热器，从而生成玻璃预制棒。玻璃预制棒沉积预制棒环形加热器反应气体入孔反应室。
VAD工艺示意图
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VAD流程图
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VAD工艺流程
(1)用VAD工序制作芯棒:
在旋转的芯棒顶部用火焰水解法沉积芯层和内包层，制成疏松体。内包层直径D/。由于VAD制芯工艺是成本较高的工艺，沉积量和(D/d)2成正比。D/d越小，对外套管的要求越高。因为D/d值小，一部分光能会在内包层和套管中进行传输，各种杂质包括OH-离子就会增加传输损耗。由于OH-离子在很容易在热处理（尤其是拉丝过程中）从外包层运动到芯层，因此工艺对外套管的含OH-离子的浓度要求就相当严格。商业化生产的D/～。
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(2)芯棒在***气气氛中脱水
沉积好的芯棒疏松体要放在1200℃含***或含***的气氛中。脱水的原理是***气进入芯棒孔隙中取代C，其产生的Si-Cl键吸收波长在25微米，远离光纤工作波段。脱水的速率取决于脱水温度和***气的流量。脱水后OH-离子的含量将少于8X10-10(w%)