[发明专利]一种光纤预制棒的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种光纤预制棒的制备方法，尤其涉及外沉积(OVD)工艺通过降低光纤预制棒中羟基含量从而制造出低水峰光纤的光纤预制棒的制备方法。 

二、背景技术

常规单模光纤(G.652B)在1360～1460nm波长范围内的传输损耗较高，影响了光通信系统在该波段的应用，其原因是羟基(0H)基团系列谐波振动吸收造成该波段内损耗增大。由于1383nm左右为OH主要振动吸收峰，习惯上将1383±3nm吸收峰称为水峰。ITU-T规定，G652C规范要求在光纤经过氢损之后，其1383±3nm的最大衰减系数必须小于或等于1310nm规定的衰减系数，一般称这种光纤为“低水峰光纤”。 

石英光纤的制造方法都经过光纤预制棒的制备，然后在拉丝设备中拉丝成预定尺寸和要求的光纤。光纤预制棒的制造方法主要有四种：外部气相沉积法(OVD)、轴向气相沉积法(VAD)、改良的化学气相沉积法(MCVD)、以及等离子体化学气相沉积法(PCVD)。 

对于外部气相沉积法(OVD)和轴向气相沉积法(VAD)沉积工艺制造光纤预制棒，都将SiCl₄和GeCl₄在氢氧焰热源的作用下发生水解，生成粉末颗粒体(Soot)，沉积在靶棒上。由于氢氧焰燃烧产生大量水(包括化学形式的羟基和物理吸附的水分子)，在含有氯气和氦气的气氛中进行脱水和烧结。OVD和VAD制造低水峰光纤的专利已有报道，如在美国专利文献US6131415中描述，将外包后形成的沉积的粉末(Soot)预制棒放在烧结炉中，在1200℃条件下通入氯气和氦气的混合气体进行脱水，使预制棒中的羟基质量含量低于0.8ppb，从而制造出低水峰光纤。 

对于管内法(PCVD和MCVD)沉积工艺制造光纤预制棒，由于原材料卤化物中的含氢杂质与羟基杂质，载流气体的水汽，以及沉积用的石英基管管壁中羟基向内部扩散，同事预制棒熔缩工艺采用的氢氧焰产生的水分子也向管内扩散，使得羟基含量较高。为了制造出低水峰光纤，光纤制造商通过提高原材料纯度(低 OH含量的石英玻璃基管与套管)、纯化载气及各种参与反应气体所含有的水分，并提高管内法的系统密闭性能，利用感应炉塌缩成棒技术等方法，来降低预制棒中的羟基含量，制造出低水峰光纤。US5692087将MCVD车床改造成无氢火焰车床，即采用等离子体火焰进行预制棒的沉积与塌缩，避免了氢氧焰产生的水分子向管内的扩散，同时在塌缩工艺中通入CCl₄与O₂的混合气体，脱去芯层内部的部分羟基，该发明专利制造的单模光纤在1383nm处的羟基峰损耗低于0.40dB/km，拉丝光纤长度仅0.7km，而且没有提及氢老化试验后光纤衰减的变化量。 

传统的OVD工艺的沉积与脱水烧结都是分开完成，即先沉积疏松体，再脱水烧结成玻璃体。这种分开完成的工艺要较管内法一次沉积烧结成棒的工艺在消除内部水分方面更有优势；但其生成的石英棒内有羟基含量，抗氢损能力较差，氢老化后1383nm衰减系数增加量大于0.005dB/km。 

三、发明内容

本发明的目的是提供一种克服了传统OVD法制造光纤预制棒的缺陷，可以大幅度提高合格率，提高光纤的抗氢老化性能的光纤预制棒的制备方法，该方法利用现有的OVD外沉积设备，采用管外沉积法制造出低水峰光纤，并可打通扩展波段(1360—1460nm)的通信窗口，提高单模光纤的通信容量，降低系统成本。 

本发明的技术内容为，一种光纤预制棒的制备方法，包括如下步骤：(1)、将特制的低羟基的高纯石英棒放入一容器内，然后通入含氘气体进行氘氢置换反应，同时氘原子占据石英玻璃中的非桥氧悬键，减少了石英棒内羟基扩散的几率； 

(2)、用等离子火焰对一根低羟基的高纯石英棒外表面进行蚀洗，降低甚至消除石英棒棒外表面的羟基含量，并形成清洁、平滑的外表面；蚀洗为等离子蚀洗，蚀洗厚度为0.5～1.5mm； 

(3)、将含有SiCl₄、GeCl₄的混合气体按照预定比例和流量通入氢氧喷灯，发生火焰水解反应，生成SiO₂和GeO₂的反应物，沉积在高纯石英棒表面；如此来回沉积一定层数，直至形成一定厚度的疏松体芯层；关闭GeCl₄流量，只剩SiCl₄参与反应，来回沉积一定层数，直至形成具有一定厚度的仅有SiO₂的疏松体包层；