[发明专利]一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法，涉及的是一种使用低水峰芯棒和低水峰套管制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法。合成后的芯棒可以具有复杂的折射率剖面。该技术可以在融缩套管使其和芯棒合成为一体的过程中，避免空气中的水分和杂质污染界面及渗透到芯棒中去。

背景技术                     

光纤的制造过程通常包括3个步骤。第一步是芯棒制造。芯棒通常由芯层和内包层两部分组成。芯棒的制造方法主要有轴向气相沉积法（VAD）、改进的化学气相沉积法（MCVD）、等离子体化学气相沉积法（PCVD）和管外气相沉积法(OVD)。第二步是在芯棒外加上外包层。第三步是拉丝制造光纤。

加外包层的主要技术有套管融缩法（RIT）、套管拉丝法（RIC ）以及外包沉积法。套管融缩法是将芯棒插入一个套管，在高温下融缩套管使其和芯棒成为一体而制成实心预制棒；套管拉丝法也是将芯棒插入套管，但套管融缩的过程是在拉丝过程中完成的；沉积法是用soot法，等离子喷涂法（APVD）， 等离子外部沉积（POD）等技术将外包加在芯棒外面而制成实心预制棒。为了控制光纤制造的成本，外包层材料中的杂质含量（特别是水分含量）通常都比芯棒高，外包层的各种物理和化学性能也不如芯棒。不仅如此，外包沉积通常是在高温下进行，它可能对芯棒的质量会造成不良影响。为了消除外包材料和外包沉积过程对光纤质量的影响，光纤中的内包层的厚度通常不能小于应用波长的10倍。为了满足这一要求，在通信用单模光纤的芯棒的设计中，内包层的外径和芯层的外径比（包芯比）通常不能小于4。

在芯棒制造工艺中，VAD方法因具有原料纯度要求较低，沉积速率高，脱水效果好，可连续制造大尺寸预制棒以及折射率剖面中心不存在凹陷等优势得到广泛应用。但是由于在去羟基和烧结过程中，掺入内包层中的氟元素极易渗透到芯层或在高温下蒸发并被干燥气体（CL₂和He）携带走，在传统的VAD工艺生产的芯棒中，凹陷折射率差通常无法达到-0.003（约-0.2%*n_SiO2）。所以使用传统的VAD工艺实现复杂的折射率剖面（例如凹凸交替的内包层）的难度是非常大的。 这一缺陷局限了传统的VAD工艺只能生产G652，G657A1/G657A2 等折射率剖面较简单且不需较深凹陷折射率的单模光纤。

 

发明内容

本发明目的是针对上述VAD工艺不足之处，提供一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法，是一种使用VAD或OVD制造的芯棒和 MCVD，PCVD或POD制造的套管制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法。采用本发明方法制造的光纤预制棒由3个部分组成：芯层棒，内包层套管和外包层。这3个部分是由3种不同的生产工艺制造的。采用本发明生产流程制作的预制棒可以生产出光学包层折射率特别低的光纤，这类光纤具有超低水峰传输的能力，适合于长距离传输应用。

一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法是采取以下技术方案实现：

一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置包括芯棒组件、套管组件、高温热源、卡盘、旋转接头、外部供气管道和压力控制管。

所述的芯棒组件由芯层棒和芯棒空心柄熔融对接制成，在芯棒空心柄靠近芯层棒的一端需要钻有若干个通气孔。所述的套管组件由内包层套管和套管空心柄熔融对接制成，内包层套管的内径须比芯层棒的外径大至少0.3 毫米。套管组件的内包层套管套装在芯棒组件的芯层棒外部，装配后内包层套管和芯层棒的间隙为 0.15 ~ 5 毫米。

芯棒组件的芯棒空心柄、套管空心柄分别装夹在玻璃车床的两个卡盘中，芯棒空心柄外端通过旋转接头和外部供气管道相连。各种所需的气体通过外部供气管道输入，这些气体包括（但不限于）吹扫气体、干燥气体和刻蚀气体。吹扫气体采用纯化的N₂，O₂或He等，干燥气体采用Cl₂。刻蚀气体采用CF₄、C₂F₆ 或SF₆等。外部供气管道上装有压力控制管和连接于洗涤塔（注：洗涤塔是用于处理废气的装置）。套管空心柄的外端和洗涤塔连接，并用于控制内包层套管和芯层棒间隙的气压。 套管组件中内包层套管的外端需和芯棒空心柄气密连接，连接位置需在芯棒空心柄的通气孔的外侧，从而确保外部供气管道和内包层套管与芯层棒之间的间隙相连通。气密连接的方法可以采用机械密封，或高温熔融密封。本发明采取了高温熔融密封的方法。