光纤光缆生产工艺及设备

光纤光缆生产工艺及设备

第五章 光纤光缆制造工艺及设备

重点内容:原料提纯工艺、预制棒汽相沉积工艺、拉丝工艺、套塑工艺、余长形成、松套水冷、绞合工艺、层绞工艺

难点: 汽相沉积工艺参数确定、拉丝环境保护、余长的控制、梯度水冷的控制、绞合参数的选择

主要内容:

（1）光纤制造工艺

(2)缆芯制造工艺（成缆工艺） 二次套塑

缆芯

光纤原料质量检光纤预合拉丝二次

光纤张中心管

带状

紧套松套层绞加张

力

筛选合格性骨架式光纤防水油膏

光纤防绞光缆阻包填光纤防水油膏

性

(3)护套挤制工艺

成品光缆

图5－0-1光纤光缆制造工艺流程图

通信用光纤是由高纯度SiO 2与少量高折射

率掺杂剂GeO 2、TiO 2、Al 2O 3、ZrO 2和低折射率掺

杂剂SiF 4(F)或B 2O 3或P 2O 5等玻璃材料经涂覆高

分子材料制成的具有一定机械强度的涂覆光纤。而通信用光缆是将若干根（1～2160根）上述的成品光纤经套塑、绞合、挤护套、装铠等工序工艺加工制造而成的实用型的线缆产品。在光纤光缆制造过程中，要求严格控制并保证光纤原料的纯度，这样才能生产出性能优良的光纤光缆产品，同时，合理的选择生产工艺也是非常重要的。目前，世界上将光纤光缆的制造技术分成三大工

合格检光缆内装外打检加阻包填护

艺.

5.0.1光纤制造工艺的技术要点:

1.光纤的质量在很大程度上取决于原材料的纯度，用作原料的化学试剂需严格提纯，其金属杂质含量应小于几个ppb，含氢化合物的含量应小于1ppm，参与反应的氧气和其他气体的纯度应为6个9（99.9999％）以上，干燥度应达－80℃露点。

2.光纤制造应在净化恒温的环境中进行，光纤预制棒、拉丝、测量等工序均应在10000级以上洁净度的净化车间中进行。在光纤拉丝炉光纤成形部位应达100级以上。光纤预制棒的沉积区应在密封环境中进行。光纤制造设备上所有气体管道在工作间歇期间，均应充氮气保护，避免空气中潮气进入管道，影响光纤性能。

3.光纤质量的稳定取决于加工工艺参数的稳定。光纤的制备不仅需要一整套精密的生产设备和控制系统，尤其重要的是要长期保持加工工艺参数的稳定，必须配备一整套的用来检测和校正光纤加工设备各部件的运行参数的设施和装置。以MCVD工艺为例：要对用来控制反应气体

流量的质量流量控制器（MFC）定期进行在线或不在线的检验校正，以保证其控制流量的精度；需对测量反应温度的红外高温测量仪定期用黑体辐射系统进行检验校正，以保证测量温度的精度；要对玻璃车床的每一个运转部件进行定期校验，保证其运行参数的稳定；甚至要对用于控制工艺过程的计算机本身的运行参数要定期校验等。只有保持稳定的工艺参数，才有可能持续生产出质量稳定的光纤产品。

5.0.2光缆缆芯制造工艺的技术要点：

每种光缆都有自己的生产工艺，因为它们之间存在着不同的性能要求和结构型式，所以各部分材料不尽相同，结构方面存在差异。故生产过程中都有自己的生产工艺流程。但是各种光缆的基本制造工艺流程是基本相同的。成缆工艺首先要做两方面的准备并应注意这样几点技术要点：（1）选择具有优良传输特性的光纤，此光纤可以是单模光纤也可以是多模光纤，并对光纤施加相应应力的筛选，筛选合格之后才能用来成缆；

（2）对成缆用各种材料，强度元件，包扎带，

填充油膏等进行抽样检测，100％的检查外形和备用长度，同时，按不同应用环境，选择专用的成缆材料。

（3）在层绞结构中要特别注意绞合节距和形式的选择，要合理科学，作到在成缆、？设和使用运输中避免光纤受力。

（4）在骨架式结构中注意光纤置入沟槽时所受应力的大小，保证光纤既不受力也不松驰跳线。

（5）中心管式结构中特别注意中心管内部空间的合理利用，同时注意填充油膏的压力与温度的控制。

5.0.3光缆外护套挤制工艺的技术要点

根据不同使用环境，选择不同的护套结构和材料，并要考虑？设效应和老化效应的影响。在挤制内外护套时，注意挤出机的挤出速度、出口温度与冷却水的温度梯度、冷却速度的合理控制，保证形成合理的材料温度性能。对于金属铠装层应注意铠装机所施加压力的控制。

5.1光纤原料、制备与提纯工艺

5.1.1．光纤原料特点

1．SiO

2

光纤原料试剂与制备

制备SiO

2

石英系光纤的主要原料多数采用一些高纯度的液态卤化物化学试剂，如四氯化硅

（SiCl

4）, 四氯化锗（GeCl

4

），三氯氧磷（POCl

3

）,

三氯化硼（BCl

3）, 三氯化铝（AlCl

3

）,溴化硼

（BBr

3），气态的六氟化硫（SF

6

）,四氟化二碳(C

2

F

4

)

等。这些液态试剂在常温下呈无色的透明液体，有刺鼻气味，易水解，在潮湿空气中强烈发烟，同时放出热量，属放热反应。以SiCl

4

为例，它的水解化学反应式如下：

SiCl

4+2H

2

O 4HCl+SiO

2

(5-1-1)

SiCl

4+4H

2

O H

4

SiO

4

+4HCl

(5-1-2)

由于卤化物试剂的沸点低，SiCl

4

试剂的沸点在57.6℃，故易汽化，故提纯工艺多采用汽

相提纯。SiCl

4

的化学结构为正四面体，无极性，与HCl具有同等程度的腐蚀性，有毒。

SiCl

4

是制备光纤的主要材料，占光纤成分

总量的85％～95％。SiCl

4

的制备可采用多种方法，最常用的方法是采用工业硅在高温下氯化制

得粗SiCl

4

，化学反应如下：