CN110395900A - 一种管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置及方法 - Google Patents
一种管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置及方法，包括有沉积腔体，沉积腔体内安设有旋转卡盘，对应于旋转卡盘在沉积腔体内一侧安设有喷灯组件，沉积腔体的另一侧安设抽风口，其特征在于对应于喷灯组件的喷口处或预制棒沉积形成处设置有碱金属雾化喷头，所述的碱金属雾化喷头与碱金属溶液雾化器相连通。本发明的有益效果在于：1、在进行管外气相沉积的同时进行碱金属掺杂，不仅沉积掺杂的效率高，而且工艺方法稳定简便；2、沉积和掺杂同时进行可提高掺杂的均匀性，掺碱量可控，相对沉积后的掺杂可增加芯层或包层的碱金属含量，从而增加芯层的压应力，达到进一步降低光纤衰减。
Description
技术领域
本发明涉及一种管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置及方法，属于光纤制造技术领域。
背景技术
光纤通信具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛用于长途干线网、城域网以及接入网等光通信网络。降低光纤衰减系数可以有效提高光纤通信系统的传输距离，大大减少中继站的数量和成本，对优化传输系统结构和降低运营成本具有重要意义，尤其是海底光纤。
为有效降低光纤的衰减，都会采用碱金属高温加热扩散掺杂技术，现在普遍采用管内扩散法向石英玻璃管中掺杂碱金属元素。此法利用加热高纯度的碱金属元素或者碱金属盐等原料蒸汽，将碱金属元素引入管中，然后利用外部局部热源加热玻璃管，从而向玻璃管的内表面扩散，实现掺杂。以上玻璃管内扩散掺杂方法广为大家接受，专利US7524780B2，US20050063663A1，US7469559B2 ，US20140127507A1和CN102730977A等都采用此法实现碱金属掺杂，但此法仅适用于管内沉积法，并不适用于管外沉积。众所周知，管外沉积法在生产单模时比管内沉积法更有优势，因此迫切需要一种适用于管外沉积的碱金属掺杂方法，制作低衰耗光纤的预制棒。
专利CN107721149A采用气相轴向沉积法制作预制棒，其中利用加热碱金属原料制作蒸汽的方式，在沉积的时候同时进行掺杂，但是随着碱金属原料的挥发，碱金属盐蒸汽的浓度一直在减小，导致整根棒子碱金属浓度不均匀，衰减也会出现波动，并不适用于大规模的生产，从而需要一种能够稳定生产的管外沉积碱金属掺杂方法，制作低衰耗光纤的预制棒。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置及方法，它不仅沉积效率高，而且可在沉积的同时进行碱金属掺杂，从而进一步降低光纤衰减。
本发明为解决上述提出的问题所采用的装置技术方案为：
包括有沉积腔体，沉积腔体内安设有旋转卡盘，对应于旋转卡盘在沉积腔体内一侧安设有喷灯组件，沉积腔体的另一侧安设抽风口，其特征在于对应于喷灯组件的喷口处或预制棒沉积形成处设置有碱金属雾化喷头，所述的碱金属雾化喷头与碱金属溶液雾化器相连通。
按上述方案，所述的碱金属溶液雾化器包括盛装有碱金属溶液的超声雾化器，超声雾化器通过管道与碱金属雾化喷头相连，同时与压力气源相连通。
按上述方案，超声雾化器为压电换能型或超声聚能型超声雾化器。
按上述方案，所述的碱金属溶液包括有碱金属和溶剂，所述的碱金属含量为1~85wt%，所述的溶剂含量为15~99wt%，碱金属原料为碱金属卤化物、碱金属氧化物或者有机盐，溶剂为去离子水，含碳、氧或氢的有机溶剂（比如甲醇、乙醇、甘油和CCl4等），碱金属浓度优选10~40wt%。
按上述方案，所述的碱金属溶液中相应加入可溶于溶剂的碱土金属或者稀土元素，碱土金属来源于碱土金属卤化物或者碱土金属氧化物，稀土元素包括Er3+、Yb3+、Ho3+、Nd3+、等卤化物、氧化物或有机盐，加入量为碱金属溶液的0.5~10 wt %，用以制作特种光纤。
按上述方案，所述的沉积装置为VAD（轴向气相沉积法）沉积装置，所述的旋转卡盘与升降装置相连。
按上述方案，所述的沉积装置为OVD（外部气相沉积法）沉积装置，所述的喷灯组件与往复移动装置和左右移动装置相连。
本发明采用上述装置进行沉积的方法技术方案为：
将靶棒装夹在沉积腔体的旋转卡盘上，靶棒缓慢旋转，打开抽风装置，开启喷灯组件采用管外气相沉积工艺对靶棒进行喷射沉积，同时对应于喷灯组件的喷口处或预制棒沉积形成处喷放碱金属溶液雾化气体，使得碱金属进入二氧化硅沉积层，进行碱金属掺杂，所述的管外气相沉积工艺为VAD或OVD。
按上述方案，所述的喷灯组件的火焰为氢氧焰、氧-乙炔焰或等离子焰，通有氧气，为碱金属的氧化提供气源。
按上述方案，所述的碱金属雾化气体由盛装碱金属溶液的超声雾化器产生，超声雾化器通过管道与碱金属雾化喷头相连，同时与压力气源相连通，将雾化气体从雾化喷头喷出，碱金属溶液被雾化成颗粒，颗粒直径为0.5~100μm，较佳直径为5~50μm。
按上述方案，所述的压力气源压力为10~700pa，较佳为40~200pa；所述的气源为压缩空气、氧气、氩气或氮气，或其它惰性气体。
本发明的有益效果在于：1、在进行管外气相沉积的同时进行碱金属掺杂，不仅沉积掺杂的效率高，而且工艺方法稳定简便；2、沉积和掺杂同时进行可提高掺杂的均匀性，掺碱量可控，相对沉积后的掺杂可增加芯层或包层的碱金属含量，从而增加芯层的压应力，达到进一步降低光纤衰减。
附图说明
图1 为本发明一个实施例中VAD沉积装置的结构示意图。
图2为本发明另一个实施例中OVD沉积装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容。
第一个实施例的沉积装置如图1所示，为VAD（轴向气相沉积法）沉积装置，包括有沉积腔体1，沉积腔体内安设有垂直安装的旋转卡盘2，所述的旋转卡盘与升降装置相连。对应于旋转卡盘在沉积腔体内一侧安设有喷灯组件4，喷灯组件包括芯层喷灯和包层喷灯。沉积腔体的另一侧安设抽风口8，对应于喷灯组件的喷口处或预制棒3沉积形成处设置有碱金属雾化喷头7，所述的碱金属雾化喷头与碱金属溶液雾化器5相连通，碱金属溶液雾化器包括盛装有碱金属溶液的超声雾化器，超声雾化器通过管道与碱金属雾化喷头相连，同时与压力气源相连通。喷灯火焰源采用氢氧焰，硅原料为纯八甲基环四硅氧烷。配置含35wt%NaBr的碱金属溶液，溶剂为去离子水溶液，待混匀澄清后，放置于碱金属溶液超声雾化器，超声雾化器为超声聚能型超声雾化器，电子高频振荡频率1.7MHz或2.4MHz皆可，雾化出的碱金属溶液颗粒6直径在30μm左右，沉积腔体1内部空气温度大致稳定在75℃，刚出碱金属雾化喷头雾化口的碱金属溶液经过腔体空气温度预蒸发成为15μm左右的颗粒，接近火焰区域时，进一步蒸发氧化为碱金属颗粒，并随火焰粘附于玻璃粉棒上。待沉积完后，烧结、套棒拉丝成光纤，测得整根棒子光纤衰耗范围为0.160~0.163dB/km，生产稳定。
第二个实施例的沉积装置如图2所示，为OVD（外部气相沉积法）沉积装置，包括有沉积腔体1，沉积腔体内上下安设有旋转卡盘2，对应于旋转卡盘在沉积腔体内一侧安设有喷灯组件4，喷灯组件沿旋转卡盘的轴线方向平行间隔安设，所述的喷灯组件与往复移动装置和左右移动装置9相连，对应于喷灯组件的喷口处设置有碱金属雾化喷头7。其它结构与上一个实施例相同。沉积光纤预制棒时，火焰源采用等离子火焰，硅原料为高纯SiCl4。配置5wt%的碱金属溶液，溶剂为KCl甘油溶液，待溶解完全后，放置于碱金属溶液超声雾化器，经过管道输送至对应的流体动力碱金属雾化喷头7实现超声雾化，喷头通入的气体为压缩纯氧气，压力为300pa，雾化出的碱金属溶液颗粒6直径在10μm左右，沉积腔体内部空气温度大致稳定在100℃，刚出雾化口的碱金属溶液经过腔体空气温度预蒸发成为5μm左右的颗粒，接近火焰区域时，进一步蒸发氧化为碱金属颗粒，并随火焰粘附于玻璃粉棒上。待沉积完后，烧结、套棒拉丝成光纤，测得整根棒子光纤衰耗范围为0.160~0.162dB/km。
Claims (10)
1.一种管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，包括有沉积腔体，沉积腔体内安设有旋转卡盘，对应于旋转卡盘在沉积腔体内一侧安设有喷灯组件，沉积腔体的另一侧安设抽风口，其特征在于对应于喷灯组件的喷口处或预制棒沉积形成处设置有碱金属雾化喷头，所述的碱金属雾化喷头与碱金属溶液雾化器相连通。
2.按权利要求1所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于所述的碱金属溶液雾化器包括盛装有碱金属溶液的超声雾化器，超声雾化器通过管道与碱金属雾化喷头相连，同时与压力气源相连通。
3.按权利要求2所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于超声雾化器为压电换能型或超声聚能型超声雾化器。
4.按权利要求2或3所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于所述的压力气源压力为10~700pa，所述的气源为压缩空气、氧气、氩气或氮气，或其它惰性气体。
5.按权利要求1或2所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于所述的碱金属溶液包括有碱金属和溶剂，所述的碱金属含量为1~85wt%，所述的溶剂含量为15~99wt%，碱金属原料为碱金属卤化物、碱金属氧化物或者有机盐，溶剂为去离子水，含碳、氧或氢的有机溶剂。
6.按权利要求5所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于所述的碱金属溶液中相应加入可溶于溶剂的碱土金属或者稀土元素，碱土金属来源于碱土金属卤化物或者碱土金属氧化物，稀土元素包括Er3+、Yb3+、Ho3+、Nd3+卤化物、氧化物或有机盐，加入量为碱金属溶液的0.5~10 wt%，用以制作特种光纤。
7.按权利要求1或2所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于所述的沉积装置为VAD沉积装置，所述的旋转卡盘与升降装置相连。
8.按权利要求1或2所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于所述的沉积装置为OVD沉积装置，所述的喷灯组件与往复移动装置和左右移动装置相连。
9.一种管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于采用权利要求1-8中的任一装置，将靶棒装夹在沉积腔体的旋转卡盘上，靶棒缓慢旋转，打开抽风装置，开启喷灯组件采用管外气相沉积工艺对靶棒进行喷射沉积，同时对应于喷灯组件的喷口处或预制棒沉积形成处喷放碱金属溶液雾化气体，使得碱金属进入二氧化硅沉积层，进行碱金属掺杂，所述的管外气相沉积工艺为VAD或OVD。
10.按权利要求9所述的管外法制备低衰耗光纤预制棒的沉积装置，其特征在于所述的喷灯组件的火焰为氢氧焰、氧-乙炔焰或等离子焰，通有氧气，为碱金属的氧化提供气源；所述的碱金属雾化气体由盛装碱金属溶液的超声雾化器产生，超声雾化器通过管道与碱金属雾化喷头相连，同时与压力气源相连通，将雾化气体从雾化喷头喷出，碱金属溶液被雾化成颗粒，颗粒直径为0.5~100μm。
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| CN (1) | CN110395900A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111116037A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-08 | 成都翱翔拓创光电科技合伙企业(有限合伙) | 一种vad法制备稀土元素掺杂光纤预制棒的装置和方法 |
| CN112094049A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-18 | 江苏永鼎光纤科技有限公司 | 制备稀土离子掺杂光纤预制棒的方法、装置及产品 |
| CN113912279A (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 中天科技精密材料有限公司 | 轴向沉积掺杂装置、粉末棒的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103848565A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-06-11 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种管外法制造光纤预制棒的装置和方法 |
| CN107390315A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-11-24 | 华中科技大学 | 一种抑制有源光纤中光子暗化效应的方法 |
| CN107721149A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-02-23 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 轴向气相沉积法制备超低损耗光纤预制棒及光纤 |
| WO2018110234A1 (ja) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法、光ファイバ母材、および光ファイバ |
| CN109020186A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-18 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种ovd制造光纤预制棒的装置及方法 |
-
2019
- 2019-08-02 CN CN201910712100.XA patent/CN110395900A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103848565A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-06-11 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种管外法制造光纤预制棒的装置和方法 |
| WO2018110234A1 (ja) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法、光ファイバ母材、および光ファイバ |
| CN107390315A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-11-24 | 华中科技大学 | 一种抑制有源光纤中光子暗化效应的方法 |
| CN107721149A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-02-23 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 轴向气相沉积法制备超低损耗光纤预制棒及光纤 |
| CN109020186A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-18 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种ovd制造光纤预制棒的装置及方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111116037A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-08 | 成都翱翔拓创光电科技合伙企业(有限合伙) | 一种vad法制备稀土元素掺杂光纤预制棒的装置和方法 |
| CN113912279A (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 中天科技精密材料有限公司 | 轴向沉积掺杂装置、粉末棒的制备方法 |
| CN113912279B (zh) * | 2020-07-10 | 2023-03-31 | 中天科技精密材料有限公司 | 轴向沉积掺杂装置、粉末棒的制备方法 |
| CN112094049A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-18 | 江苏永鼎光纤科技有限公司 | 制备稀土离子掺杂光纤预制棒的方法、装置及产品 |
| CN112094049B (zh) * | 2020-08-18 | 2022-09-13 | 江苏永鼎光纤科技有限公司 | 制备稀土离子掺杂光纤预制棒的方法、装置及产品 |
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