資源描述：
《光纖預(yù)制棒的制備技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、VAD法制預(yù)制棒光電07301班第三小組制棒的種類---國(guó)際上生產(chǎn)石英光纖預(yù)制棒的方法有十多種，其中普遍使用，并能制作出優(yōu)質(zhì)光纖的制棒方法主要有以下四種：---改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD-ModifiedChemicalVapourDeposition)---棒外化學(xué)汽相沉積法(OVD-OutsideChemicalVapourDeposition)---軸向汽相沉積法(VAD-VapourphaseAxialDeposition)---微波等離子體激活化學(xué)汽相沉積法(PCVD-Plasmaa
2、ctivatedChemicalVapourDeposition)VAD工藝的發(fā)展●70年代的VAD工藝,芯和包層同時(shí)沉積、同時(shí)燒結(jié),號(hào)稱預(yù)制連續(xù)制造工藝?！?0年代的VAD工藝是先做出大直徑芯棒,然后把該大直徑芯棒拉細(xì)成多根小芯棒,再用套管法制成預(yù)制棒,從“一步法”發(fā)展到“二步法”。●90年代改成用SOOT外包代替套管法制成光纖預(yù)制棒。●90年代以來(lái),使用VAD的生產(chǎn)廠家增多了,除了日本古河、滕倉(cāng)之外,信越、日立、三菱、昭和等公司從日本NTT獲得了使用VAD工藝生產(chǎn)光纖的許可,并實(shí)施了再開(kāi)發(fā),實(shí)
3、現(xiàn)了商業(yè)化VAD工藝,朗訊也從住友公司購(gòu)得了使用VAD工藝的許可,另外還與住友在美國(guó)建立了VAD法的合資光纖廠,從而有機(jī)會(huì)多年觀察VAD光纖生產(chǎn),此后,朗訊將VAD工藝引進(jìn)到它的亞特蘭大光纖廠。過(guò)程及原理在母棒端部，即其軸向，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的石英玻璃粉塵微粒經(jīng)噴燈噴出，沉積于種子石英棒一端，沿軸向形成多孔粉塵預(yù)制棒。種子石英棒不斷旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)提升桿向上慢速移動(dòng)，牽引粉塵多孔預(yù)制棒通過(guò)一環(huán)狀加熱器進(jìn)行燒結(jié)處理，使之熔接縮成透明的光纖預(yù)制棒。反應(yīng)的主要公式:SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑4
4、BCl3+3O2→2B2O3+6Cl2↑最后沉積光纖的纖芯，其氧化反應(yīng)過(guò)程為：SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑VAD法實(shí)物圖VAD的特點(diǎn)可連續(xù)生長(zhǎng)，適合于制成大型預(yù)制棒，從而可拉制成較長(zhǎng)的連續(xù)光纖?？衫瞥潭乳L(zhǎng)，目前可達(dá)100Km的單模光纖。此外，用VAD法制備的多模光纖不會(huì)形成中心部位折射率凹陷或空眼，因此其帶寬要比MCVD法高一些。其單模光纖損耗也比較小，可達(dá)到0.25~0.5dB/km。價(jià)格便宜，大約20$/km左右。VAD法設(shè)備示意圖汽相軸向沉積
5、法VAD這種方法是在反應(yīng)室里放置一根基棒——石英玻璃棒，基棒可以旋轉(zhuǎn)并向反應(yīng)室外移動(dòng)，如圖所示：當(dāng)反應(yīng)氣體送入反應(yīng)室后，就在基棒上沉積，基棒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)保證了芯棒的軸對(duì)稱性，疏松的預(yù)制棒在向上移動(dòng)的過(guò)程中經(jīng)過(guò)一環(huán)形加熱器，從而生成玻璃預(yù)制棒。玻璃預(yù)制棒沉積預(yù)制棒環(huán)形加熱器反應(yīng)氣體入孔反應(yīng)室。VAD工藝示意圖VAD流程圖VAD工藝流程(1)用VAD工序制作芯棒:在旋轉(zhuǎn)的芯棒頂部用火焰水解法沉積芯層和內(nèi)包層，制成疏松體。內(nèi)包層直徑D/芯層直徑d的比值略小于7.5。由于VAD制芯工藝是成本較高的工藝，沉積
6、量和(D/d)2成正比。D/d越小，對(duì)外套管的要求越高。因?yàn)镈/d值小，一部分光能會(huì)在內(nèi)包層和套管中進(jìn)行傳輸，各種雜質(zhì)包括OH-離子就會(huì)增加傳輸損耗。由于OH-離子在很容易在熱處理（尤其是拉絲過(guò)程中）從外包層運(yùn)動(dòng)到芯層，因此工藝對(duì)外套管的含OH-離子的濃度要求就相當(dāng)嚴(yán)格。商業(yè)化生產(chǎn)的D/d比值一般在2.0～7.5之間。(2)芯棒在氯氣氣氛中脫水沉積好的芯棒疏松體要放在1200℃含氯或含氟的氣氛中。脫水的原理是氯氣進(jìn)入芯棒孔隙中取代C，其產(chǎn)生的Si-Cl鍵吸收波長(zhǎng)在25微米，遠(yuǎn)離光纖工作波段。脫水的
7、速率取決于脫水溫度和氯氣的流量。脫水后OH-離子的含量將少于8X10-10(w%)。(3)芯棒在氦氣氣氛中燒結(jié)芯棒在爐內(nèi)繼續(xù)升溫到1500℃，通入氦氣進(jìn)行燒結(jié)。氦氣是一種分子體積很小而傳熱系數(shù)很高的氣體，能夠?qū)崃繋У叫静?，是疏松體依靠表面張力而生成透明的玻璃體。燒結(jié)效果取決于下送速度、燒結(jié)溫度、氦氣流量等因素。(4)芯棒延伸VAD制作的芯棒一般都較粗且外徑不均勻，無(wú)法直接插入套管合成預(yù)制棒，需要經(jīng)過(guò)一道延伸工序來(lái)使外徑變均勻變細(xì)。芯棒延伸可以采用成本較低的氫氧火焰作為熱源，但氫氧焰會(huì)造成芯棒表面
8、OH-離子污染，需要后面進(jìn)行等離子蝕洗或酸洗。另外一種辦法是采用等離子體作為熱源進(jìn)行延伸，可以省去一個(gè)去OH-離子的過(guò)程。(5)等離子蝕洗等離子蝕洗的原理是：等離子火焰沿著旋轉(zhuǎn)著的芯棒進(jìn)行軸向移動(dòng)，高達(dá)9000℃的火焰將芯棒表面的一層物質(zhì)迅速升華揮發(fā)。一般的蝕洗深度是0.25±0.15mm,足以將表面的OH-離子去除干凈。(6)低OH-含量的合成石英管作外包層由于采用了更大的外套管，整個(gè)光纖的成本急劇降低。對(duì)石英管的要求是高純、低損耗和高抗拉強(qiáng)度。石英管的OH-含量決定了芯棒制作時(shí)
