CN112939447A - 一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法，包括如下步骤：将靶棒固定于气相轴向沉积设备，转动靶棒并控制靶棒上升速度，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通过不同管道通入第一喷灯，氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗在第一喷灯口燃烧，在靶棒端部沉积形成芯层；形成芯层的过程中控制四氯化锗的流量，使芯层两端的锗元素含量小于芯层中部的锗元素含量；将氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅通过不同管道通入其余喷灯，氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅在其余喷灯口燃烧，继续芯层外侧沉积得到疏松体；将疏松体烧结后得到母棒，将母棒退火处理后进行拉伸。通过本方法，可以降低芯棒生产过程中的四氯化锗使用量。
Description
技术领域
本发明涉及光纤预制棒技术领域，尤其涉及一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法。
背景技术
光纤通讯具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛应用于长途干线、局域网、以及接入网等光通讯***。近年来，随着IP业务量的***式增长，通信光网络正向下一代***迈进，构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的基础。
但光纤芯棒制作过程中，会对整根芯层掺杂折射率高元素，如锗、钛等，一方面掺杂比较困难，另一方面掺杂元素价格昂贵。而在光纤芯棒拉伸过程中，芯棒两端往往由于直径不合格报废，也就导致两端掺杂的芯棒报废，故亟需开发一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法来解决现有技术中的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法。
本发明提出的一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法，包括如下步骤：
S1、将靶棒固定于气相轴向沉积设备，转动靶棒并控制靶棒上升速度，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通过不同管道通入第一喷灯，氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗在第一喷灯口燃烧，在靶棒端部沉积形成芯层；
形成芯层的过程中控制四氯化锗的流量，使芯层两端的锗元素含量小于芯层中部的锗元素含量；
S2、将氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅通过不同管道通入其余喷灯，氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅和四氯化锗在其余喷灯口燃烧，继续芯层外侧沉积得到疏松体；
S3、将疏松体进行烧结，然后进行拉伸。
优选地，S1中，芯层包括：处于芯层两端的初始沉积部、终末沉积部，以及掺杂沉积部，其中初始沉积部和终末沉积部的锗元素含量为0。
优选地，S1中，芯层的总长度为d，初始沉积部的长度为a0，终末沉积部的长度为b0，则5.5％≤a0/d≤6.5％，8.6％≤b0/d≤10.6％。
优选地，S1中，控制四氯化锗的流量具体操作如下：先采用氢气、氧气、四氯化硅在第一喷灯口燃烧，当在靶棒端面完成初始沉积部沉积后，提高四氯化锗的流量使氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗在第一喷灯口燃烧，当在初始沉积部下端完成掺杂沉积部沉积后，降低四氯化锗的流量使氢气、氧气、四氯化硅在第一喷灯口燃烧以完成终末沉积部沉积。
优选地，S1中，四氯化锗流量的提高速度为18-22ml/min，四氯化锗流量的降低速度为23-27ml/min。
优选地，烧结拉伸过程中，变径区域位于初始沉积部和终末沉积部。即，拉伸时疏松体发生物理变化，使不掺杂锗的沉积部(即初始沉积部和终末沉积部)正好处于变径区域，利于后期去除。
具体地，烧结拉伸前，所述变径区域在初始沉积部上对应区域的长度为c0，所述变径区域在初始沉积部上对应区域的平均直径为r0；烧结拉伸后，初始沉积部上所述变径区域的长度为c1，初始沉积部上所述变径区域的平均直径为r1；则c0、r0、c1、r1符合如下函数关系：
具体地，烧结拉伸前，所述变径区域在终末沉积部上对应区域的长度为e0，所述变径区域在终末沉积部上对应区域的平均直径为R0；烧结拉伸后，终末沉积部上所述变径区域的长度为e1，终末沉积部上所述变径区域的平均直径为R1；则e0、R0、e1、R1符合如下函数关系：
优选地，S2中，含氟气体为四氟化硅。
本发明的有益效果为：
针对两端掺杂的光纤预制棒拉伸报废现象，通过统计拉伸端变径部分长度，然后通过计算模型确定折合到母棒中长度，再转换为沉积过程中的长度，然后相应部分长度在沉积过程中不掺杂或少掺杂，以减少浪费。
本发明可以沉积长度为600-2100mm的疏松体，在疏松体沉积过程中起始阶段少掺杂以及不掺杂锗元素，以及结束段少掺杂以及不掺杂锗元素，起始阶段先是不掺杂锗元素，到一定长度后逐步增加锗掺杂量至设定值，结束阶段先逐步降低锗元素掺杂量至0，后续沉积过程中不掺杂锗，疏松体烧结后长度为300-1200mm，直径60-130mm，烧结完的光纤预制棒放入到拉伸设备中进行拉伸，拉伸有效长度为1200mm以上。与常规方法相比，本发明在沉积过程中可减少15％以上的掺杂元素用量。
附图说明
图1为本发明S2所得疏松体的剖视图；
图2为本发明S2所得光纤预制棒拉伸状态图。
图3为常规方法生产所得光纤预制棒拉伸状态图。
图中各附图标记为：
201为芯层；204为疏松体；202为初始/终末沉积部；203为掺杂沉积部。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法，以沉积长度为1350mm的疏松体为例，包括如下步骤：
S1、将靶棒固定于气相轴向沉积设备，转动靶棒并控制靶棒上升速度使沉积面始终处于靶棒末端，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通过不同管道通入第一喷灯，
首先采用氢气、氧气、四氯化硅在第一喷灯口燃烧，当在靶棒外侧完成长度为80mm初始沉积部沉积后，提高四氯化锗的流量使氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗在第一喷灯口燃烧，当在靶棒外侧完成掺杂沉积部沉积后，降低四氯化锗的流量使氢气、氧气、四氯化硅在第一喷灯口燃烧以完成长度为130mm的终末沉积部沉积，从而在靶棒端部沉积形成芯层；
其中初始沉积部和终末沉积部的锗元素含量为0；
S2、将氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅通过不同管道通入其余喷灯，氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅在其余喷灯口燃烧，继续芯层外侧沉积得到疏松体；
S3、将疏松体进行烧结，烧结得到长度为670mm、直径为96mm的母棒；
将母棒退火处理后进行拉伸，拉伸有效长度5700mm。参数完全符合后续工艺要求。
与常规方法相比，本实施例在沉积过程中四氯化锗用量减少了15％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将靶棒固定于气相轴向沉积设备，转动靶棒并控制靶棒上升速度，将氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗通过不同管道通入第一喷灯，氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗在第一喷灯口燃烧，在靶棒端部沉积形成芯层；
形成芯层的过程中控制四氯化锗的流量，使芯层两端的锗元素含量小于芯层中部的锗元素含量；
S2、将氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅通过不同管道通入其余喷灯，氢气、氧气、含氟气体、四氯化硅和四氯化锗在其余喷灯口燃烧，继续芯层外侧沉积得到疏松体；
S3、将疏松体进行烧结，然后进行拉伸。
2.根据权利要求1所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，S1中，芯层包括：处于芯层两端的初始沉积部、终末沉积部，以及掺杂沉积部，其中初始沉积部和终末沉积部的锗元素含量为0。
3.根据权利要求2所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，S1中，芯层的总长度为d，初始沉积部的长度为a0，终末沉积部的长度为b0，则5.5％≤a0/d≤6.5％，8.6％≤b0/d≤10.6％。
4.根据权利要求2或3所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，S1中，控制四氯化锗的流量具体操作如下：先采用氢气、氧气、四氯化硅在第一喷灯口燃烧，当在靶棒端面完成初始沉积部沉积后，提高四氯化锗的流量使氢气、氧气、四氯化硅和四氯化锗在第一喷灯口燃烧，当在初始沉积部下端完成掺杂沉积部沉积后，降低四氯化锗的流量使氢气、氧气、四氯化硅在第一喷灯口燃烧以完成终末沉积部沉积。
5.根据权利要求4所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，S1中，四氯化锗流量的提高速度为18-22ml/min，四氯化锗流量的降低速度为23-27ml/min。
6.根据权利要求1所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，烧结拉伸过程中，变径区域位于初始沉积部和终末沉积部。
7.根据权利要求6所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，
烧结拉伸前，所述变径区域在初始沉积部上对应区域的长度为c0，所述变径区域在初始沉积部上对应区域的平均直径为r0；
烧结拉伸后，初始沉积部上所述变径区域的长度为c1，初始沉积部上所述变径区域的平均直径为r1；
则c0、r0、c1、r1符合如下函数关系：
8.根据权利要求6所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，
烧结拉伸前，所述变径区域在终末沉积部上对应区域的长度为e0，所述变径区域在终末沉积部上对应区域的平均直径为R0；
烧结拉伸后，终末沉积部上所述变径区域的长度为e1，终末沉积部上所述变径区域的平均直径为R1；
则e0、R0、e1、R1符合如下函数关系：
9.根据权利要求1所述降低光纤预制棒生产成本的制造方法，其特征在于，S2中，含氟气体为四氟化硅。
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