CN113480161A - 一种提高vad制备光纤预制棒稳定性的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于光通信技术领域，提供一种提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，包括沉积腔体、芯灯和包灯，所述沉积腔体一端为进风罩，另一端出为排风罩，引杆和上圆筒顶部之间通过密封组件密封，上圆筒还设有补风口，进风罩的进风口位置从上至下共布置有若干层过滤器，排风罩的端口位置设置有连通的稳压腔。本发明整体实现了对沉积腔内各个区域的气流进行了控制，提高了沉积过程的稳定性，及时将粉尘排出，避免粉尘的二次沉积，提高了芯棒直径的均匀性，减少衰减，提高产品质量。
Description
技术领域
本发明属于光通信技术领域，尤其涉及一种提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置。
背景技术
光纤预制棒芯棒的常规制备方法有改进的化学气相沉积法(MCVD)、等离子化学气相沉积法(PCVD)、气相轴向沉积法(VAD)，外气相沉积法(OVD)。其中VAD工艺由于具有以下优点而备受制造厂商的青睐：1.全合成工艺；2.高效率制造大预制棒；3.利用低纯度原材料制备芯棒，成本低；4.封闭环境内沉积。
VAD工艺过程在沉积腔体内进行，其过程为：旋转进给夹具带动引杆和靶棒旋转，芯灯和包灯喷射出SiCl4、GeCl4、H2和02发生化学反应生成SiO2和GeO2颗粒附着在石英靶棒上形成疏松体(SOOT)。芯灯控制芯层的沉积，包灯控制包层的沉积，反应生成的H2O、HCl以及小部分未反应的SiCl4、GeCl4被抽风***带走。
VAD制备芯棒的过程中沉积稳定性非常重要，它的直观表现为影响疏松体(SOOT)的生长速率的稳定性、直径变化的均匀性、疏松体表面的光滑性，芯层和包层的密度和附着能力的大小(疏松体附着力小而从靶棒上脱落，导致沉积过程失败)，间接表现为影响芯层直径的大小、芯层折射率等沿轴向方向的一致性。
VAD生产工艺过程中，影响化学反应、芯层和包层沉积稳定性的主要因素有：各个沉积阶段SiCl4、GeCl4、H2和02的反应配比、芯灯和包灯的角度、芯灯和包灯喷射表面到靶点的距离、芯灯和包灯喷射流在靶棒上的轴向距离、激光控制靶棒沿轴向进给程序的合理性、沉积腔体内气流的稳定性。其中反应配比、角度距离等影响因素容易通过机械调整来控制，控制软件可通过算法优化来进行改进，而沉积腔体内气流对沉积稳定性的影响较为复杂，需要经过深入分析和实验。
目前VAD工艺设备中存在的腔体内气压波动、火焰波动、反应室外部粉尘进入沉积腔、包层与芯层气流相互干扰、进风口上部气流向下干扰沉积过程等现象。因此目前VAD工艺设备的VAD沉积过程稳定性和芯棒合格率较低，产品质量有待提高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，旨在解决现有VAD工艺设备沉积不稳定、芯层直径不稳定等技术问题。
本发明采用如下技术方案：
所述提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置包括沉积腔体，所述沉积腔体底部安装有朝向内部设置的芯灯和包灯，所述沉积腔体一端为进风罩，另一端出为排风罩，所述沉积腔体顶部向上设置有连通的上圆筒，所述上圆筒顶部向内设置有引杆，所述引杆和上圆筒顶部之间通过密封组件密封，所述上圆筒还设有补风口，所述进风罩的进风口位置从上至下共布置有若干层过滤器，其中上层过滤器的通气效果低于下层过滤器，所述排风罩的端口位置设置有连通的稳压腔，所述稳压腔一端排风，另一端补风。
进一步的，所述稳压腔底部为补风管，所述补风管内安装有补风阀。
进一步的，所述进风罩进风口位置的过滤器有两层，其中上层过滤器为高效过滤器，下层过滤器为低效过滤器。
进一步的，所述上圆筒的补风口内也设置有低效过滤器。
进一步的，所述排风罩内还设置有分流器，所分流器包括共侧边的一块平板和一块斜板，且所共侧边朝向沉积腔体内部设置。
进一步的，所述密封组件为气封组件。
本发明的有益效果是：本发明从控制沉积腔内的气流这一影响沉积稳定性的因素出发，通过设置上圆筒、稳压稳压腔，且在进风口设置不同通气效果的过滤器，可对进风口气流分层，且上圆筒有补风口，与引杆之间密封，整体实现了对沉积腔内各个区域的气流进行了控制，提高了沉积过程的稳定性，及时将粉尘排出，避免粉尘的二次沉积，提高了芯棒直径的均匀性，减少衰减，提高产品质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置的就结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本发明实施例提供的提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
如图1所示，本实施例提供的提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置包括沉积腔体3，所述沉积腔体3底部安装有朝向内部设置的芯灯1和包灯2，所述沉积腔体一端为进风罩31，另一端出为排风罩32，所述沉积腔体1顶部向上设置有连通的上圆筒4，所述上圆筒4顶部向内设置有引杆12，所述引杆12和上圆筒4顶部之间通过密封组件10密封，所述上圆筒4还设有补风口9，所述进风罩31的进风口位置从上至下共布置有若干层过滤器，其中上层过滤器的通气效果低于下层过滤器，图示中过滤器有两层，其中上层过滤器7为高效过滤器，下层过滤器8为低效过滤器。所述排风罩32的端口位置设置有连通的稳压腔5，所述稳压腔一端排风，另一端补风。
本结构中，预制棒靶棒安装在引杆底部，且靶棒从上筒体伸入至沉积腔体内，引杆顶部安装在旋转进给夹具上，可带动引杆和靶棒旋转。芯灯和包灯喷射出SiCl4、GeCl4、H2和02发生化学反应，先通过芯灯控制芯层的沉积，然后通过包灯控制包层的沉积。但是目前VAD工艺设备很难保证沉积腔体内气流稳定性，同时也无法排出各个部分的粉尘产生二次沉积，也无法避免外界杂质进入沉积腔体内。为此本结构进行如下改进。
首先，本实施例结构在在进风口上下区域设置了若干层过滤器。图示为两层过滤器，通气效果不同，其中上层过滤器7为高效过滤器，压降较大，通入上层过滤器7进入的洁净空气较少，速度较慢，不会造成上部气流下压从而干扰芯灯和包灯的火焰，造成粉尘不能及时排出而二次沉积；同时在下部设置的下层过滤器8为低效过滤器，压降较小，通入下层过滤器8进入的洁净空气较多，速度较快，能及时带走沉积过程中产生的粉尘。图示中，上层过滤器在高度方向上大概占三分之一的区域，下层过滤器在高度方向上大概占三分之二的区域。
其次，本实施例结构在排风罩的端口位置设置稳压腔5，根据监测得到的沉积腔体内气压变化，反馈给PLC控制***，PLC控制***再进行补风调节。具体的，所述稳压腔底部5为补风管，所述补风管内安装有补风阀6。PLC控制***根据反馈给出指令调节电动补风阀的开度，使沉积腔体内气压维持在一个较稳定的水平，有利于保证沉积腔体内气流稳定。
第三，本实施例结构在沉积腔体上圆筒4的上部侧面设置了补风口9，补风口9内也设置有低效过滤器，在排风过程中，使得上圆筒内整体气流向下，避免沉积过程中产生的粉尘进入上圆筒而无法排出，最终在疏松体表面进行二次沉积，影响沉积过程的稳定性。
第四，本实施例结构在沉积腔体上圆筒4的顶部设置了环形的密封组件10，具体的，所述密封组件10为气封组件，气封组件向引杆和上圆筒间隙处通入过滤的压缩空气，形成气封效果，避免外部环境中不干净的粉尘通过间隙进入上圆筒内，附着在反应的疏松体表面，造成芯棒含有杂质而存在衰减，影响产品质量。
最后，所述排风罩32内还设置有分流器11，所分流器11包括共侧边的一块平板和一块斜板，斜板位于平板上方，且所共侧边朝向沉积腔体内部设置。排风罩设置的分流器，使得芯层和包层沉积过程中排出的气流能够分别从下上两层分流通道中通过，可以避免芯层和包层气流相互干扰，影响沉积过程和稳定性。
综上，本发明通过控制沉积腔内气压稳定，及时排出反应腔内各个部分的粉尘避免二次沉积，使包层和芯层气流区分层，避免相互干扰，同时使进气口气流分层，避免进气口气流对沉积过程的影响，另外避免杂质进入沉积腔内污染芯棒，造成衰减。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，包括沉积腔体，所述沉积腔体底部安装有朝向内部设置的芯灯和包灯，其特征在于，所述沉积腔体一端为进风罩，另一端出为排风罩，所述沉积腔体顶部向上设置有连通的上圆筒，所述上圆筒顶部向内设置有引杆，所述引杆和上圆筒顶部之间通过密封组件密封，所述上圆筒还设有补风口，所述进风罩的进风口位置从上至下共布置有若干层过滤器，其中上层过滤器的通气效果低于下层过滤器，所述排风罩的端口位置设置有连通的稳压腔，所述稳压腔一端排风，另一端补风。
2.如权利要求1所述提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，其特征在于，所述稳压腔底部为补风管，所述补风管内安装有补风阀。
3.如权利要求2所述提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，其特征在于，所述进风罩进风口位置的过滤器有两层，其中上层过滤器为高效过滤器，下层过滤器为低效过滤器。
4.如权利要求3所述提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，其特征在于，所述上圆筒的补风口内也设置有低效过滤器。
5.如权利要求4所述提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，其特征在于，所述排风罩内还设置有分流器，所分流器包括共侧边的一块平板和一块斜板，且所共侧边朝向沉积腔体内部设置。
6.如权利要求1所述提高VAD制备光纤预制棒稳定性的装置，其特征在于，所述密封组件为气封组件。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211008 |