[发明专利]一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制备方法，利用VAD工艺制备光纤芯棒，使外包层疏松体致密后，对芯棒进行脱羟处理、掺氟处理和玻璃化处理，之后将光纤芯棒插入纯石英小套管内并将其熔缩到一起，得到合成芯棒，再将合成芯棒插入纯石英大套管中，组合成大尺寸低损耗的光纤预制棒；本发明制备得到的光纤预制棒的直径可达212mm，单根预制棒拉纤长度可达到2950km，光纤在1310nm波长处的衰减≤0.307dB/km，在1383nm波长处的衰减系数≤0.272dB/km，在1550nm波长处的衰减系数≤0.184dB/km。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制备方法，属于光纤预制棒制备技术领域。

背景技术

VAD工艺(气相轴向沉积法)常用于大规模光纤预制棒芯棒的生产，在VAD工艺制备的芯棒基础上制备大尺寸的光纤预制棒，通常采用套管法在芯棒外制造外包层，但是目前的石英套管的羟基含量和金属杂质含量均较高，以其作为生产光纤预制棒的外包层时，羟基和金属杂质进入芯棒芯层会增大光纤损耗。因此，要制备大尺寸低损耗的光纤预制棒，不仅要求芯层与靠近芯层一定厚度内的包层内羟基含量很低，以减少氢损，还要求芯棒能够有效阻挡石英套管的羟基和金属杂质进入芯层，以最终减少光纤损耗，大大提高光纤的传输质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中以VAD工艺制备芯棒，以套管法在芯棒外制造外包层得到的大尺寸光纤预制棒损耗大的技术问题，提供一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制备方法。

一种大尺寸低损耗的光纤预制棒的制备方法，步骤如下：

利用VAD工艺制备光纤芯棒，通过沉积喷灯将外包层疏松体的表面温度达到1000～1100℃，使外包层疏松体的密度大于0.85g/cm³，然后在烧结炉中对芯棒进行脱羟处理、掺氟处理和玻璃化处理，得到光纤芯棒；所述光纤芯棒内到外依次是芯层和内包层，光纤芯棒的直径b与芯层直径a的比值b/a为3.0～5.0；其中，脱羟处理时，烧结炉内通入惰性气体和氯气，使烧结炉以9～12℃/min的升温速率升到900～1050℃，保温4～5h；掺氟处理时，烧结炉内通入含氟气体和惰性气体，使烧结炉以5～8℃/min的升温速率升到1100～1250℃，保温1～2h；玻璃化处理时，烧结炉内只通入惰性气体，然后使烧结炉以8～12℃/min的升温速率升到1450～1650℃，保温5～6h；

将一段或多段光纤芯棒插入纯石英小套管内，先用含氟气体将芯棒外表面和小套管内表面进行化学刻蚀，然后将其熔缩到一起，得到合成芯棒，合成芯棒的直径c与芯层直径a的比值c/a为7.0～9.0；

将合成芯棒表面用酸性溶液腐蚀，然后将腐蚀后的合成芯棒清洗干燥，将合成芯棒插入纯石英大套管中，组合成大尺寸低损耗的光纤预制棒。

优选地，脱羟处理和掺氟处理时，烧结炉内的合成芯棒以3～8rpm的速度自转；玻璃化处理时，烧结炉内的合成芯棒以9～15rpm的速度自转。

优选地，所述脱羟处理的氯气流量为900～1100mL/min，惰性气体流量为20～40L/min；所述的含氟气体为SF₆、SiF₄、CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₂F₂Cl₂、SOF₂中的一种或两种以上的组合，掺氟处理通入的含氟气体与惰性气体流量的比值为3:1～5:1，其中惰性气体流量为20～40L/min；玻璃化处理的惰性气体流量为30～50L/min。

优选地，所述芯层为掺入B₂O₃的二氧化硅玻璃层，芯层的相对折射率Δn_i为0.35％～0.45％。