购买制造光纤坯棒的几种方法请拨400-880-1981

制造光纤坯棒的几种方法

时间:2011-11-09来源:辉鹏网络 作者:xiaowu 点击:
内容提要: 制造光纤坯棒的几种方法
  

   1.化学汽相沉积法chemical vapor-phase deposition (CVD)

  用高温汽相氧化反应获得固相沉积物的工艺。原广泛用于半导体工业,是一种在半导体器件产生二氧化硅保护膜的加工方法,其原理是易氧化的SiH4与被惰性气体高度稀释的氧化剂相互作用。由于反应在相当低的温度下进行,氧化反应只有加热的基体表面发生并且二氧化硅均匀沉积在基体上。同样原理用于制造光纤坯棒。基体是一根加热的石英管的内表面,在其上沉积各种组份的玻璃状膜,达到足够厚度后再把管子缩成棒。沉积层有几种,一种是以G4H4为掺杂剂,经过氧化反应产生GeO2掺杂到SiO2中去从而提高玻璃的折光率而成为芯材,石英管作为皮层;另一种是先沉积低折光率的硼硅酸盐玻璃作为皮层,再沉积纯SiO2玻璃作为芯材。CVD法的特点是,由于利用了形成玻璃元素的气体化合物,纯度高;反应在管内进行,污染少;并且对环境要求不必很严格;可以制成低损耗光纤。缺点是,由于反应浓度和温度均低,反应仅发生在管壁附近,所以反应速度很慢;应用氢化物作反应剂,易燃烧不安全;并且反应生成的玻璃材料中OH离子浓度较高,造成光纤大的OH离子吸收。为此,在这基础上发展了MCVD、PCVD等工艺。

  2.改良的化学汽相学积法modified chemical vapor de-position (MCVD)

  又称“内部加热氧化法”。在化学汽相学积法基础上发展的一种制造光纤维坯棒的方法。与CVD不同,它的起始反应物是在一根旋转的石英管内加热,温度、浓度等条件促使大部份的反应以同质反应进行,即包含一个相的反应。汽相物质在灼热区反应后生成颗粒状材料落向下方远离灼热区的管壁处,灼热区沿管子长度连续地、周期地往返移动,从而形成一层层颗粒层,同时颗粒层又成为透明的玻璃层,最后再烧缩成所需的高度透明的玻璃质坯棒。由于反应剂浓度和温度的提高,同质反应和异质反应同时进行,所以MCVD法的沉积速度比 CVD法提高了100倍。高的反应温度允许使用卤化物作反应剂,因而消除了高浓度的OH离子。由于玻璃形成无元素的卤化物的挥发性比杂质元素的卤化物高,蒸气压差几个数量级,因此原料纯度极高;并且在管内密封条件下污染亦少,可制得损耗极低的光纤。沉积过程中调节每层掺杂剂浓度可得到所需的任意折射率分布的坯棒。MCVD 的工作原理如图所示。

  3.等离子体CVD法plasma chemical vapour-phase deposition (PCVD)

  又称“内等离子氧化法”、“侧面横向火焰水解法”。用微波等离子体使石英基管内气态卤化物原料氧化生成玻璃沉积膜层制造光纤坯棒的过程。等离子体是由装在石英管外可快速移动的环形微波腔发生的,这种微波等离体发生器的功率一般为 1000W 左右,频率2.45GHz,发生的等离子体属于非等温等离子体,即等离子体内电子温度高于离子温度和气体温度。因而气态原料的氧化反应可在低温(500℃)进行,但反应沉积的玻璃内氯含量较高。为避免氯气导致沉积层开裂和剥落,在石英管外还套一管式加热炉,使反应沉积在1000℃以上进行。PCVD法的特点是在管壁处进行异相反应并直接在管壁上形成一层极薄而且均匀的玻璃膜层;为了提高同一膜层内玻璃成分的均匀性,等离了发生器以8cm/s的速度快速移动;调节形成每一层玻璃膜时气态原料的组成,就可形成设计要求的折射率分布的坯棒;每一坯棒的形成一般要沉积2000层玻璃膜,因而折射率分布比较理想。另外沉积效率高亦是PCVD法的优点。

  4. PCVD制纤过程

  PCVD工艺是全世界生产预制棒和光纤四大工艺之一,能够生产国际标准的各种光纤。沉积后的下一步就是把沉积管熔缩成实心棒。由沿管子方向往返移动的石墨电阻炉对不断旋转的管子加热至大约2,200℃,在表面张力的作用下,分阶段将沉积好的石英管熔缩成一根实心棒(预制棒)。为获得光纤芯层与包层材料的适当比例,将熔缩后的石英棒套入一根截面积经过精心挑选的管子中,这样装配后即可进行拉丝。套棒被安装在拉丝塔的顶部,下端缓缓置入约2,100℃高温的炉中。此端熔化后被拉成所需包层直径的光纤(通常为125?m),并进行在线双层涂覆和紫外固化。拉出的光纤要经过各种测试,以确定光纤的几何、光学和机械性能。

  5.什么是外汽相沉积法outside vapor-phase deposition (OVD)

  在靶棒外表面用汽相沉积技术制造光纤坯棒的方法。这种方法的工作过程如下,供料系统把一定组成的气态原料通到高温火焰中,原料经水解反应产生的玻璃微珠喷涂到一根旋转的靶棒表面,当燃烧器平行靶棒轴移动一个行程后,整个靶棒表面就粘附一层均匀的玻璃微珠层,燃烧器不断地往复移动,同时不断改变每一层玻璃微珠的供料组成,就能形成横断面具有折射率分布的玻璃微珠堆积成的圆柱体,冷却后由于靶棒与玻璃柱体的热膨胀的不同可顺利抽出靶棒,再经脱水和透明化,就可制成各种优质光纤用的坯棒。OVD法的优点是多孔玻璃空心柱体脱水比较容易、透明化温度较低,掺入的GeO、P2O5等组份的挥发较少以及容易制造大尺寸坯棒。

  6.什么是汽相轴向沉积法vapour-phase axial deposition method (VAD)

  又称“纵向火焰水解法”。气化的原料进入火焰中水解形成的超细玻璃粉堆积在作为靶子的种棒的端面上,形成轴向生长的光纤坯棒的方法。本方法所用的种棒一般是石英玻璃棒。用VAD法制备光纤坯棒可分四个阶段:多孔坯棒的制造、脱水和透明化过程、拔细和加外附管。前两个阶段是利用附图所示装置连续进行。拔细是把前阶段做成的直径为 25mm的棒拉成直径为 10mm 的棒。加外附管是用来调节芯和包层的相对尺寸,外附管是石英管,这后两个步骤是在玻璃车床上进行的。用VAD法制造进行光纤坯棒时,不同于与其他工艺方法,关键问题是折射率分布的形成、脱水技术、沉积燃烧器的结构以及掺氟途径。VAD法的优点:(1)不受底管尺寸的限制,因而便于制造大尺寸坯棒,产量高成本低;(2)有一个脱水过程,可使材料内OH根含量降得很低;(3)可用SiHCl3作原料,与SiCl4相比价格便宜并且容易沉积。VAD 工艺虽然步骤较多、装置复杂、控制难度较大,但它已用于大规模生产各种优质光纤和制造各种特殊结构的光纤。

  7.什么是等离子体plasma

  一种电离状态的导电气体。气态原子中在最外层运动的电子在外力作用,如加热或在电场中受到高速粒子的冲击下脱离自己的轨道成为自由电子,中性的原子成了带正电的离子。这种由自由电子、阳离子及中性原子核子组成的集合体内,正电量的总数与负电量的总数相等,因而称为等离子体。温度高达几百万摄氏度的称高温等离子体。几万摄氏度的称低温等离子体。低温等离子体又分为冷等离子体和热等离子体两种。在石英基玻璃及光纤的制造中所采用的微波等离子体属于冷等离子体,而高频感应等离子体则属于热等离子体。

  8.什么是衬管support tube ,substrate tube, cladding tube

  MCVD和PCVD工艺中进行气相化学反应提供空间并为反应产物提供沉积表面的圆柱状管子。最终它又成为光纤的一个组成部份——外包层。一般是精炼的天然水晶制成的熔融石英管;为了制备高强度和抗氢诱导损耗的光纤也采用合成的高纯石英玻璃管,特殊场合则使用硼硅酸盐玻璃或氟硅酸盐玻璃管。衬管具有以下特点:①尺寸精度高、外径和壁厚沿长度均匀一致、椭圆度小、平直不翘曲和扭曲;②内在质量好、杂质含量低、OH根浓度低、气泡小而少,无波纹和结石。衬管在使用前经过严格清洗,然后安装在车床上。经过平直度的严格校正。在沉积开始前还需进行火抛光以提高内上表面光滑均匀度和收缩存在气泡。衬管是制造光纤的主要有原材料,关系到光纤的几何参数、机械强度、光学性能和传输特性。

  9.什么是预制棒perform

  径向折射率分布符合光纤设计要求的玻璃棒。主要指用各种气相沉积技术制成的石英基玻璃棒,有时也指用烧铸法和分子填充法等其他方法制成的具有芯和包层的其他方法制成的具有芯和包层结构的其他种类的玻璃棒。预制棒是制造光纤的原材料,它决定了光纤的质量,因此要求尺寸精确、化学成份分布严格和低的微裂纹密度等特性。

  10. 拉丝塔是怎样构成的

  拉丝塔是进行光纤拉制的整套装置。其主体可分为玻璃馈料段、热源部份、涂敷段、拉丝段和支撑框架等部份,一般采用垂直方向由上向下的拉丝线路,形状像塔故称拉丝塔。除了塔形主体外,现代化拉线装置还配备许多部件,形成整个拉丝系统,其中必不可少的是位于热源下方的纤维直径实时测量仪和附加的反馈控制器件。以热源为中心,有供电系统、测温仪和控制器、惰性气体净化系统和流量控制器。涂敷段有涂敷器和固化炉、涂层同心度监测仪和涂层纤维外测量仪。拉丝段由牵引机构、收线机构和两者之间调节绕线张力的储丝器,各个拉丝机构的运转速度的调节、控制和显示及其他主要工艺参数的记录组成了一个完整的拉丝控制操作箱。此外,为了提高拉丝速度,热源段与涂敷段之间还加有一段冷却段,冷却段和坯棒馈送段还附属有局部净化器。整个拉丝塔安置在超净环境中。现代拉丝塔是一个高近20m、占地100~200 m的多功能的庞大拉丝系统。


常用光缆快速导航: 4芯光缆价格6芯光缆价格8芯光缆价格12芯光缆价格18芯光缆价格24芯光缆价格32芯光缆价格36芯光缆价格48芯光缆价格72芯光缆价格


销售热线
------分隔线----------------------------
收缩