長飛光纖觀后感

1、長飛光纖觀后感光實1101 杜雙成 U201110354開學(xué)后的第二節(jié)光纖光學(xué)課我們參觀了長飛光纖光纜公司，在相關(guān)工程師的 帶領(lǐng)下參觀了長飛光纖的制備，了解了光纖光纜的制備流程，這次參觀收獲很多，卜面就談?wù)勛约簠⒂^后的感想。首先是對長飛公司的了解，俗話說“耳聞不如目見”，之前還不曾了解這個 公司，通過這次的參觀，讓我對這個公司有了一些了解。長飛公司是目前國內(nèi)唯 一具備規(guī)?；瓢?拉絲-成纜一條龍生產(chǎn)能力，并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的廠家；光纜 產(chǎn)銷量連續(xù)十六年居全國之首；全國份額最大：在“八橫八縱”骨干網(wǎng)中占50%， 其中30%光纖產(chǎn)品出口到世界各地，多模光纖占領(lǐng)美國大約30%的市場。光纖是 如何在這樣

2、一個優(yōu)秀的公司誕生的？帶著這樣的疑問，我們走進(jìn)了大廳里，在大 廳里工程師詳細(xì)的介紹了光纖的制備的流程，而且結(jié)合光纖預(yù)制棒，各種特種光纖，先談?wù)勎覍饫w的認(rèn)識吧，第一次聽說光纖還是在高中的時候?qū)W物理的時 候，學(xué)到全反射時了解到的，接著2009年，光纖通信之父“高錕”獲得了諾貝 爾獎，我才知道光纖可以用到通信方面。最近通過課程的學(xué)習(xí)了解到一根頭發(fā)絲 大小的光纖可以高速，大容量地傳輸很多信息，我不禁好奇這么小小的光纖到底 是什么樣子？它究竟是怎么被制作出來的，這一次參觀我得到了我想要的答案。根據(jù)工程師的介紹和大廳里的工藝流程圖，我逐漸了解了光纖是如何生產(chǎn) 的。長飛的光纖生產(chǎn)流程主要是采用PCVD（微

3、波等離子體沉積法），這也是長飛 光纖的核心工藝。在課堂上我已經(jīng)聽老師介紹過了石英光纖制備過程中的預(yù)制棒的制作方法，有1, MCVD （改進(jìn)型化學(xué)氣相沉積法）,主要是在1800度的高溫下 在石英管內(nèi)發(fā)生SiCl4+O2SiO2+2Cl2的反應(yīng)，在反應(yīng)過程中旋轉(zhuǎn)石英管，生 成的氧化物顆?？沙练e在其內(nèi)壁上。為確保其均勻性，火焰在石英管長度范圍內(nèi) 來回移動，同時石英管以一定的角速度旋轉(zhuǎn)。包層的折射率通過向管中通入氟加 以控制。當(dāng)內(nèi)壁形成了充分的包層后，POC13等混合蒸汽中以形成纖芯。當(dāng)各層 均勻沉積后，提高火焰溫度，使石英管發(fā)生坍塌形成固態(tài)預(yù)制棒。2, OVD棒外 化學(xué)氣相沉積法，將主要原料摻雜劑以

4、氣態(tài)形式送入氫氧火焰噴燈，使之在氫氧 焰中發(fā)生水解反應(yīng)，生成石英玻璃微粒粉塵，然后，經(jīng)噴燈噴出，沉積于由石英， 石墨或者氧化鋁制作的木棒的外面，最后將中空的預(yù)制棒在高溫下脫水，燒結(jié)形 成透明的實心的玻璃棒，得到光纖預(yù)制棒。3, VAD軸向氣相沉積法，基本與OVD 差不多，不同的地方在于，他不是在石英棒的外表面沉積而是在其端部軸向沉積， 同時，種子石英棒不斷旋轉(zhuǎn)，通過提升桿向上慢速移動，牽引多孔粉塵預(yù)制棒通 過一環(huán)狀加熱器進(jìn)行燒結(jié)處理。參觀中了解到石英光纖的拉制主要分為以下兩個階段，第一階段：預(yù)制棒的 制備，就是經(jīng)過提純的原材料制成一根滿足一定折射率的玻璃棒，根據(jù)光纖理論， 這根棒子具有理想的折

5、射率分布，內(nèi)層為高折射率的芯層，外層為低折射率的包 層。在參觀中了解到長飛光纖主要采用的是PCVD （微波等離子體沉積法）該過 程與MCVD工藝法大致相同，不過是采用微波腔產(chǎn)生的等離子體加熱，等離子體 把中小功率的微波送入諧振腔中，使諧振腔中的石英反應(yīng)管內(nèi)的低壓氣體受激產(chǎn) 生輝光放電所形成的。PCVD法制備光纖預(yù)制棒的工藝有兩個工序，即沉積和成 棒。PCVD工藝SiCl4+GeCl4+C2F6+O2磁控管爐體諧振腔等離子體石英管真空泵沉積工藝是借助1Kpa的低壓等離子體使注入石英包皮管內(nèi)氣體鹵化物和氧 氣，在約1000C下直接沉積一層所設(shè)計成份玻璃層，PCVD法每層沉積層厚度約 1um，沉積層

6、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 其熔縮成實心光纖預(yù)制棒。PCVD法工藝的優(yōu)點，不用氫氧火焰加熱沉積，沉積溫度低于相應(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)運動，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。以獲得寬的 帶寬；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

7、度快，有利于降低生產(chǎn)成本。工程師詳細(xì)的介紹了這種工藝的優(yōu)點：沉積層薄，工藝控制性強，折 射率刨面精確，原材料利用率高，不過他們也介紹了這種工藝的缺點，就是原料 的純度要求很高，沉積率比較低。PCVD過程中所發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：SiCl, + 0 t SiO2 + 2C/2GeCl4 + 0 r GeO2 + 2CI其中，Si02是玻璃的主體材料，Ge02的加入則可以提高玻璃的折射率。而反應(yīng) 氣體中CZF6的加入，一方面可以在沉積過程中有效去除OH，另一方面通過與Si 結(jié)合形成Si-F來降低玻璃的折射率。由于等離子體的溫度很高，因而物料間的 化學(xué)反應(yīng)可以充分完成，物料利用率可接近100%。在

8、參觀車間的過程中了解和發(fā)現(xiàn)到：制備內(nèi)包層玻璃時，由于要求其折射 率稍低于芯層的折射率，因此，主體材料選用四氯化硅，低折射率摻雜材料可以 選擇氟利昂、六氟化硫、四氟化二碳、氧化硼等化學(xué)試劑。并需要一根滿足要求 的石英包皮；同時需要載氣、脫泡劑，干燥劑（POC13或C12）等輔助材料。所 需設(shè)備主要有可旋轉(zhuǎn)玻璃車床、加熱用氫氧噴燈、蒸化化學(xué)試劑用的蒸發(fā)瓶及氣 體輸送設(shè)備和廢氣處理裝置、氣體質(zhì)量流量控制器、測溫裝置等。首先利用超純 氧或氬氣作為載運氣體，通過蒸發(fā)瓶1將已汽化的飽和蒸氣SiC14和摻雜劑，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)氣體的作用，它的純

9、度一定要滿足要求。然后，啟動玻璃車床，以幾十轉(zhuǎn)/ 分鐘的轉(zhuǎn)速使其旋轉(zhuǎn)，并用高溫氫氧火焰加熱石英包皮管的外壁，這時管內(nèi)化學(xué) 試劑在高溫作用下，發(fā)生氧化反應(yīng)，形成粉塵狀的化合物，并沉積在石英包皮管 的內(nèi)壁上。凡氫氧火焰經(jīng)過的高溫區(qū)，都會沉積一層均勻透明的摻雜玻璃 SiO2-SiF4,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。在沉積過程中，應(yīng)按一定 速度左右往復(fù)地移動氫氧噴燈，氫氧火焰每移動一次，就會在石英包皮管的內(nèi)壁 上沉積一層透明的玻璃薄膜，厚度約為810m。不斷從左到右緩慢移動，然 后，快速返回到原處，進(jìn)行第二次沉積，重復(fù)上述沉

10、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玻璃層，作為SiO2光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層。芯層經(jīng) 數(shù)小時的沉積，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小孔。為制作實心棒，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，最后成為一個實心玻璃棒。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的速度，并保證石英包皮管始終處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，使石英包皮管外壁溫度達(dá)到1800C。原石英包皮管這時與沉積的 石英玻璃熔縮成一體，成為預(yù)制棒的外包層。外包層不起導(dǎo)光作用，因為依前幾 章的分析可知：激光束是在沉積的芯層玻璃中傳播。工程師介紹說PCVD沉

11、積結(jié)束后，帶有沉積層的空心石英管被移到熔縮設(shè)備 上。在熔縮設(shè)備上通過外部加熱、內(nèi)部形成負(fù)壓的方法使玻璃管在表面張力的作 用下產(chǎn)生收縮，逐步形成實心的玻璃棒（芯棒）。芯棒主要用于形成光纖的芯層部 分，在與外套管進(jìn)行組合后一起在拉絲塔上拉制成光纖。套棒法的工藝流程簡圖預(yù)制棒圖1.3套棒法的工藝流程簡圖接著工程師介紹了在預(yù)制棒制成后緊接著的拉絲工藝: 絲，成為玻璃光纖。玻璃光纖的外徑粗細(xì)通過測量單元進(jìn)行實測，之后將測量結(jié) 果反饋給PLC控制單元，通過調(diào)整預(yù)制棒進(jìn)料速度和拉絲速度進(jìn)行動態(tài)控制。PLCR1T拉絲爐測量單元1第1層涂覆圖1.4光纖拉絲過程示意圖為對玻璃光纖表面進(jìn)行保護(hù)、防止使用過程中的機械

12、損傷，在拉絲過程中玻璃光 纖表面被涂覆上兩層聚丙烯酸樹脂涂層。涂覆用的樹脂為液體，裝在專用容器之 中。光纖從容器中經(jīng)過時，通過粘附作用在表面涂覆上一層樹脂。光纖表面的液 態(tài)樹脂經(jīng)過固化單元，以紫外光固化或熱固化的方式將液態(tài)樹脂轉(zhuǎn)化成為固態(tài)。 帶有固體涂層的光纖被收集到收線單元上。在后續(xù)的生產(chǎn)過程中進(jìn)行各項檢測。工程師說；拉絲過程中的關(guān)鍵因素是拉絲速度。拉絲速度的高低代表了光纖 拉絲過程的工藝水平。為了提高拉絲速度，需要對拉絲過程進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備改進(jìn) 和工藝條件優(yōu)化。此過程是由計算機通過程序控制的精確的控制光纖的直徑在 125微米。 之后需要冷卻光纖，光纖的冷卻過程包括自然冷卻和強制冷卻。自 然冷

13、卻指光纖在運動過程中通過與周圍環(huán)境中的空氣進(jìn)行熱交換而被冷卻。強制 冷卻則是在光纖經(jīng)過的通道上使用外加冷卻裝置，一般多使用冷卻管。冷卻管由 金屬制成，通過水冷的方式保持20C左右的恒定溫度。光纖經(jīng)過冷卻管時，通 過輻射和對流方式與冷卻管進(jìn)行熱交換降低自身溫度。光纖的涂敷和固化，玻璃光纖在涂覆之后，表面的涂層仍為液態(tài)。在成為 成品光纖之前，液態(tài)的涂層必須經(jīng)過固化使之成為固態(tài)。目前光纖涂層的固化方 式有兩種，熱固化和光固化。熱固化的固化速度較慢，一般用于低速拉絲和特種 光纖的制備過程。在高速拉絲過程中普遍采用光固化方式。在光固化過程中，有 機涂層在高功率的紫外光照射下，涂層內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成聚合物，由液態(tài)變 為固態(tài)。在這次參觀過程中了解到長飛光纖綜合了光纖的 PCVD高性能特點和 OVD工藝的低成本優(yōu)勢，從而在保持光纖具有優(yōu)異性能的同時，大幅度地降低 光纖制造成本。長飛公司采用計算機模擬技術(shù)研究預(yù)制棒沉積過程中，改造關(guān)鍵 生產(chǎn)沒備，研制成功了具自一自主知識產(chǎn)權(quán)的新型高效多組管噴片設(shè)計開發(fā)出能 精確控制光纖的折射率分布，同時采用激光控制系統(tǒng)，從而成功地掌握廠大尺寸 光纖預(yù)制棒的量產(chǎn)化技術(shù)。原料氣體純度要求較低，原材料可全部實現(xiàn)國產(chǎn)化等 優(yōu)點，體現(xiàn)了我國在光纖制作工藝上的工藝水平，為我國有這樣的大公司而感到 驕傲。通過這次參觀不僅使我進(jìn)一步認(rèn)識了光纖，成功地得到