光纤预制棒制造工艺

3/16/2014光纤预制棒制造工艺气相沉积气相沉积技术非气相沉积技术光纤预制棒制造技术VAD（轴向气相沉积法）OVD（外部化学气相沉积法）PCVD（等离子化学气相沉积法）MCVD（改进的化学气相沉积法)MCVD工艺是1974年由美国AT&T公司贝尔实验室的Machesney等人开发的经典工艺。MCVD工艺为朗讯等公司所采用的方法。MCVD工艺是一种以氢氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积。MCVD工艺的化学反应机理为高温氧化。MCVD工艺是由沉积和成棒两个工艺步骤组成。沉积是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将巳沉积好的空心高纯石英玻璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒。现MCVD工艺采用大直径合成石英玻璃管和外包技术，例如用火焰水解外包和等离子外包技术来制作大预制棒。这些外包技术弥补了传统的MCVD工艺沉积速率低、几何尺寸精度差的缺点，提高了质量、降低了成本，增强了MCVD工艺的竞争力。MCVD（ModifieldChemicalVapourDeposition)--改进的化学气相沉积法MCVD（ModifieldChemicalVapourDeposition)--改进的化学气相沉积法高温反应，沉积效率较高，设备简单、价格便宜，易于控制折射率，可制作较复杂折射率结构剖面光纤；沉积速率低，对原料要求高，需要衬管。PCVD工艺是1975年由荷兰飞利浦公司的Koenings提出的微波工艺。长飞公司采用的就是这种工艺。PCVD与MCVD的工艺相似之处是，它们都是在高纯石英玻璃管管内进行气相沉积和高温氧化反应。所不同之处是热源和反应机理，PCVD工艺用的热源是微波，其反应机理为微波激活气体产生等离子使反应气体电离，电离的反应气体呈带电离子。带电离子重新结合时释放出的热能熔化气态反应物形成透明的石英玻璃沉积薄层。PCVD工艺制备芯棒的工艺有两个具体步骤，即沉积和成棒。沉积是借助低压等离子使流进高纯石英玻璃沉积管内气态卤化物和氧气在大约1000C°的高温下直接沉积成设计要求的光纤芯玻璃组成。成棒则是将沉积好的石英玻璃管移至成棒用的玻璃车床上，利用氢氧焰高温作用将该管熔缩成实心的光纤预制棒芯棒。PCVD（PlasmaChemicalVaporDeposition)—等离子化学气相沉积法3/16/2014PCVD（PlasmaChemicalVaporDeposition)—等离子化学气相沉积法沉积效率高，折射率分布控制精确，可制作复杂折射率结构剖面光纤；沉积速率低，对原料要求高，需要衬管。3/16/2014OVD(OutsideVaporDeposition)法--------外气相沉积1970年美国康宁公司的Kapron研发的简捷工艺。OVD工艺的化学反应机理为火焰水解，即所需的芯玻璃组成是通过氢氧焰或甲烷焰中携带的气态卤化物（SiCl4等）产生“粉末”逐渐地一层一层沉积而获得的。OVD工艺有沉积和烧结两个具体工艺步骤：先按所设计的光纤折射分布要求进行多孔玻璃预制棒芯棒的沉积（预制棒生长方向是径向由里向外），再将沉积好的预制棒芯棒进行烧结处理，除去残留水份，以求制得一根透明无水份的光纤预制棒芯棒，OVD工艺最新的发展经历从单喷灯沉积到多喷灯同时沉积，由一台设备一次沉积一根棒到一台设备一次沉积多根棒，从而大大提高了生产率，降低了成本。3/16/2014OVD(OutsideVaporDeposition)法--------外气相沉积全合成工艺，沉积效率高，对原材料要求低，可制作大尺寸预制棒，生产成本低；粉尘处理代价高，设备复杂昂贵，拔出靶棒会引起缺陷。沉积效率低。3/16/2014VAD（VaporAxialDeposition)法--轴向气相沉积VAD工艺是1977年由日本电报电话公司（NTT）的伊泽立男等人，为避免与康宁公司的OVD专利的纠纷所发明的连续工艺。VAD工艺的化学反应机理与OVD工艺相同，也是火焰水解。与OVD工艺不同的是，VAD工艺沉积获得的预制棒的生长方向是由下向上垂直轴向生长的。烧结和沉积是在同一台设备中不同空间同时完成的，即预制棒连续制造。VAD工艺的最新发展由70年代的芯、包同时沉积烧结，到80年代先沉积芯棒再套管的两步法，再到90年代的粉尘外包层代替套管制成光纤预制棒。3/16/2014VAD（VaporAxialDeposition)法--轴向气相沉积沉积速率高，对原材料要求低，可制作大尺寸预制棒，生产成本低；粉尘处理代价高，设备复杂昂贵，工艺最难掌握，沉积效率低，不易制作复杂折射率剖面光纤。四种工艺在制棒方面的区别制棒优势劣势OVD：芯棒与包层沉积速度折射率控制VAD：芯棒与包层沉积速度折射率控制MCVD：芯棒折射率控制沉积速度PCVD：芯棒折射率控制沉积速度当前的预知棒制造多采用组合工艺。