CN107721150B - 一种利用mcvd制作芯棒的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种利用MCVD制作芯棒的方法，包括利用燃烧器对基管第一次加热，抛光内壁和去除杂质水汽；利用所述燃烧器对所述基管第二次加热，在所述基管上沉积并烧结形成玻璃体；对所述基管进行预设次数的缩棒；在进行最后一次缩棒时，在燃烧器的前进方向上，与所述燃烧器之间具有预设距离的位置处，对所述基管进行辅助加热，用于将缩棒工艺中产生的GeO气体逆反应生成GeO2固体堆积在芯层上。上述利用MCVD制作芯棒的方法，能够提高工作效率和准确性，防止气体堆积形成鼓泡，提升成棒品质和均匀性。

Description

一种利用MCVD制作芯棒的方法
技术领域
本发明属于光纤通信设备技术领域，特别是涉及一种利用MCVD制作芯棒的方法。
背景技术
MCVD工艺是从基管的一头由氧气作为载气将待反应的原料(SiCl4、GeCl4、POCl3、SF6等)载带入基管，在基管外面用燃烧器加热，间接加热基管内的反应原料，生产玻璃体，沉积在基管内壁。没有沉积下来的玻璃体，由工艺气体载带，经由尾部灰粒收集管进入灰粒收集箱，甚至部分被直接抽吸到洗涤塔进行处理。一般先在基管内壁沉积几十层折射率较低的包层，再在中心沉积十几层折射率较高的芯层，沉积完芯层的基管，其中心还有一个很大的孔。需要在更高的温度下，利用熔融玻璃体的表面张力，将其塌缩成实心的芯棒。
空心基管塌缩成实心棒的缩棒过程，一般要进行来回几趟塌缩使基管的空心逐渐变小，最后完全贴合，以保证芯棒的圆度。在塌缩的最后一趟，缝隙较小，在燃烧器往下游移动时，空心缝隙跟随在燃烧器附近贴合，在这个过程中，易产生鼓泡现象，在成棒后形成空心段，在发现鼓泡趋势时采取措施将燃烧器后移重新塌缩，在鼓泡处外径变小，但这会影响产品均匀性。
MCVD工艺中的一些化学反应包括：
形成石英玻璃基体：SiCl4+O2→SiO2+2Cl2；
提高石英玻璃折射率率：
Figure BDA0001474543850000011
Figure BDA0001474543850000012
提高石英玻璃折射率，降低粘度，减小散射：4POC13+3O2→2P2O5+6Cl2
上述缩棒过程产生鼓泡现象，是因为基管芯层的GeO2在高温下发生反应产生气相GeO，反应生成的气体堆积在细小的缝隙中，导致缩棒时形成鼓泡。
现有的处理方法是在肉眼观察到燃烧器附近空心基管贴合处出现鼓起现象时将燃烧器后移，重新塌缩该鼓泡处，但这种方法具有如下缺点：靠人的肉眼识别，缩棒过程高温且佩带防强光眼镜，肉眼识别可能不准确；即使及时发现鼓起并重新塌缩补救，在芯棒上会产生肉眼可见明显外径变小处，影响产品结构均匀性；只能事后处理，不能预防鼓泡发生。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种利用MCVD制作芯棒的方法，能够提高工作效率和准确性，防止气体堆积形成鼓泡，提升成棒品质和均匀性。
本发明提供的一种利用MCVD制作芯棒的方法，包括：
利用燃烧器对基管第一次加热，抛光内壁和去除杂质水汽；
利用所述燃烧器对所述基管第二次加热，在所述基管上沉积并烧结形成玻璃体；
对所述基管进行预设次数的缩棒；
在进行最后一次缩棒时，在燃烧器的前进方向上，与所述燃烧器之间具有预设距离的位置处，对所述基管进行辅助加热，用于将缩棒工艺中产生的GeO气体逆反应生成GeO2固体堆积在芯层上。
优选的，在上述利用MCVD制作芯棒的方法中，所述预设距离不小于10厘米。
优选的，在上述利用MCVD制作芯棒的方法中，所述对基管进行辅助加热为：
以600℃至1800℃的火焰对所述基管进行辅助加热。
优选的，在上述利用MCVD制作芯棒的方法中，所述以600℃至1800℃的火焰对所述基管进行辅助加热为：
以800℃至1000℃的火焰对所述基管进行辅助加热。
优选的，在上述利用MCVD制作芯棒的方法中，所述对基管进行辅助加热为：
利用燃烧灯对所述基管进行辅助加热。
优选的，在上述利用MCVD制作芯棒的方法中，所述预设距离的范围为10厘米至30厘米。
通过上述描述可知，本发明提供的上述利用MCVD制作芯棒的方法，由于在进行最后一次缩棒时，在燃烧器的前进方向上，与所述燃烧器之间具有预设距离的位置处，对所述基管进行辅助加热，用于将缩棒工艺中产生的GeO气体逆反应生成GeO2固体堆积在芯层上，因此能够提高工作效率和准确性，防止气体堆积形成鼓泡，提升成棒品质和均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为最后一次缩棒时的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种利用MCVD制作芯棒的方法，能够提高工作效率和准确性，防止气体堆积形成鼓泡，提升成棒品质和均匀性。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供的第一种利用MCVD制作芯棒的方法，包括：
利用燃烧器对基管第一次加热，抛光内壁和去除杂质水汽，起到干燥的作用。一般根据管材的清洁程度设置抛光的次数，具体的，可以但不限于抛光五次，第一次加热的温度为1900℃，压力控制在1.3托；
利用所述燃烧器对所述基管第二次加热，在所述基管上沉积并烧结形成玻璃体，根据制作芯棒的设计结构的各层厚度、折射率高度来调整各原材料通入量和沉积的次数，可以包括三次第一类沉积，通入SiCl4、GeCl4、Cl2、He和O2，温度设置为1910℃，然后进行五次第二类沉积，通入SiCl4、GeCl4、SF6、Cl2、He和O2，温度设置为1920℃，再进行六次其他种类的沉积，通入SiCl4、GeCl4、POCl3、Cl2、He和O2，温度设置为1930℃，沉积过程中压力均保持在1.3托；
对所述基管进行预设次数的缩棒，可以但不限于进行五次缩棒操作，燃烧器的温度可设置为2000℃，压力控制在1托至负2托，燃烧器高温作用下利用熔融玻璃体表面张力，将沉积管材塌缩成实心的芯棒，缩棒的次数根据不同产品次数不同。缩棒最后一步之前的缩棒过程中根据需要通入GeCl4或SF6气体消除折射率中心凹陷；
在进行最后一次缩棒时，在燃烧器的前进方向上，与所述燃烧器之间具有预设距离的位置处，对所述基管进行辅助加热，用于将缩棒工艺中产生的GeO气体逆反应生成GeO2固体堆积在芯层上，防止鼓泡。参考图1，图1为最后一次缩棒时的示意图，该方法是在进行最后一次缩棒时，燃烧器3从左向右移动，已经经过了的部位为缩死贴合成棒部位1，而未经过的部位具有未缩死缝隙2，在燃烧器3的前进方向上，与所述燃烧器3之间具有预设距离的位置处，对基管进行辅助加热，加热方式可以但不限于采用另一个燃烧器4以一个较低的温度加热，用于将缩棒工艺中产生的GeO气体逆反应生成GeO2固体堆积在芯层上，随着燃烧器3往下游的移动，逐步将整根基管塌缩成芯棒，防止GeO气体堆积形成鼓泡。
需要说明的是，一般配方中一共进行4至8次的缩棒过程，而本实施例只需要在最后一次缩棒过程中执行上述步骤，因为只有最后一次缩棒后才会缩死贴合，需要保证不要出现缝隙，而前面的一些步骤中并不需要避免出现缝隙。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种利用MCVD制作芯棒的方法，由于在进行最后一次缩棒时，在燃烧器的前进方向上，与所述燃烧器之间具有预设距离的位置处，对基管进行辅助加热，用于将缩棒工艺中产生的GeO气体逆反应生成GeO2固体堆积在芯层上，因此能够提高工作效率和准确性，防止气体堆积形成鼓泡，提升成棒品质和均匀性。
本申请实施例提供的第二种利用MCVD制作芯棒的方法，是在上述第一种利用MCVD制作芯棒的方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述预设距离不小于10厘米。
需要说明的是，一般只是在10厘米之外会有GeO的挥发，因此将这种预设距离设置为不小于10厘米，才会有效的将GeO转换为GeO2沉积下来，避免出现缝隙，影响芯棒的最终质量。
本申请实施例提供的第三种利用MCVD制作芯棒的方法，是在上述第一种利用MCVD制作芯棒的方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述对基管进行辅助加热为：
以600℃至1800℃的火焰对所述基管进行辅助加热。
需要说明的是，如果设置温度偏低则需要移动速度更慢，影响生产时间，而设置温度偏高则需要燃气更多，增加消耗，因此这里优选为600℃至1800℃，既满足生产效率的要求，又节约生产成本。当然这仅是一种优选方案，实际上还可以根据实际需要设置其他温度，此处并不限制。
本申请实施例提供的第四种利用MCVD制作芯棒的方法，是在上述第三种利用MCVD制作芯棒的方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述以600℃至1800℃的火焰对所述基管进行辅助加热为：
以800℃至1000℃的火焰对所述基管进行辅助加热。
需要说明的是，在这种方案中，能够进一步提高生产效率，降低生产成本，其中，最常用的温度是900℃。
本申请实施例提供的第五种利用MCVD制作芯棒的方法，是在上述第一种至第四种利用MCVD制作芯棒的方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述对基管进行辅助加热为：
利用燃烧灯对所述基管进行辅助加热。
这种燃烧灯辅助加热的方式，操作更简单，且更方便获取这种燃烧灯，当然此处只是一个优选方案，实际上，还可以根据需要选用电加热等其他方式，此处并不限制。
本申请实施例提供的第六种利用MCVD制作芯棒的方法，是在上述第二种利用MCVD制作芯棒的方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述预设距离的范围为10厘米至30厘米。
需要说明的是，在这种距离范围内，都有GeO的挥发，因此优选在此范围内进行加热，使挥发出的GeO转变为GeO2沉积下来，避免在芯棒内部留下缝隙，需要强调的是，不同品种的产品有各自对应的优选距离，例如，生产G.655光纤时该预设距离优选为15cm，生产光敏光纤时，该预设距离优选为25cm，同理，其他产品根据实际情况可选择相应的预设距离。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种利用MCVD制作芯棒的方法，包括：
利用燃烧器对基管第一次加热抛光内壁和去除杂质水汽；
利用所述燃烧器对所述基管第二次加热，在所述基管上沉积并烧结形成玻璃体；
对所述基管进行预设次数的缩棒；
其特征在于，在进行最后一次缩棒时，在燃烧器的前进方向上，与所述燃烧器之间具有预设距离的位置处，以800℃至1000℃的火焰对所述基管进行辅助加热，用于将缩棒工艺中产生的GeO气体逆反应生成GeO2固体堆积在芯层上。
2.根据权利要求1所述的利用MCVD制作芯棒的方法，其特征在于，所述预设距离不小于10厘米。
3.根据权利要求1-2任一项所述的利用MCVD制作芯棒的方法，其特征在于，所述对基管进行辅助加热为：
利用燃烧灯对所述基管进行辅助加热。
4.根据权利要求2所述的利用MCVD制作芯棒的方法，其特征在于，所述预设距离的范围为10厘米至30厘米。
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