光纖與光纜技術(shù).ppt

1、第四章 光纖制造工藝,第一節(jié) 工藝方法的分類 第二節(jié) 氣相沉積工藝 第三節(jié) 非氣相技術(shù),一、概述 1、光纖性能的影響因素：材料組成、結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(折 射率分布)和制造工藝,第一節(jié) 工藝方法的分類,2、光纖制造工藝要求 (1)光纖的質(zhì)量在很大程度上取決于原材料的純度，用作原 料的化學(xué)試劑需嚴(yán)格提純，其金屬雜質(zhì)含量應(yīng)小于幾 個(gè)ppb，含氫化合物的含量應(yīng)小于1ppm，參與反應(yīng)的 氧氣和其他氣體的純度應(yīng)為6個(gè)9（99.9999）以上,ppb是表示液體濃度的一種單位符號。一般讀作十億分之一，即10的-9次方的代表符號。類似的還有ppm，ppt等，分別是-6次和-12次,2)光纖制造應(yīng)在凈化恒溫的環(huán)境中

2、進(jìn)行，光纖預(yù)制棒、 拉絲、測量等工序均應(yīng)在10000級以上潔凈度的凈化 車間中進(jìn)行。在光纖拉絲爐光纖成形部位應(yīng)達(dá)100級 以上。光纖預(yù)制棒的沉積區(qū)應(yīng)在密封環(huán)境中進(jìn)行。光 纖制造設(shè)備上所有氣體管道在工作間歇期間，均應(yīng)充 氮?dú)獗Ｗo(hù)，避免空氣中潮氣進(jìn)入管道，影響光纖性能。 (3)光纖質(zhì)量的穩(wěn)定取決于加工工藝參數(shù)的穩(wěn)定。光纖的 制備不僅需要一整套精密的生產(chǎn)設(shè)備和控制系統(tǒng)，尤 其重要的是要長期保持加工工藝參數(shù)的穩(wěn)定，必須配 備一整套的用來檢測和校正光纖加工設(shè)備各部件的運(yùn) 行參數(shù)的設(shè)施和裝置,潔凈度指潔凈空氣中空氣含塵（包括微生物）量多少的程度,通信光纖大都采用石英玻璃為基礎(chǔ)材料，通過氣相沉積 方法向基礎(chǔ)

3、材料摻雜(Ge、F)來改變折射率分布結(jié)構(gòu)； 由于石英玻璃的優(yōu)異性能與氣相沉積法能夠精確地調(diào)整 折射率分布結(jié)構(gòu)，所以目前多采用石英玻璃與氣相沉積 法制造通信光纖,3、工藝方法 一步法：預(yù)制棒的芯/包層都是由氣相沉積工藝完成 二步法：氣相沉積芯棒技術(shù)+外包技術(shù)(大尺寸的預(yù)制棒 可降低成本、提高生產(chǎn)效率,4、工藝分類方法 (1)氣相沉積技術(shù) 芯棒：外部化學(xué)氣相沉積法(OVD) 軸向化學(xué)氣相沉積法(VAD) 改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD) 等離子化學(xué)氣相沉積法(PCVD,美國康寧公司在1974年開發(fā)成功，1980年全面投入使用,美國阿爾卡特公司在1974年開發(fā)，又稱管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法,日本NTT公司

4、在1977年開發(fā),荷蘭菲利浦公司開發(fā),外包層：套管法 粉末法 等離子噴涂法,2)非氣相沉積技術(shù)：界面凝膠 機(jī)械擠壓法 管束拉絲法 溶膠-凝膠 打孔拉絲法,第二節(jié) 氣相沉積工藝,一、芯棒技術(shù) 1、原理：將液態(tài)的SiCl4和GeCl4等鹵化物氣體，在一定條 件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成摻雜的高純石英玻璃。 可嚴(yán)格控制金屬離子,2、工藝流程,3SiO2光纖原料試劑與制備 制備SiO2石英系光纖的主要原料多數(shù)采用一些高純度的液態(tài)鹵化物化學(xué)試劑，如四氯化硅（SiCl4）、四氯化鍺（GeCl4）、三氯氧磷（POCl3）、 三氯化硼（BCl3）、 三氯化鋁（AlCl3）、溴化硼（BBr3）、氣態(tài)的六氟化硫（SF6

5、）、四氟化二碳(C2F4)等。這些液態(tài)試劑在常溫下呈無色的透明液體，有刺鼻氣味，易水解，在潮濕空氣中強(qiáng)烈發(fā)煙，同時(shí)放出熱量，屬放熱反應(yīng),以SiCl4為例，它的水解化學(xué)反應(yīng)式如下,SiCl4+2H2O 4HCl+SiO2,SiCl4+4H2O H4SiO4(硅酸) +4HCl,SiCl4是制備光纖的主要材料，占光纖成分總量的8595,Si + 2Cl2 SiCl4,控制氯氣的注量：反應(yīng)為放熱反應(yīng)，爐內(nèi)溫度隨著反應(yīng) 加劇而升高，所以要控制氯氣的注量，防止反應(yīng)溫度過 高，生成Si2Cl6和Si3Cl8,SiCl4的制備可采用多種方法，最常用的方法是采用工業(yè)硅在高溫下氯化制得粗SiCl4，化學(xué)反應(yīng)如下

6、,4、SiO2光纖原料的提純 經(jīng)大量研究表明，用來制造光纖的各種原料純度應(yīng)達(dá)到99.9999，或者雜質(zhì)含量要小于10-6。大部分鹵化物材料都達(dá)不到如此高的純度，必須對原料進(jìn)行提純處理。鹵化物試劑目前已有成熟的提純技術(shù)，如精餾法，吸附法或精餾吸附混合法。目前在光纖原料提純工藝中，廣泛采用的是“精餾吸附精餾”混合提純法,一般情況下，SiCl4中可能存在的雜質(zhì)有四類：金屬氧化物、非金屬氧化物、含氫化合物和絡(luò)合物。 其中金屬氧化物和某些非金屬氧化物的沸點(diǎn)和光纖化學(xué)試劑的沸點(diǎn)相差很大，可采用精餾法除去，即在精餾工藝中把它們作為高、低沸點(diǎn)組分除去。 然而，精餾法對沸點(diǎn)與SiCl4 （57.6）相近的組分雜

7、質(zhì)及某些極性雜質(zhì)不能最大限度的除去。例如：在SiCl4中對衰減危害最大的OH-離子，大多有極性，趨向于形成化學(xué)鍵，容易被吸附劑所吸收，而SiCl4是偶極矩為零的非極性分子。有著不能或者很少形成化學(xué)鍵的穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)，不易被吸附劑吸附，因此，利用被提純物質(zhì)和雜質(zhì)的化學(xué)鍵極性的不同，選擇適當(dāng)?shù)奈絼?，有效地選擇性地進(jìn)行吸附分離，可以達(dá)到進(jìn)一步提純極性雜質(zhì)的目的,常用的摻雜劑對石英玻璃折射率變化的作用,二、芯棒工藝,氣相沉積法的基本工作原理：首先將經(jīng)提純的液態(tài)SiCl4和起摻雜作用的液態(tài)鹵化物，并在一定條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成摻雜的高純石英玻璃。由于該方法選用的原料純度極高，加之氣相沉積工藝中選用高純

8、度的氧氣作為載氣，將汽化后的鹵化物氣體帶入反應(yīng)區(qū)，從而可進(jìn)一步提純反應(yīng)物的純度，達(dá)到嚴(yán)格控制過渡金屬離子和OH-羥基的目的,1、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD,管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法，是目前制作高質(zhì)量石英系玻璃光纖穩(wěn)定可靠的方法，它又稱為“改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法”（MCVD）。MCVD法的特點(diǎn)是在一根石英包皮管內(nèi)沉積內(nèi)包皮層和芯層玻璃，整個(gè)系統(tǒng)是處于全封閉的超提純狀態(tài)，所以用這種方法制得的預(yù)制棒純度非常的高，可以用來生產(chǎn)高質(zhì)量的單模和多模光纖,1)系統(tǒng)組成,將一根石英玻璃管（20020mm）安裝在臥式玻璃車床的兩個(gè)同步旋轉(zhuǎn)卡盤上，反應(yīng)管的一端與化學(xué)原料供應(yīng)系統(tǒng)相連，以便將各種化學(xué)原料按照流量進(jìn)行混合

9、并輸入到反應(yīng)管中，反應(yīng)管的另一端與反應(yīng)尾氣及粉塵處理設(shè)備相連，反應(yīng)管下方有噴燈，以可控的速度沿反應(yīng)管縱向平移對其加熱,2)工藝流程,1)沉積 第一步 熔煉光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層玻璃 制備內(nèi)包層玻璃時(shí)，由于要求其折射率稍低于芯層的折射率。 主體材料：四氯化硅（SiCl4）； 低折射率摻雜材料：氟利昂（CF2Cl2）、六氟化硫； 載氣：O2或Ar； 輔助材料：脫泡劑（He）、干燥劑（三氯氧磷POCl3或 Cl2）,首先利用超純氧氣O2或氬氣Ar作為載運(yùn)氣體，通過蒸發(fā)瓶將已汽化的飽和蒸氣SiCl4和摻雜劑(CF2Cl2)經(jīng)氣體轉(zhuǎn)輸裝置導(dǎo)入石英包皮管中，這里，純氧氣一方面起載氣作用，另一方面起反應(yīng)氣體的作

10、用，它的純度一定要滿足要求。然后，啟動(dòng)玻璃車床，以幾十轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速使其旋轉(zhuǎn)，并用14001600高溫氫氧火焰加熱石英包皮管的外壁，氫氧噴燈按一定速度左右往復(fù)地移動(dòng)，氫氧火焰每移動(dòng)一次，就會在石英包皮管的內(nèi)壁上沉積一層透明的SiO2-SiF4玻璃薄膜，厚度約為810m。不斷從左到右緩慢移動(dòng)，然后，快速返回到原處，進(jìn)行第二次沉積，重復(fù)上述沉積步驟，那么在石英包皮管的內(nèi)壁上就會形成一定厚度的SiO2-SiF4玻璃層，作為SiO2光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氯氣和沒有充分反應(yīng)完的原料均被從石英包皮管的另一尾端排出，并通過廢氣處理裝置進(jìn)行中和處理,高溫氧化,溫高氧化,在內(nèi)包層沉積過程中，可以使

11、用的低折射率摻雜劑有CF2Cl2、SF6 、C2F4、B2O3等，其氧化原理與化學(xué)反應(yīng)方程式如下,SiCl4O2 SiO22Cl2,SiCl42O22CF2Cl2 SiF42Cl2 2CO2,第二步 熔煉芯層玻璃 光纖預(yù)制棒芯層的折射率比內(nèi)包層的折射率要稍高些，可以選擇高折射率材料（四氯化鍺GeCl4）作摻雜劑，熔煉方法與沉積內(nèi)包層相同。用超純氧（O2）氣把蒸發(fā)瓶1、2中已汽化的飽和蒸氣SiCl4、 GeCl4 等化學(xué)試劑經(jīng)氣體輸送系統(tǒng)送入石英包皮管中，進(jìn)行高溫氧化反應(yīng)，形成粉末狀的氧化物或SiO2-GeO2 ，并沉積在氣流下漩的內(nèi)壁上，氫氧火焰經(jīng)過的地方，就會在包皮管內(nèi)形成一層均勻透明的氧化

12、物SiO2-GeO2沉積在內(nèi)包層SiO2-SiF4玻璃表面上。經(jīng)一定時(shí)間的沉積，在內(nèi)包層上就會沉積出一定厚度的摻鍺（GeO2）玻璃，作為光纖預(yù)制棒的芯層,高溫氧化,高溫氧化,沉積芯層過程中，高溫氧化的原理與化學(xué)反應(yīng)方程式如下,SiCl4 O2 SiO22Cl2,GeCl4O2 GeO22Cl2,2)熔縮：芯層經(jīng)數(shù)小時(shí)的沉積，石英包皮管內(nèi)壁上已沉積 相當(dāng)厚度的玻璃層，已初步形成了玻璃棒體，只 是中心還留下一個(gè)小孔。為制作實(shí)心棒，必須加 大加熱包皮管的溫度，使包皮管在更高的溫度下 軟化收縮，最后成為一個(gè)實(shí)心玻璃棒。為使溫度 升高，可以加大氫氧火焰，也可以降低火焰左右 移動(dòng)的速度，并保證石英包皮管始

13、終處于旋轉(zhuǎn)狀 態(tài)，使石英包皮管外壁溫度達(dá)到1800。原石英 包皮管這時(shí)與沉積的石英玻璃熔縮成一體，成為 預(yù)制棒的外包層,由于光脈沖需經(jīng)芯層傳輸，芯層剖面折射率的分布型式 將直接影響其傳輸特性，那么如何控制芯層的折射率呢？ 答：芯層折射率的保證主要依靠攜帶摻雜試劑的氧氣流量 來精確控制。在沉積熔煉過程中，由質(zhì)量流量控制器 調(diào)節(jié)原料組成的載氣流量實(shí)現(xiàn),3)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：管內(nèi)反應(yīng)，雜質(zhì)不容易進(jìn)入，易生成低損耗光纖； 折射率的分布容易得到精密控制； 試劑的蒸汽壓大； 缺點(diǎn)： 棒形不成太大尺寸； 沉積效率低； 沉積速度慢； 如沉積過程摻雜試劑過多，導(dǎo)致玻璃的膨脹系數(shù) 不一致，收縮成棒時(shí)，棒內(nèi)玻璃易斷裂；

14、 收縮成棒時(shí)，GeCl4易升華，使折射率容易形成凹 陷,2、外部化學(xué)氣相沉積法(OVD,管外化學(xué)氣相沉積法，簡稱OVD法。于1974年，由美國康寧公司的Kcpron先生等研究發(fā)明，1980年全面投入應(yīng)用的一種光纖預(yù)制棒制作工藝技術(shù)。OVD法的反應(yīng)機(jī)理為火焰水解，即所需的玻璃組份是通過氫氧焰或甲烷焰水解鹵化物氣體產(chǎn)生“粉塵”逐漸地沉積而獲得,1)系統(tǒng)組成,OVD法工藝示意圖,2)工藝流程,1)沉積 OVD法的沉積順序是先沉積芯層，后沉積包層，所用原料完全相同。沉積過程首先需要一根母棒，如母棒用氧化鋁陶瓷或高純石墨制成，則應(yīng)先沉積芯層，后沉積包層，如母棒是一根合成的高純度石英玻璃時(shí)，這時(shí)只需沉積包

15、層玻璃。 在OVD工藝中，氫氧火焰固定而靶棒邊旋轉(zhuǎn)邊來回左右移動(dòng)，然后，將高純度的原料化合物，如SiCl4，GeCl4等，通過氫氧焰或甲烷焰火炬噴到靶棒上，高溫下，水解產(chǎn)生的氧化物玻璃微粒粉塵，沉積在靶棒上。正是靶棒沿縱向來回移動(dòng)，才可以實(shí)現(xiàn)一層一層地沉積生成多孔的玻璃體。光纖芯層和包層的沉積層沉積量滿足要求時(shí)（約200層），即達(dá)到所設(shè)計(jì)的多孔玻璃預(yù)制棒的組成尺寸和折射率分布要求，沉積過程即可停止。通過改變每層的摻雜物的種類和摻雜量可以控制折射率分布,在OVD法的化學(xué)反應(yīng)中，不僅有從化學(xué)試劑系統(tǒng)中輸送來的氣相物質(zhì)，還有火炬中的氣體，而燃料燃燒產(chǎn)生的水也成為反應(yīng)的副產(chǎn)品，而化學(xué)氣相物質(zhì)則處于燃燒

16、體中間，水份進(jìn)入了玻璃體，故稱為火焰水解反應(yīng),芯層,SiCl4+2H2O SiO2+4HCl,GeCl4+2H2O GeO2+4HCl,包層,Sicl4+H2O SiO2+4HCl,2BCl3+3H2O B2O3+6HCl,2H2+O2 2H2O,或 CH4+2O2 2H2O+CO2,火焰水解反應(yīng),反應(yīng)原理和化學(xué)反應(yīng)方程式如下,2)燒結(jié)工藝 當(dāng)沉積工序完成后，抽去中心靶棒，將形成的多孔質(zhì)母體送入一高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，在14001600的高溫下，進(jìn)行脫水處理，并燒縮成透明的無氣泡的固體玻璃預(yù)制棒，這一過程稱為燒結(jié)。在脫水后，經(jīng)高溫作用，松疏的多孔質(zhì)玻璃沉積體被燒結(jié)成致密、透明的光纖預(yù)制棒，抽去靶棒時(shí)遺

17、留的中心孔也被燒成實(shí)心,在燒結(jié)期間，要不間斷的通入氯氣、氧氣、氮?dú)夂吐然?亞砜（SOCl2）組成的干燥氣體，并噴吹多孔預(yù)制棒， 使殘留水分全部除去。 氮?dú)獾淖饔茫簼B透到多孔玻璃質(zhì)點(diǎn)內(nèi)部排除預(yù)制棒中殘留 的氣體； 氯氣和氯化亞砜作用：脫水，除去預(yù)制棒中殘留的水分。 氯氣、氯化亞砜脫水的實(shí)質(zhì)是將多孔玻璃中 的OH-置換出來，經(jīng)脫水處理后，可使石英 玻璃中OH-的含量降低1PPb左右，保證光 纖低損耗性能要求,3)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，其沉積速度是MCVD法的10倍； 光纖預(yù)制棒的尺寸不受母棒限制，尺寸可以做得很大，生產(chǎn) 出的大型預(yù)制棒可重達(dá)23Kg，甚至更重，可拉制100 200Km或更長的光

18、纖； 不需要高質(zhì)量的石英管作套管； 全部預(yù)制棒材料均由沉積工藝生成，棒芯層中OH-的含量很 低，可低于0.01PPm； 由于沉積是中心對稱，光纖幾何尺寸精度非常高，易制成損 減少，強(qiáng)度高的光纖產(chǎn)品； 可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。 缺點(diǎn)：采用氧化鋁陶瓷或高純石墨作靶棒，在抽去靶棒時(shí)，將引起預(yù) 制棒中心層折射率分布紊亂，而導(dǎo)致光纖傳輸性能的降低,3、軸向化學(xué)氣相沉積法(VAD,軸向氣相沉積法，簡稱VAD法。于1977年，由日本電報(bào)電話(NTT Lab)公司茨城電氣通信研究所的伊澤立男等人發(fā)明。VAD法的反應(yīng)機(jī)理與OVD法相同，也是由火焰水解生成氧化物玻璃,1)系統(tǒng)組成,軸向氣相沉積法工藝示意圖,

19、與OVD法有兩個(gè)主要區(qū)別： 1)靶棒沉積方向是垂直的，氧化物玻璃沉積在靶棒的下端； 2)芯層和包層玻璃同時(shí)沉積在靶棒上，預(yù)制棒折射率剖面分 布型式是通過沉積部位的溫度分布、氫氧火焰的位置和角 度、原料飽和蒸氣的氣流密度的控制等多因素來實(shí)現(xiàn)的。從工藝原理上而言，VAD法沉積形成的預(yù)制棒多孔母材向上提升即可實(shí)現(xiàn)脫水、燒結(jié)，甚至進(jìn)而直接接拉絲成纖工序，所以這種工藝的連續(xù)光纖制造長度可以不受限制，這也是此工藝潛能所在,2)工藝流程,VAD法光纖預(yù)制棒的制備工藝同樣有二個(gè)工序：沉積和燒結(jié)。且二個(gè)工序是在同一設(shè)備中不同空間同時(shí)完成,1)沉積工序 首先將一根靶棒垂直放置在反應(yīng)爐上方的夾具上，并旋轉(zhuǎn)靶棒底端面

20、接受沉積的部位，用高純氧載氣將形成的玻璃鹵化物(SiCl4，GeCl4)飽和蒸氣帶至氫氧噴燈和噴嘴入口，在高溫火焰中水解反應(yīng)，生產(chǎn)玻璃氧化物粉塵SiO2-GeO2和SiO2，并沉積在邊旋轉(zhuǎn)邊提升的靶棒底部內(nèi)、外表面上，隨著靶棒端部沉積層的逐步形成，旋轉(zhuǎn)的靶棒應(yīng)不斷向上提升，使沉積面始終處于同一個(gè)位置。最終沉積生成具有一定機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率圓柱形的多孔預(yù)制棒,整個(gè)反應(yīng)必須在反應(yīng)爐中進(jìn)行，通過保持排氣的恒速來保證氫氧焰的穩(wěn)定。為獲得所設(shè)計(jì)的不同芯層和包層的折射率分布，可以通過合理設(shè)計(jì)氫氧噴燈的結(jié)構(gòu)、噴燈與靶棒的距離、沉積溫度和同時(shí)使用幾個(gè)噴燈等措施來實(shí)現(xiàn)。 例如，在制作單模光纖預(yù)制棒時(shí)，由于包層很厚

21、 (2a=8.39.6um，2b=125um)，可以用三個(gè)噴燈火焰同時(shí)沉積，一個(gè)火焰用于沉積芯層，另外二個(gè)用于沉積包層。在芯層噴燈噴嘴處通入SiCl4、GeCl4，水解生成SiO2-GeO2玻璃粉塵，而在包層噴燈噴嘴處只通入SiCl4，水解生成SiO2玻璃粉塵，并使它們沉積在相應(yīng)的部位，這樣可得到滿足折射率要求的光纖預(yù)制棒,2)燒結(jié)工序： 隨著沉積的結(jié)束，多孔預(yù)制棒沿垂直方向提升到反應(yīng)爐的上部石墨環(huán)狀加熱爐中，充入氯氣Cl2，氫氣H2，以及氯化亞砜(SOCl2)進(jìn)行脫水處理并燒結(jié)成透明的玻璃光纖預(yù)制棒,3) VAD法的工藝特點(diǎn)： 依靠大量的載氣送化學(xué)試劑的氣體通過氫氧火焰，大幅度的提高氧 化物

22、粉塵(SiO2，SiO2-GeO2)的沉積速度。它的沉積速度是MCVD法 的10倍； 一次性形成纖芯層和沉積包層的粉塵棒，然后對粉塵棒分段熔融， 并通入氫氣、氯氣以及氯化亞砜進(jìn)行脫水處理并燒結(jié)成透明的預(yù)制 棒。工序緊湊，簡潔，且潛在發(fā)展很大； 對制備預(yù)制棒所需的環(huán)境潔凈度要求高，適于大批量生產(chǎn)，一根棒 可拉數(shù)百公里的連續(xù)光纖； 可制備多模光纖，單模光纖且折射率分布截面上無MCVD法中的中 心凹陷，克服了MCVD法對光纖帶寬的限制。 此工藝程序多，氫氧噴燈采用的多，38個(gè)，對產(chǎn)品的總成品率有 一定的影響，成本是OVD法的1.6倍,4、等離子體化學(xué)氣相沉積法 微波等離子體化學(xué)氣相沉積法，簡稱為PC

23、VD法，1975年，由荷蘭菲利浦公司的Koenings先生研究發(fā)明。 PCVD法與MCVD法工藝十分相似，都是采用管內(nèi)氣相沉積工藝和氧化反應(yīng)，所用原料相同，不同之處在于反應(yīng)機(jī)理的差別。PCVD法的反應(yīng)機(jī)理是將MCVD法中的氫氧火焰加熱源改為微波腔體加熱源。將數(shù)百瓦千瓦級的微波（f2450MHz）功率送入微波諧振腔中，使微波諧振腔中石英包皮管內(nèi)的低壓氣體受激產(chǎn)生等離子體，形成輝光放電，使氣體電離，等離子體中含有電子、原子、分子、離子，是一種混合態(tài)，這些粒子在石英包皮管內(nèi)遠(yuǎn)離熱平衡態(tài)，電子溫度可高達(dá)10000K，而原子、分子等粒子的溫度可維持在幾百度甚至是室溫，是一種非等溫等離子體，各種粒子重新結(jié)

24、合，釋放出的熱量足以熔化蒸發(fā)低熔點(diǎn)低沸點(diǎn)的反應(yīng)材料SiCl4和GeCl4等化學(xué)試劑，形成氣相沉積層,1)工藝過程 PCVD法制備光纖預(yù)制棒的工藝有兩個(gè)工序，即沉積和成棒。 沉積工藝是借助1Kpa的低壓等離子體使注入石英包皮管內(nèi)氣體鹵化物（SiCl4，GeCl4）和氧氣，在約1000下直接沉積一層所設(shè)計(jì)成份玻璃層，PCVD法每層沉積層厚度約1um，沉積層數(shù)可高達(dá)上千層，因此它更適合用于制造精確和復(fù)雜波導(dǎo)光纖，例如：帶寬大的梯度型多模光纖和衰減小單模光纖。 成棒是將沉積好的石英玻璃棒移至成棒車床上，利用氫氧火焰的高溫作用將其熔縮成實(shí)心光纖預(yù)制棒,2)PCVD法工藝的特點(diǎn) 不用氫氧火焰加熱沉積，沉積

25、溫度低于相應(yīng)的熱反應(yīng)溫度，石英包皮管不易變形； 控制性能好，由于氣體電離不受包皮管的熱容量限制，所以微波加熱腔體可以沿石英包皮管作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，沉積層厚度可小于1um，從而制備出芯層達(dá)上千層以上的接近理想分布的折射率剖面； 光纖的幾何特性和光學(xué)特性的重復(fù)性好，適于批量生產(chǎn)，沉積效率高，對SiCl4等材料的沉積效率接近100%，沉積速度快，有利于降低生產(chǎn)成本,三、外包層工藝,光纖由芯、芯棒包層和附加外包層等三部分玻璃材料組成,1、套管法 (1)工藝步驟： 第一步：制造芯棒 第二步：套管 選擇具有適當(dāng)幾何尺寸、光學(xué)質(zhì)量的套管在高溫 下把芯棒和套管熔為一體，形成預(yù)制棒，必要時(shí) 可以在一根芯棒上依次套

26、上多根套管。 在線套管法：在套好套管后可以先不熔縮，而在拉絲過程 中邊拉絲邊熔縮，這種稱為在線套管法,2)分類：水平式套管法、垂直式套管法、抽真空套管法及 在線抽真空套管法,2、粉末外包法 美國Spectram光纖公司在1995年開發(fā)的預(yù)制棒制備技術(shù)。它是用VAD法作光纖預(yù)制棒的芯層部分，不同處在于水平放置靶棒，氫氧焰在一端進(jìn)行火焰水解沉積，然后再用OVD法在棒的側(cè)面沉積、制作預(yù)制棒的外包層部分。粉末外包法是將VAD 和OVD法兩種工藝巧妙地結(jié)合在一起，工藝效果十分顯著。 1999年以后，粉末外包技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)有商品、逐漸 代替套管法,優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)不同芯棒的芯徑和相對折射率差來沉積適 當(dāng)厚度的外包層，不受套管尺寸規(guī)格的限制； 以芯棒為中心的圓對稱沉積，通過調(diào)節(jié)噴燈位置 和預(yù)制棒的移動(dòng)方式，可有效控制沉積均勻性、