CN108545924A - 一种制作光纤预制棒的缩棒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制作光纤预制棒的缩棒方法,原料气体从石英基管一端通入石英基管的通孔内,石英基管的另一端连接着尾排管道,尾排管道上还连通有补偿气体管路,补偿气体管路向尾排管道通入气体并使石英基管的通孔内成正压,喷灯加热石英基管使得原料反应后沉积在石英基管的通孔内壁,沉积完成后的石英基管通过喷灯加热成为熔融玻璃体向内塌缩成为实心的光纤预制棒。本发明在沉积时通过补偿气体管路来补偿尾排管道向外抽出的气体,在沉积过程中保障石英基管的通孔内为正压,从而抵消石英管的收缩力,确保沉积出均匀的内包层和芯层,避免光纤预制棒缩棒成椭圆,提高加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及用于光纤技术领域,尤其涉及一种制作光纤预制棒的缩棒方法。
背景技术
MCVD法以氧气为载体的高纯度有用气体在旋转的石英基管内用高温汽相氧化反应获得固相沉积物的方法.。将高纯度气体SiCl4、GeCl4等与载气O2一同送入旋转的石英基管内,高温氢氧火焰在管外来回移动,使管内的物质在高温下起氧化反应,形成粉尘状的氧化物SiO2或GeO2等,并沉积在管内壁上,当火焰的高温区再次经过此处时,在管内壁上形成一层均匀透明的石英玻璃膜层,氯气和没反应完的材料从管的尾端排出。经数小时的沉积,石英基管内壁形成一定厚度的内包层和芯层,其中心还具有一个沿轴向的通孔,通过加大火焰或降低火焰移动速度并保持石英基管的旋转状态,使石英基管成为熔融玻璃体,向内塌缩成为实心棒即光纤预制棒。
在石英基管内沉积掺杂层时,需要加入硼等高应力的掺杂物,硼的加入虽然使得整根棒应力加大,但也使棒软化温度低变低,而石英基管在高温下将产生向内收缩的应力,使其收缩成实心棒,但因石英基管和掺杂层在高温下向内收缩的力不一致,石英基管和掺杂层的界面处形成收缩力差,缩棒时收缩不平衡,容易出现光纤预制棒成椭圆的状况,影响预制棒的成品率及光纤性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进,提供一种制作光纤预制棒的缩棒方法,解决目前技术中的在对沉积完的石英基管进行缩棒时收缩不平衡,容易导致光纤预制棒成椭圆的问题。
一种制作光纤预制棒的缩棒方法,步骤主要包括:
A、沉积:原料气体从石英基管一端通入石英基管的通孔内,石英基管的另一端连接着尾排管道,石英基管的通孔内废气从尾排管道抽出,所述的尾排管道上还连通有补偿气体管路,所述的补偿气体管路向尾排管道通入气体并使石英基管的通孔内成正压,喷灯加热石英基管使得原料反应后沉积在石英基管的通孔内壁;
B、缩棒:沉积完成后的石英基管通过喷灯加热成为熔融玻璃体向内塌缩成为实心的光纤预制棒。
本发明所述的制作光纤预制棒的缩棒方法在向石英基管内壁沉积内包层和芯层的沉积过程中,通过补偿气体管路来补偿尾排管道向外抽出的气体,从而在沉积过程中保障石英基管的通孔内为正压,从而抵消石英管的收缩力,确保沉积出均匀的内包层和芯层,避免光纤预制棒缩棒成椭圆,提高加工质量。
进一步的,所述的步骤A中石英基管的通孔内压力保持在0.2*10-2~2.5*10-2Pa,根据实际石英基管的管壁厚度来调整石英基管的通孔内压力,有效石英管的收缩力,从而保障缩管时的收缩均匀性。
进一步的,所述的步骤A中石英基管的通孔内压力保持在0.4*10-2~2*10-2Pa。
进一步的,所述的步骤A中供气系统的供气气压为1.3*105~1.7*105Pa,所述尾排系统的气压为-300~-150Pa,保障沉积效率,同时有效排出氯气和没反应完的材料。
进一步的,所述的步骤A中供气系统的供气气压为1.5*105Pa,所述尾排系统的气压为-200Pa。
进一步的,所述的步骤B中石英基管绕其轴线自转,喷灯对石英基管进行加热并沿着石英基管的轴向从石英基管的进气端向出气端移动完成一次缩棒进程,重复上述缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒,所述的喷灯加热温度为1900℃~2200℃,使得石英基管达到适宜的熔融状态向内塌缩,保障缩棒时的收缩力的均匀性,保障收缩平衡,防止收缩时发生椭圆现象。
进一步的,所述的喷灯加热温度随着缩棒进程的重复次数逐次增高。
进一步的,所述的喷灯沿石英基管轴向的移动速度为10~100mm/min。
进一步的,所述的喷灯移动速度随着缩棒进程的重复次数逐次减慢。
进一步的,所述的每次缩棒进程的石英基管外径减少0.5~3mm,保障缩棒的均匀性。
与现有技术相比,本发明优点在于:
本发明所述的制作光纤预制棒的缩棒方法在沉积时通过补偿气体管路来补偿尾排管道向外抽出的气体,从而在沉积过程中保障石英基管的通孔内为正压,从而抵消石英管的收缩力,确保沉积出均匀的内包层和芯层,缩棒过程中控制喷灯温度和速度,保障缩棒的均匀性,避免光纤预制棒缩棒成椭圆,提高加工质量。
附图说明
图1本发明的工艺示意图。
具体实施方式
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。
本发明实施例公开的一种制作光纤预制棒的缩棒方法,在沉积时保持石英基管中心的通孔为正压,用以抵消石英基管的向内收缩力,使收缩沿整个周向均匀平衡,防止光纤预制棒收缩成椭圆的状况,保障最终拉制成的光纤的性能。
为了抵消石英管的收缩力,需要保障沉积过程中石英基管1的通孔2内为正压,如图1所示,石英基管1的一端连接着导气管3,另一端连接着尾排管道4,原料气体通过供气系统7从导气管3通入石英基管1的通孔2内,石英基管1的通孔2内废气从尾排管道4由尾排系统8抽出,并且尾排管道4上还连通有补偿气体管路5,补偿气体管路5向尾排管道4通入气体来补偿尾排管道从石英基管1的通孔2内向外抽出的气体,从而在沉积过程中保障石英基管1的通孔2内为正压。
在沉积过程中,供气系统7的供气气压为1.3*105~1.7*105Pa,尾排系统8的气压为-300~-150Pa,石英基管1的通孔2内压力保持在0.2*10-2~2.5*10-2Pa来抵消收缩应力;
在缩棒过程中,喷灯6加热温度为1900℃~2200℃,喷灯6沿石英基管1轴向的移动速度为10~100mm/min,每次缩棒进程使得石英基管1外径减少0.5~3mm,重复缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒。
实施例一
A、沉积:将高纯度气体SnCl4、GeCl4、POCl3氟等与载气O2一同从导气管3通入绕轴线自转的石英基管1的通孔2内,高温氢氧喷灯在石英基管1的管外沿着石英基管1的轴向从导气管3一端向尾排管道4一端移动,使管内的物质在高温下起氧化反应,形成粉尘状的氧化物SiO2或GeO2等,并沉积在石英基管1内壁上,喷灯继续往下游移动,经过刚沉积上去的松散体时,又将松散体玻璃化成透明化的玻璃体,喷灯到达石英基管1的管尾后,又迅速返回到石英基管1,开始下一遍的沉积和玻璃化;
在上述沉积过程中,供气系统7的供气气压为1.3*105Pa,尾排系统8的气压为-150Pa,石英基管1的通孔2内压力保持在0.4*10-2Pa来抵消收缩应力。
B、缩棒:沉积完内包层和芯层的石英基管1绕其轴线自转,喷灯6对石英基管1进行加热使得石英基管1达到熔融状态向内塌缩,喷灯6沿着石英基管1的轴向从石英基管1的进气端向出气端移动完成一次缩棒进程,重复上述缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒;
第一次缩棒进程的喷灯加热温度T1为1900℃,第n次缩棒进程时喷灯加热温度与石英基管1的壁厚相关,Tn=T1+T1*(1-an/a1),其中a1为第一次缩棒进程开始时初始的石英基管1外径,an为第n次缩棒进程开始时石英基管1外径,石英基管1外径逐渐缩小,则喷灯加热温度随着缩棒进程的重复次数逐次增高;第一次缩棒进程的喷灯的移动速度V1为10mm/min,第n次缩棒进程时喷灯移动速度与石英基管1的壁厚相关,Vn=V1-V1*(1-an/a1)2,其中a1为第一次缩棒进程开始时初始的石英基管1外径,an为第n次缩棒进程开始时石英基管1外径,石英基管1外径逐渐缩小,则喷灯移动速度随着缩棒进程的重复次数逐次减慢,每次缩棒进程使得石英基管1外径减少3mm,重复缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒。
实施例二
A、沉积:将高纯度气体SnCl4、GeCl4、POCl3氟等与载气O2一同从导气管3通入绕轴线自转的石英基管1的通孔2内,高温氢氧喷灯在石英基管1的管外沿着石英基管1的轴向从导气管3一端向尾排管道4一端移动,使管内的物质在高温下起氧化反应,形成粉尘状的氧化物SiO2或GeO2等,并沉积在石英基管1内壁上,喷灯继续往下游移动,经过刚沉积上去的松散体时,又将松散体玻璃化成透明化的玻璃体,喷灯到达石英基管1的管尾后,又迅速返回到石英基管1,开始下一遍的沉积和玻璃化;
在上述沉积过程中,供气系统7的供气气压为1.5*105Pa,尾排系统8的气压为-200Pa,石英基管1的通孔2内压力保持在1*10-2Pa来抵消收缩应力。
B、缩棒:沉积完内包层和芯层的石英基管1绕其轴线自转,喷灯6对石英基管1进行加热使得石英基管1达到熔融状态向内塌缩,喷灯6沿着石英基管1的轴向从石英基管1的进气端向出气端移动完成一次缩棒进程,重复上述缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒;
第一次缩棒进程的喷灯加热温度T1为2000℃,第n次缩棒进程时喷灯加热温度与石英基管1的壁厚相关,Tn=T1+T1*(1-an/a1),其中a1为第一次缩棒进程开始时初始的石英基管1外径,an为第n次缩棒进程开始时石英基管1外径,石英基管1外径逐渐缩小,则喷灯加热温度随着缩棒进程的重复次数逐次增高;第一次缩棒进程的喷灯的移动速度V1为50mm/min,第n次缩棒进程时喷灯移动速度与石英基管1的壁厚相关,Vn=V1-V1*(1-an/a1)2,其中a1为第一次缩棒进程开始时初始的石英基管1外径,an为第n次缩棒进程开始时石英基管1外径,石英基管1外径逐渐缩小,则喷灯移动速度随着缩棒进程的重复次数逐次减慢,每次缩棒进程使得石英基管1外径减少1.5mm,重复缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒。
实施例三
A、沉积:将高纯度气体SnCl4、GeCl4、POCl3氟等与载气O2一同从导气管3通入绕轴线自转的石英基管1的通孔2内,高温氢氧喷灯在石英基管1的管外沿着石英基管1的轴向从导气管3一端向尾排管道4一端移动,使管内的物质在高温下起氧化反应,形成粉尘状的氧化物SiO2或GeO2等,并沉积在石英基管1内壁上,喷灯继续往下游移动,经过刚沉积上去的松散体时,又将松散体玻璃化成透明化的玻璃体,喷灯到达石英基管1的管尾后,又迅速返回到石英基管1,开始下一遍的沉积和玻璃化;
在上述沉积过程中,供气系统7的供气气压为1.7*105Pa,尾排系统8的气压为-300Pa,石英基管1的通孔2内压力保持在2.5*10-2Pa来抵消收缩应力。
B、缩棒:沉积完内包层和芯层的石英基管1绕其轴线自转,喷灯6对石英基管1进行加热使得石英基管1达到熔融状态向内塌缩,喷灯6沿着石英基管1的轴向从石英基管1的进气端向出气端移动完成一次缩棒进程,重复上述缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒;
第一次缩棒进程的喷灯加热温度T1为2200℃,第n次缩棒进程时喷灯加热温度与石英基管1的壁厚相关,Tn=T1+T1*(1-an/a1),其中a1为第一次缩棒进程开始时初始的石英基管1外径,an为第n次缩棒进程开始时石英基管1外径,石英基管1外径逐渐缩小,则喷灯加热温度随着缩棒进程的重复次数逐次增高;第一次缩棒进程的喷灯的移动速度V1为100mm/min,第n次缩棒进程时喷灯移动速度与石英基管1的壁厚相关,Vn=V1-V1*(1-an/a1)2,其中a1为第一次缩棒进程开始时初始的石英基管1外径,an为第n次缩棒进程开始时石英基管1外径,石英基管1外径逐渐缩小,则喷灯移动速度随着缩棒进程的重复次数逐次减慢,每次缩棒进程使得石英基管1外径减少0.5mm,重复缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,步骤主要包括:
A、沉积:原料气体通过供气系统(7)从石英基管(1)一端通入石英基管(1)的通孔(2)内,石英基管(1)的另一端连接着尾排管道(4),石英基管(1)的通孔(2)内废气从尾排管道(4)由尾排系统(8)抽出,所述的尾排管道(4)上还连通有补偿气体管路(5),所述的补偿气体管路(5)向尾排管道(4)通入气体并使石英基管(1)的通孔(2)内成正压,喷灯(6)加热石英基管(1)使得原料反应后沉积在石英基管(1)的通孔(2)内壁;
B、缩棒:沉积完成后的石英基管(1)通过喷灯(6)加热成为熔融玻璃体向内塌缩成为实心的光纤预制棒。
2.根据权利要求1所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的步骤A中石英基管(1)的通孔(2)内压力保持在0.2*10-2~2.5*10-2Pa。
3.根据权利要求2所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的步骤A中石英基管(1)的通孔(2)内压力保持在0.4*10-2~2*10-2Pa。
4.根据权利要求2所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的步骤A中供气系统(7)的供气气压为1.3*105~1.7*105Pa,所述尾排系统(8)的气压为-300~-150Pa。
5.根据权利要求4所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的步骤A中供气系统(7)的供气气压为1.5*105Pa,所述尾排系统(8)的气压为-200Pa。
6.根据权利要求1所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的步骤B中石英基管(1)绕其轴线自转,喷灯(6)对石英基管(1)进行加热并沿着石英基管(1)的轴向从石英基管(1)的进气端向出气端移动完成一次缩棒进程,重复上述缩棒进程直至塌缩成为实心的光纤预制棒,所述的喷灯(6)加热温度为1900℃~2200℃。
7.根据权利要求6所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的喷灯加热温度随着缩棒进程的重复次数逐次增高。
8.根据权利要求6所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的喷灯(6)沿石英基管(1)轴向的移动速度为10~100mm/min。
9.根据权利要求8所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的喷灯移动速度随着缩棒进程的重复次数逐次减慢。
10.根据权利要求6所述的制作光纤预制棒的缩棒方法,其特征在于,所述的每次缩棒进程的石英基管(1)外径减少0.5~3mm。
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