CN113248133A - 光纤预制棒制造设备及应用其的光纤预制棒的制作方法 - Google Patents

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CN113248133A CN202110604971.7A CN202110604971A CN113248133A CN 113248133 A CN113248133 A CN 113248133A CN 202110604971 A CN202110604971 A CN 202110604971A CN 113248133 A CN113248133 A CN 113248133A
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Abstract

本申请提供一种光纤预制棒制造设备及应用其的光纤预制棒制作方法。一种光纤预制棒制造设备，包括预制棒连接模块及喷灯模组，所述预制棒连接模块用于连接光纤预制棒的芯棒以进行加工，所述喷灯模组用于在所述芯棒表面沉积含硅材料以制备光纤预制棒，所述喷灯模组所喷出的原料包括八甲基环四硅氧烷，所述喷灯模组包括：喷灯支架；喷灯单元，与所述喷灯支架连接，所述喷灯单元的数量为至少两个，至少两个所述喷灯单元间隔设置，每个所述喷灯单元包括原料管，所述原料管用于排出原料；微调驱动单元，与所述喷灯支架连接；微调传动杆，与多个所述喷灯单元连接，并经由所述微调驱动单元驱动以调节至少两个所述喷灯单元之间的距离。

Description

光纤预制棒制造设备及应用其的光纤预制棒的制作方法
技术领域
本申请涉及光纤制造领域，尤其涉及光纤预制棒制造设备及应用其的光纤预制棒制作方法。
背景技术
在传统的气相沉积工艺中，SiCl4一直是光纤制造原料的首选，但SiCl4反应过程中会产生大量的HCl、Cl2等有毒、高腐蚀性的污染物，会对环境造成严重污染。随着严格的环保法规的实施，企业在尾气处理方面的费用会越来越高，为减轻环保压力，降低环境处理费用，本领域技术人员进一步使用环保型无卤素含硅原料，如八甲基环四硅氧烷（简称D4），替代SiCl4原料。
目前已有相关专利展示使用硅氧烷作为替代SiCl4原料的工艺，但其使用的硅氧烷原料生产预制棒过程中的喷灯沉积速率和原料利用率较低，造成时间和原材料的巨大浪费。
如何解决上述问题，是本领域技术人员需要考虑的。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种可有效降低喷灯堵塞，并提升原料利用率的光纤预制棒制造设备及应用其的光纤预制棒制作方法。
本申请提供一种光纤预制棒制造设备，包括预制棒连接模块及喷灯模组，所述预制棒连接模块用于连接光纤预制棒的芯棒以进行加工，所述喷灯模组用于在所述芯棒表面沉积含硅材料以制备预制棒，所述喷灯模组所喷出的原料包括八甲基环四硅氧烷，所述喷灯模组包括：喷灯支架；喷灯单元，与所述喷灯支架连接，所述喷灯单元的数量为至少四个，至少四个所述喷灯单元间隔设置，一个所述喷灯单元与所述喷灯支架固定连接，其他所述喷灯单元与所述喷灯支架可活动地连接，每个所述喷灯单元包括原料管，所述原料管用于排出原料，所述喷灯单元包括第一喷灯、第二喷灯、第三喷灯及第四喷灯，所述第二喷灯设于所述第一喷灯一侧，所述第三喷灯设于所述第二喷灯远离所述第一喷灯一侧，所述第四喷灯设于所述第三喷灯远离所述第二喷灯一侧；微调驱动单元，与所述喷灯支架连接，所述第三喷灯设于所述第四喷灯远离所述微调驱动单元一侧；微调传动杆，与多个所述喷灯单元连接，并经由所述微调驱动单元驱动以调节至少四个所述喷灯单元之间的距离，所述微调传动杆表面设有螺纹，所述喷灯单元通过所述螺纹与所述微调传动杆传动连接，以使所述微调传动杆通过转动驱使所述喷灯单元相较于所述喷灯底座移动，所述微调传动杆至少包括连续的第一段、第二段以及第三段，所述第一段与所述第二喷灯传动连接、所述第二段与所述第三喷灯传动连接，所述第三段与所述第四喷灯传动连接，所述第一段的螺纹密度大于所述第二段的螺纹密度，所述第二段的螺纹密度大于所述第三段的螺纹密度。
进一步的，通过微调驱动单元与所述微调传动杆配合调节多个所述喷灯单元之间的间隙，使得制作光纤预制棒过程中，火焰之间的间隙可随光纤预制棒的半径增大而逐渐增大，使相邻火焰之间的间距保持在一个合理的范围内，使相邻喷灯火焰之间的干涉保持在较佳的范围内，进而使火焰灼烧光纤预制棒过程中可有效包裹原料，避免原料浪费，提升原料利用率。
在一种可能的实施方式中，所述第一喷灯与所述喷灯支架固定连接，所述第二喷灯、所述第三喷灯以及所述第四喷灯分别与所述喷灯支架可活动地连接。
在一种可能的实施方式中，所述第一段的螺纹的密度是所述第二段的螺纹的密度的两倍，所述第一段的螺纹的密度是所述第二段的螺纹的密度的三倍。
进一步的，通过调节对应不同所述喷灯单元的所述微调传动杆的螺纹的密度，使得一个所述微调传动杆转动即可实现所述第二喷灯、所述第三喷灯以及所述第四喷灯运动不同距离的技术目的，进而使间隔设置的所述第一喷灯、所述第二喷灯、所述第三喷灯以及所述第四喷灯之间的间距可大致相等，以实现同步调控，进而提升原料利用率。
在一种可能的实施方式中，所述喷灯模组还包括第一传动单元及第二传动单元，所述喷灯支架与所述第一传动单元连接，所述第二传动单元与所述第一传动单元连接，所述第一传动单元用于带动所述喷灯单元沿第一方向移动，所述第二传动单元用于带动所述喷灯单元沿第二方向移动。
在一种可能的实施方式中，所述光纤预制棒制造设备还包括第三传动单元，所述第三传动单元与所述喷灯模组连接，以驱动所述喷灯单元沿第三方向移动。
进一步的，通过所述第一传动单元、所述第二传动单元以及所述第三传动单元配合，实现所述喷灯模组在第一方向、第二方向以及第三方向上的位移，进而可及时调整所述喷灯单元的火焰的位置，使所述喷灯单元喷出的火焰尽可能处于最佳灼烧区域内，进而提升原料利用率；且，可减少沉积初期原料反应不稳定的阶段发生的沉积，待原料反应稳定后再进行沉积，减少光纤预制棒表面的异常情况。
在一种可能的实施方式中，所述喷灯单元包括第一表面，所述第一表面朝向所述预制棒连接模块或所述光纤预制棒，所述原料管的出料端设于所述第一表面。
在一种可能的实施方式中，所述喷灯单元还包括燃料管及助燃管，所述燃料管用于喷出燃料气体，所述助燃管用于喷出助燃气体，所述燃料管及所述助燃管的数量均为多个，多个所述燃料管环绕所述原料管设置，多个所述助燃管环绕所述原料管设置。
在一种可能的实施方式中，所述燃料管的出料端位于所述第一表面，所述燃料管的出料端与所述第一表面垂直。
进一步的，使得燃料气体喷出后燃烧过程中，减少其产生的火焰对原料反应产生的火焰的影响，减少对原料反应的干扰，使原料反应稳定进行，提升原料利用率。
在一种可能的实施方式中，所述助燃管包括多个内助燃管及多个外助燃管，多个所述内助燃管设于所述燃料管靠近所述原料管一侧，多个所述外助燃管设于燃料管远离所述助燃管一侧，所述内助燃管及所述外助燃管的出料端设于所述第一表面并朝向所述原料管倾斜。
在一种可能的实施方式中，沿所述第一表面，所述内助燃管与所述燃料管之间的间距大于所述外助燃管与所述燃料管之间的间距。
进一步的，所述内助燃管所排出的助燃氧气部分参与原料的反应，提升原料的利用率。
在一种可能的实施方式中，所述喷灯单元还包括环形隔离管，所述隔离管环绕所述原料管，所述隔离管用于喷出隔离气体，所述隔离管的出料端设于所述第一表面。
在一种可能的实施方式中，所述喷灯单元还包括调节环，所述调节环设于所述隔离管并靠近所述第一表面，以调节所述隔离管排出的隔离气体的状态。
在一种可能的实施方式中，所述喷灯单元包括喷灯头、喷灯环以及喷灯底座，所述喷灯环连接所述喷灯头及所述喷灯底座，所述原料管依次贯穿所述喷灯底座、所述喷灯环及所述喷灯头至所述第一表面。
在一种可能的实施方式中，所述第一表面为所述喷灯头远离所述喷灯底座的表面，所述喷灯单元通过所述喷灯底座与所述喷灯支架连接。
在一种可能的实施方式中，所述光纤预制棒制造设备还包括原料管线及蒸发罐，所述原料管线与所述原料管连通用于传输原料，所述原料管线远离所述原料管一端连接所述蒸发罐，所述蒸发罐用于储存并使所述原料挥发以进入所述原料管线中。
在一种可能的实施方式中，所述光纤预制棒制造设备还包括多条气体管线及流量控制器，每条所述气体管线用于传输燃料气体、助燃气体以及隔离气体中的至少一种，所述气体管线与所述原料管线的起始端分别与一个所述流量控制器连通。
本申请还提供一种光纤预制棒的制作方法，以八甲基环四硅氧烷为原料，应用如前述的光纤预制棒制造设备，制作疏松体光纤预制棒。
在一种可能的实施方式中，以稀有气体为载气，将八甲基环四硅氧烷与载气混合并经由所述原料管喷出。
进一步的，使用稀有气体替换现有技术中的氧气作为载气，避免了八甲基环四硅氧烷原料与氧气在原料管内预混发生开环反应，进而缓解所述开环反应产生凝胶堵塞原料管的问题。
在一种可能的实施方式中，至少两个所述喷灯单元之间的间距与光纤预制棒的平均厚度呈正相关。
本申请还提供一种光纤预制棒的制作方法，以八甲基环四硅氧烷为原料，应用如前述的光纤预制棒制造设备，制作疏松体光纤预制棒，烧制过程中，燃料气体与助燃气体的总流量比范围为1/2.5至1/1.5。
在一种可能的实施方式中，燃料气体包括甲烷，助燃气体包括氧气，燃料气体与助燃气体的总流量比为1：2。
进一步的，通过优化燃料气体和助燃气体总流量配比为1：2，可优化原料的反应及沉积过程，将原料的利用率提高至75~80%。
在一种可能的实施方式中，所述内助燃腔排出的助燃气体的流量大于所述外助燃腔排出的助燃气体的流量。
本申请的光纤预制棒制造设备及方法，通过微调驱动单元与所述微调传动杆配合调节多个所述喷灯单元之间的间隙，使得制作光纤预制棒过程中，火焰之间的间隙可随光纤预制棒的半径增大而逐渐增大，使相邻火焰之间的间距保持在一个合理的范围内，使相邻喷灯火焰之间的干涉保持在较佳的范围内，进而使火焰灼烧光纤预制棒过程中可有效包裹原料，避免原料浪费，提升原料利用率。
附图说明
图1为本申请一实施例的光纤预制棒制造设备的结构示意图。
图2为本申请一实施例的光纤预制棒制造设备的局部示意图。
图3为本申请一实施例的光纤预制棒制造设备的局部示意图。
图4为本申请一实施例的光纤预制棒制造设备的喷灯单元的剖视示意图。
图5为本申请一实施例的光纤预制棒制造设备的喷灯单元的平面示意图。
图6为本申请一实施例的光纤预制棒制造的原料利用率变化示意图。
图7为本申请一实施例的光纤预制棒制造的原料沉积速率变化示意图。
主要元件符号说明
光纤预制棒制造设备 1
喷灯模组 10
喷灯单元 11
第一喷灯 111
第二喷灯 112
第三喷灯 113
第四喷灯 114
原料管 115
隔离管 116
调节环 1160
燃料管 117
助燃管 118
内助燃管 1181
外助燃管 1182
喷灯头 1191
喷灯环 1192
喷灯底座 1193
第一表面 1101
预制棒连接模块 12
套筒 121
旋转电机 122
排气孔 123
喷灯支架 13
微调传动杆 130
第一段 131
第二段 132
第三段 133
微调驱动单元 134
第一传动单元 151
第二传动单元 152
第三传动单元 153
蒸发罐 160
原料管线 161
气体管线 162
流量控制器 163
第一方向 Z
第二方向 Y
第三方向 X
光纤预制棒 20
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。 提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。
本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。 此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。
以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。
下面参照附图，对本申请的具体实施方式作进一步的详细描述。
如图1至图5所示，本申请提供一种光纤预制棒制造设备1，包括预制棒连接模块12及喷灯模组10。预制棒连接模块12用于连接光纤预制棒20的芯棒以进行加工，喷灯模组10用于在芯棒表面沉积含硅材料以制备光纤预制棒20，喷灯模组10所喷出的原料包括八甲基环四硅氧烷。
于一实施例中，预制棒连接模块12包括套筒121及旋转电机122，套筒121用于连接光纤预制棒20的芯棒，旋转电机122与套筒121传动连接以带动光纤预制棒20转动以实现沉积。
喷灯模组10包括喷灯支架13、喷灯单元11、微调驱动单元134以及微调传动杆130。喷灯单元11与喷灯支架13连接，喷灯单元11的数量为至少两个，至少两个喷灯单元11间隔设置。每个喷灯单元11包括原料管115，原料管115用于排出原料。微调驱动单元134与喷灯支架13连接。微调传动杆130与多个喷灯单元11连接，并经由微调驱动单元134驱动以调节至少两个喷灯单元11之间的距离。
进一步的，通过微调驱动单元134与微调传动杆130配合调节多个喷灯单元11之间的间隙，使得制作光纤预制棒20过程中，火焰之间的间隙可随光纤预制棒20的半径增大而逐渐增大。进而，使相邻火焰之间的间距保持在一个合理的范围内，使相邻喷灯火焰之间的干涉保持在较佳的范围内。进而，使火焰灼烧光纤预制棒20过程中可有效包裹原料，避免原料浪费，提升原料利用率。
于一实施例中，至少两个喷灯单元11中，一个喷灯单元11与喷灯支架13固定连接，其他喷灯单元11与喷灯支架13可活动地连接，微调驱动单元134经由微调传动杆130驱动其他喷灯单元11移动。
于一实施例中，微调传动杆130表面设有螺纹，喷灯单元11通过所述螺纹与微调传动杆130传动连接，以使微调传动杆130通过转动驱使喷灯单元11相较于喷灯底座1193移动。
于一实施例中，喷灯单元11的数量为四个，包括第一喷灯111、第二喷灯112、第三喷灯113及第四喷灯114。第一喷灯111与喷灯支架13固定连接，第二喷灯112、第三喷灯113以及第四喷灯114分别与喷灯支架13可活动地连接。第二喷灯112设于第一喷灯111一侧，第三喷灯113设于第二喷灯112远离第一喷灯111一侧，第四喷灯114设于第三喷灯113远离第二喷灯112一侧。
在本实施例中，微调驱动单元134与喷灯支架13固定连接，微调驱动单元134设于第四喷灯114远离第三喷灯113、第二喷灯112以及第一喷灯111一侧。
于一实施例中，第三喷灯113设于第四喷灯114远离微调驱动单元134一侧。微调传动杆130至少包括连续的第一段、第二段以及第三段。第一段131与第二喷灯112传动连接、第二段132与第三喷灯113传动连接，第三段133与第四喷灯114传动连接。第一段131的螺纹密度大于第二段132的螺纹密度，第二段132的螺纹密度大于第三段133的螺纹密度。
于一实施例中，第一段131的螺纹的密度是第二段132的螺纹的密度的两倍，第一段131的螺纹的密度是第二段132的螺纹的密度的三倍。
可以理解的，微调传动杆130的螺纹分布及密度变换可根据喷灯单元11的数量进行变化，以位于头部的固定设置的喷灯单元11为坐标原点，距离该坐标原点越远则螺纹密度越小，微调传动杆130转动过程中，离该坐标原点越远的喷灯单元11在单位时间内的位移量越大，以此实现多个喷灯单元11之间的间距大致不变，进而实现对多个功率大致相同的喷灯单元11的火焰的统一调节。
进一步的，通过调节对应不同喷灯单元11的微调传动杆130的螺纹的密度，使得一个微调传动杆130转动即可实现第二喷灯112、第三喷灯113以及第四喷灯114运动不同距离的技术目的。进而，使间隔设置的第一喷灯111、第二喷灯112、第三喷灯113以及第四喷灯114之间的间距保持大致相等，以实现同步调控，进而提升原料利用率。
于一实施例中，喷灯模组10还包括第一传动单元151及第二传动单元152。喷灯支架13与第一传动单元151连接，第二传动单元152与第一传动单元151连接。第一传动单元151用于带动喷灯单元11沿第一方向Z移动，第二传动单元152用于带动喷灯单元11沿第二方向Y移动。
于一实施例中，光纤预制棒制造设备1还包括第三传动单元153，第三传动单元153与喷灯模组10连接，以驱动喷灯单元11沿第三方向X移动。
在本实施例中，第一传动单元151、第二传动单元152以及第三传动单元153可以为包括电机及丝杠的传动结构，第一传动单元151可连接于第二传动单元152，第二传动单元152可连接于第三传动单元153。
进一步的，通过第一传动单元151、第二传动单元152以及第三传动单元153配合，实现喷灯模组10在第一方向Z、第二方向Y以及第三方向X上的位移。进而，可及时调整喷灯单元11的火焰的位置，使喷灯单元11喷出的火焰尽可能处于最佳灼烧区域内，进而提升原料利用率。且，可减少沉积初期原料反应不稳定的阶段发生的沉积，待原料反应稳定后再进行沉积，减少光纤预制棒20表面的异常情况。
于一实施例中，喷灯单元11包括第一表面1101，第一表面1101朝向预制棒连接模块12或光纤预制棒20，原料管115的出料端设于第一表面1101。
于一实施例中，喷灯单元11还包括燃料管117及助燃管118，燃料管117用于喷出燃料气体，助燃管118用于喷出助燃气体。燃料管117及助燃管118的数量均为多个，多个燃料管117环绕原料管115设置，多个助燃管118环绕原料管115设置。
于一实施例中，燃料管117的出料端位于第一表面1101，燃料管117的出料端与第一表面1101垂直。使得燃料气体喷出后燃烧过程中，减少其产生的火焰因朝向并冲击原料反应产生的火焰所造成的负面影响，减少对原料反应的干扰，使原料反应稳定进行，提升原料利用率。
于一实施例中，助燃管118包括多个内助燃管1181及多个外助燃管1182。多个内助燃管1181设于燃料管117靠近原料管115一侧，多个外助燃管1182设于燃料管远离助燃管118一侧，燃料管117夹设于内助燃管1181与外助燃管1182之间。内助燃管1181及外助燃管1182的出料端设于第一表面1101并朝向原料管115倾斜。
于一实施例中，沿第一表面1101，内助燃管1181与燃料管117之间的间距大于外助燃管1182与燃料管117之间的间距。
进一步的，内助燃管1181所排出的助燃氧气可部分参与原料的反应，提升原料的利用率。具体的，内助燃管1181所排出的助燃氧气可在原料反应火焰的中上部参与反应。
于一实施例中，喷灯单元11还包括环形的隔离管116，隔离管116环绕原料管115，隔离管116用于喷出隔离气体，隔离管116的出料端设于第一表面1101。进一步的，隔离管116靠近原料管115，可避免原料排出后向周边扩散逃逸，进而避免原料浪费，提升原料利用率。
于一实施例中，喷灯单元11还包括调节环1160，调节环1160设于隔离管116并靠近第一表面1101，以调节隔离管116排出的隔离气体的状态。
于一实施例中，喷灯单元11包括喷灯头1191、喷灯环1192以及喷灯底座1193。喷灯环1192连接喷灯头1191及喷灯底座1193，原料管115依次贯穿喷灯底座1193、喷灯环1192及喷灯头1191至第一表面1101。
在本实施例中，助燃管118、燃料管117及隔离管116均依次贯穿喷灯底座1193、喷灯环1192及喷灯头1191至第一表面1101。
于一实施例中，第一表面1101为喷灯头1191远离喷灯底座1193的表面，喷灯单元11通过喷灯底座1193与喷灯支架13连接。
于一实施例中，光纤预制棒制造设备1还包括原料管线161及蒸发罐160。原料管线161与原料管115连通用于传输原料，原料管线161远离原料管115的一端连接蒸发罐160，蒸发罐160用于储存并使所述原料挥发以进入原料管线161中。
于一实施例中，光纤预制棒制造设备1还包括多条气体管线162及流量控制器163。每条气体管线162用于传输燃料气体、助燃气体以及隔离气体中的至少一种，气体管线162与原料管线161的起始端分别与一个流量控制器163连通。燃料气体可以为甲烷（CH4），助燃气体可以为氧气（O2），隔离气体可以为稀有气体（例如氩气Ar）。
在本实施例中，原料管线161与原料管115连通，助燃管118、燃料管117及隔离管116与气体管线162连通。
于一实施例中，光纤预制棒制造设备1还可包括一壳体，该壳体内设有沉积腔，所述壳体上可开设有排气孔123。
本申请还提供一种光纤预制棒的制作方法，以八甲基环四硅氧烷为原料，应用前述的光纤预制棒制造设备1，制作疏松体光纤预制棒。
步骤S11：加热蒸发罐160，对蒸发罐160中的原料（八甲基环四硅氧烷）进行预热。
于一实施例中，蒸发罐160内温度可控制在175～230℃，蒸发罐160与喷灯单元11之间的原料管线161温度控制在180～240℃，蒸发罐160加热方式为硅油加热，原料管线161加热方式为电加热，两者外部均有保温装置。
于一实施例中，光纤预制棒制造设备1密封腔体开启排风，保持腔体内负压为-6Pa。
步骤S12 ：将光纤预制棒20的芯棒设置于套筒121，并开启旋转电机122使光纤预制棒20的芯棒开始旋转。
于一实施例中，芯棒的尺寸可以为长度3000mm、直径45~50mm；将光纤预制棒20的芯棒设置于套筒121前，可先对芯棒进行火焰抛光处理。
于一实施例中，将芯棒两端夹持，旋转转速设定为52rpm。
步骤S13：使喷灯单元11点火。
于一实施例中，点燃燃料气体，打开助燃气体，一个喷灯单元11中的气体流量可以为：燃料气体（CH4）：10L~50/min；内助燃气体（O2）：10~50L/min；外助燃气体（O2）：5~40L/min；隔绝气体（Ar）：1~10L/min；载气（Ar）：1~12L/min。
于一实施例中，燃料气体与助燃气体的总流量比范围为1/2.5至1/1.5。
于一实施例中，燃料气体包括甲烷，助燃气体包括氧气，燃料气体与助燃气体的总流量比为1：2。进一步的，通过优化燃料气体（CH4）和助燃气体（O2）总流量配比（1:2），将原料利用率由普通设备的40%~60%提高至75%~80%。
于一实施例中，所述内助燃腔排出的助燃气体的流量大于所述外助燃腔排出的助燃气体的流量。
步骤S14：向喷灯单元11通入原料气体。
于一实施例中，原料（八甲基环四硅氧烷）的流量可以为：5~40g/min，火焰开始燃烧。
于一实施例中，以稀有气体为载气，将八甲基环四硅氧烷与载气混合并经由所述原料管喷出。
步骤S15：将喷灯单元11移动至芯棒下方。
于一实施例中，初期原料燃烧不充分，不立刻开始沉积（使喷灯单元11远离芯棒），待燃烧一段时间（例如30s）后，原料燃烧稳定后将喷灯单元11移动至火焰位于较佳沉积区域。
步骤S16：移动所述喷灯模组10，调整喷灯单元11的火焰。
于一实施例中，可通过调整多个喷灯单元11之间的间距调整火焰的干涉，进而调整火焰及原料沉积。
于一实施例中，至少两个喷灯单元11之间的间距与光纤预制棒的平均厚度呈正相关。
步骤S17：持续沉积至光纤预制棒20达到目标重量。
于一实施例中，喷灯单元11以200~800mm/min的移动速度开始在芯棒表面沉积SiO2粉末，沉积过程中，喷灯单元11会随着沉积重量的增加逐步向下移动，以避免火焰之间过多的相互干涉，以提升原料利用率。
于一实施例中，沉积初期，每两个喷灯单元11间距设置为140mm，随着沉积时间增加，喷灯之间的距离每次增加10mm距离，如表1所示，沉积5小时后，每两个喷灯单元11之间的距离为220mm保持不变。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
步骤S18：依次关闭原料气体供应及燃料气体供应，去下光纤预制棒并进行冷却及烧结处理。
于一实施例中，当沉积距预设目标重量还差0.5kg时，原料流量逐渐降低，直至流量降为零。随后，1分钟后关闭火焰，停止沉积。旋转电机122继续旋转3分钟后停止旋转，用于降低粉末棒表面温度。
于一实施例中，待继续冷却10分钟后，将疏松体粉末棒从设备上卸下进行下一步烧结处理。
实施例1
使用直径为45mm，总长度为3000mm的芯棒进行沉积试验。设定旋转转速50rpm，喷灯单元11平行方向移动速度600mm/min。单喷灯气体流量：燃料CH4：30L/min；内助燃O2：30L/min；外助燃O2：30L/min；隔绝气体Ar：9L/min；载气Ar：9L/min；原料D4：18g/min。
如图6及图7所示，沉积5.5h后，单个喷灯单元11原料利用率基本达到80%，沉积速率在4h后达到10g/min，最大原材料利用率可达90%，最大沉积速率可达14g/min。
上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (21)

1.一种光纤预制棒制造设备，包括预制棒连接模块及喷灯模组，所述预制棒连接模块用于连接光纤预制棒的芯棒以进行加工，所述喷灯模组用于在所述芯棒表面沉积含硅材料以制备光纤预制棒，其特征在于，所述喷灯模组所喷出的原料包括八甲基环四硅氧烷，所述喷灯模组包括：
喷灯支架；
喷灯单元，与所述喷灯支架连接，所述喷灯单元的数量为至少四个，至少四个所述喷灯单元间隔设置，一个所述喷灯单元与所述喷灯支架固定连接，其他所述喷灯单元与所述喷灯支架可活动地连接，每个所述喷灯单元包括原料管，所述原料管用于排出原料，所述喷灯单元包括第一喷灯、第二喷灯、第三喷灯及第四喷灯，所述第二喷灯设于所述第一喷灯一侧，所述第三喷灯设于所述第二喷灯远离所述第一喷灯一侧，所述第四喷灯设于所述第三喷灯远离所述第二喷灯一侧，所述第一喷灯与所述喷灯支架固定连接，所述第二喷灯、所述第三喷灯以及所述第四喷灯分别与所述喷灯支架可活动地连接；
微调驱动单元，与所述喷灯支架连接，所述第三喷灯设于所述第四喷灯远离所述微调驱动单元一侧；
微调传动杆，与多个所述喷灯单元连接，并经由所述微调驱动单元驱动以调节至少四个所述喷灯单元之间的距离，所述微调传动杆表面设有螺纹，所述喷灯单元通过所述螺纹与所述微调传动杆传动连接，以使所述微调传动杆通过转动驱使所述喷灯单元相较于所述喷灯底座移动，所述微调传动杆至少包括连续的第一段、第二段以及第三段，所述第一段与所述第二喷灯传动连接、所述第二段与所述第三喷灯传动连接，所述第三段与所述第四喷灯传动连接，所述第一段的螺纹密度大于所述第二段的螺纹密度，所述第二段的螺纹密度大于所述第三段的螺纹密度。
2.如权利要求1所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述第一段的螺纹的密度是所述第二段的螺纹的密度的两倍，所述第一段的螺纹的密度是所述第二段的螺纹的密度的三倍。
3.如权利要求1所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述喷灯模组还包括第一传动单元及第二传动单元，所述喷灯支架与所述第一传动单元连接，所述第二传动单元与所述第一传动单元连接，所述第一传动单元用于带动所述喷灯单元沿第一方向移动，所述第二传动单元用于带动所述喷灯单元沿第二方向移动。
4.如权利要求3所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述光纤预制棒制造设备还包括第三传动单元，所述第三传动单元与所述喷灯模组连接，以驱动所述喷灯单元沿第三方向移动。
5.如权利要求1所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述喷灯单元包括第一表面，所述第一表面朝向所述预制棒连接模块或所述光纤预制棒，所述原料管的出料端设于所述第一表面。
6.如权利要求5所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述喷灯单元还包括燃料管及助燃管，所述燃料管用于喷出燃料气体，所述助燃管用于喷出助燃气体，所述燃料管及所述助燃管的数量均为多个，多个所述燃料管环绕所述原料管设置，多个所述助燃管环绕所述原料管设置。
7.如权利要求6所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述燃料管的出料端位于所述第一表面，所述燃料管的出料端与所述第一表面垂直。
8.如权利要求6所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述助燃管包括多个内助燃管及多个外助燃管，多个所述内助燃管设于所述燃料管靠近所述原料管一侧，多个所述外助燃管设于燃料管远离所述助燃管一侧，所述内助燃管及所述外助燃管的出料端设于所述第一表面并朝向所述原料管倾斜。
9.如权利要求8所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，沿所述第一表面，所述内助燃管与所述燃料管之间的间距大于所述外助燃管与所述燃料管之间的间距。
10.如权利要求5所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述喷灯单元还包括环形隔离管，所述隔离管环绕所述原料管，所述隔离管用于喷出隔离气体，所述隔离管的出料端设于所述第一表面。
11.如权利要求10所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述喷灯单元还包括调节环，所述调节环设于所述隔离管并靠近所述第一表面，以调节所述隔离管排出的隔离气体的状态。
12.如权利要求5所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述喷灯单元包括喷灯头、喷灯环以及喷灯底座，所述喷灯环连接所述喷灯头及所述喷灯底座，所述原料管依次贯穿所述喷灯底座、所述喷灯环及所述喷灯头至所述第一表面。
13.如权利要求12所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述第一表面为所述喷灯头远离所述喷灯底座的表面，所述喷灯单元通过所述喷灯底座与所述喷灯支架连接。
14.如权利要求5所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述光纤预制棒制造设备还包括原料管线及蒸发罐，所述原料管线与所述原料管连通用于传输原料，所述原料管线远离所述原料管一端连接所述蒸发罐，所述蒸发罐用于储存并使所述原料挥发以进入所述原料管线中。
15.如权利要求14所述的光纤预制棒制造设备，其特征在于，所述光纤预制棒制造设备还包括多条气体管线及流量控制器，每条所述气体管线用于传输燃料气体、助燃气体以及隔离气体中的至少一种，所述气体管线与所述原料管线的起始端分别与一个所述流量控制器连通。
16.一种光纤预制棒的制作方法，其特征在于，以八甲基环四硅氧烷为原料，应用如权利要求1至15任意一项所述的光纤预制棒制造设备，制作疏松体光纤预制棒。
17.如权利要求16所述的光纤预制棒的制作方法，其特征在于，以稀有气体为载气，将八甲基环四硅氧烷与载气混合并经由所述原料管喷出。
18.如权利要求16所述的光纤预制棒的制作方法，其特征在于，至少两个所述喷灯单元之间的间距与光纤预制棒的平均厚度呈正相关。
19.一种光纤预制棒的制作方法，其特征在于，以八甲基环四硅氧烷为原料，应用如权利要求8或9所述的光纤预制棒制造设备，制作疏松体光纤预制棒，烧制过程中，燃料气体与助燃气体的总流量比范围为1/2.5至1/1.5。
20.如权利要求19所述的光纤预制棒的制作方法，其特征在于，燃料气体包括甲烷，助燃气体包括氧气，燃料气体与助燃气体的总流量比为1：2。
21.如权利要求19所述的光纤预制棒的制作方法，其特征在于，所述内助燃腔排出的助燃气体的流量大于所述外助燃腔排出的助燃气体的流量。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115159834A (zh) * 2022-08-15 2022-10-11 杨岁达 一种光纤预制棒的mcvd制备设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002167228A (ja) * 2000-09-21 2002-06-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバプリフォームの製造方法
CN102741183A (zh) * 2010-03-03 2012-10-17 株式会社藤仓 石英多孔质体的制造方法、光纤母材的制造方法、石英多孔质体及光纤母材
CN103570239A (zh) * 2012-07-20 2014-02-12 富通集团有限公司 光纤预制棒的制备装置及方法
CN106904822A (zh) * 2017-02-24 2017-06-30 天津富通集团有限公司 光纤预制棒的制造方法
CN108017271A (zh) * 2017-12-29 2018-05-11 江苏通鼎光棒有限公司 Ovd带状喷灯装置和ovd制棒系统及其使用方法
CN108558197A (zh) * 2018-05-25 2018-09-21 成都富通光通信技术有限公司 一种制备松散体的多喷灯纵向沉积方法
CN109678337A (zh) * 2019-02-20 2019-04-26 无锡市凯灵电子有限公司 一种生产光纤预制棒的喷灯机构
CN112441736A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 中天科技精密材料有限公司 光纤预制棒及其制备方法、等离子沉积设备

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002167228A (ja) * 2000-09-21 2002-06-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバプリフォームの製造方法
CN102741183A (zh) * 2010-03-03 2012-10-17 株式会社藤仓 石英多孔质体的制造方法、光纤母材的制造方法、石英多孔质体及光纤母材
CN103570239A (zh) * 2012-07-20 2014-02-12 富通集团有限公司 光纤预制棒的制备装置及方法
CN106904822A (zh) * 2017-02-24 2017-06-30 天津富通集团有限公司 光纤预制棒的制造方法
CN109928612A (zh) * 2017-02-24 2019-06-25 天津富通集团有限公司 一种光纤预制棒的制造方法
CN108017271A (zh) * 2017-12-29 2018-05-11 江苏通鼎光棒有限公司 Ovd带状喷灯装置和ovd制棒系统及其使用方法
CN108558197A (zh) * 2018-05-25 2018-09-21 成都富通光通信技术有限公司 一种制备松散体的多喷灯纵向沉积方法
CN109678337A (zh) * 2019-02-20 2019-04-26 无锡市凯灵电子有限公司 一种生产光纤预制棒的喷灯机构
CN112441736A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 中天科技精密材料有限公司 光纤预制棒及其制备方法、等离子沉积设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115159834A (zh) * 2022-08-15 2022-10-11 杨岁达 一种光纤预制棒的mcvd制备设备
CN115159834B (zh) * 2022-08-15 2024-03-22 杨岁达 一种光纤预制棒的mcvd制备设备

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