MCVD+OVD光纤预制棒制造技术
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ｍａｙ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｒｉｖａｌ ｏｆ ｔｈｏｓｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ ｏｔｈｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＯＶＤ ａｎｄ ＶＡＤ ｉｎ ｆｉｂｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｆｏｒｍ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ：ＭＣＶＤ ｐｒｏｃｅｓｓ；ＯＶＤ ｐｒｏｃｅｓｓ
实心的预制棒。工艺简图如图Ｉ所示。
庐答
喷灯 图ｌ ＭＣＶＤ工艺简图
ＯＶＩＤ工艺是目前生产光纤预制棒的主要方法之一，相对于ＭＣＶＤ工艺要复杂得多， 而且设备独特，目前只有ＯＶＤ工艺的发明者康宁公司使用，并且已经实现了工业化和 生产自动化，所生产光纤的各项性能指标非常稳定。ＯＶＤ工艺中Ｓｉ０２的获得是利用火 焰水解法，即使用一只或多只燃烧器（独特设计）对着一根在车床上旋转的靶棒（石英、 陶瓷或石墨）燃烧，使ＳｉＣｈ、ＧｅＣｈ等蒸汽水解．形成Ｓｉ０２、Ｏｅ０２等烟灰状颗粒后沉 积在靶棒上，此沉积层为多孔结构．随后第二层、第三层……．各种材料组分及沉积量 由设计者决定；之后，将这种疏松结构的预制棒（ｓｏｏｔ体）慢慢地放入烧结炉中，通入 干燥的气体在１４００＂Ｃ以上的温度下烧结．同时用氦气避免形成气泡，使疏松体内的气体 能通过预制棒未烧结部分逃逸（见图２）。
３．外包层沉积（ＯＶＤ）工艺
ＯＶＤ工艺（包wk.baidu.comＶＡＤ工艺）一直是国内光纤预制棒生产厂家追求的工艺方法，也 因为技术壁垒（专利保护）和国外不愿意把先进的制棒技术传入国内，从而制约了我国 光纤特别是预制棒的生产。江苏法尔胜光子有限公司采用ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ沉积外包 层的工艺方法．生产Ｏ．６５２光纤的预制棒。解决的主要技术问题有：①芯棒和外包层界
ＭＣＶＤ＋ＯＶＤ光纤预制棒制造技术
（孙建军卞进良唐凤再查健江严微江苏法尔胜光子有限公司２１４４３４）
摘要ｔ本文简要介绍了ＭＣＶＤ工艺和ＯＶＤ工艺，论述了采用ＭＣＶＤ芯棒、ＯＶＤ沉积外包层的生
产光纤预制棒的工艺方法（两步法）；对生产的预制棒及光纤参数进行了分析讨论．采用两步法生产预
制棒，技术先进，所生产的Ｇ．６５２单模光纤（各项指标）可以和ＯＶＤ、ＶＡＤ等工艺生产的光纤相媲
ＭＣＶＤ工艺是在旋转的石英管内通入用氧气载带的高纯ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４蒸汽等反应 物，外部使用Ｈ２／０２喷灯加热，反应后的Ｓｉ０２、Ｇｅ０２等受热泳机理沉积在石英管的下 游，喷灯在触及下限位后快速返回，触及上限位后开始沉积。周而复始，按工艺设计完
成内包层和芯层的沉积后，降低管内的压力，升高温度和喷灯的压力·把石英管烧缩成
要参数指标进行了比较，见下表所示。
信越预制棒和ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ包层法生产的预制棒所拉光纤性能的对比
项目
模场直径（１３１０ｎｍ）。ｕ ｍ 包层直径．ｐ ｍ 包层不圆度．％ 甚，包层同心度误差。ｌａ ｍ 包层，涂覆层同心度误差．“－ 衰减系数最大值
（１３１０／１５５０ｎｍ）．ｄＢ／ｋｍ
衰减点不连续性．ｄＢ 衰减波长特性．ｄＢ／ｋｍ ＯＴＤＲ蛸差．ｄＢ／ｌａｎ 零色散波长范围．ｎｍ 零色散斜率最大值．
ｐＰｓＭ／ Ｄ系（数ａｍ最’大ｋｍ值） 。ｐｓ／侗
抗拉强度
（１０ｍ．６ ０．５／６ ０．１５），ＧＰａ
宏弯附加损耗（１００圈ｍ ７５ｍｍ），
（１３ｌｏ，１５５０ａｍ）．ｄＢ
衰减温度特性
（－６０—＋８５℃）．ｄＢ／ｋｉｎ
熔接损耗．ｄＢ
技术指标（国标） （８．６－９．５）士０．７
１２５±ｌ ≤２
≤０．８ ≤１２．Ｓ
ｎｅｗ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｅｆｏｒｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＭＣＶＤ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｃｏｒｅ ｐｌｕｓ ＯＶＤ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ
ｃｌａｄｄｉｎｇ（Ｔｗｏ－ｓｔｅｐ ｐｒｏｃｅｓｓ），ａｎｄ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆｆｉｎａｌ ｐｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ．Ｔｈｅ ｔｗｏ－ｓｔｅｐ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｓｏ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ
有鉴于此，我们开发并掌握了具有自主知识产权的光纤预制棒制造技术。即ＭＣＶＤ 芯棒＋ＯＶＤ包层工艺方法，采用此工艺生产的Ｇ．６５２光纤预制棒，所拉制的光纤各项指 标均符合国家标准。
２．芯棒设计及制造技术
ＭＣｖＤ设备的生产能力一直被业内人士所关注。随着ＭＣＶＤ工艺的不断完善，再 与其它技术取长补短，如：阿尔卡特的ＭＣＶＤ＋等离子火焰水解技术、法尔胜的 ＭＣＶＤ＋ＯＶＤ技术等，其生产能力也不断提高，单棒可拉纤长度已超过２５０公里。预制 棒制造流程如下：
６
ｄ
蕃ｚ
《务３一挚幕爹．誉慧瞄泌一 皇
｛争ｃ Ｏ
了Ｉ
ｔ 亨一≯甲≤＝＝ｊ篷ｊｉ萄
一２
—４ —６
４．光纤拉制
一
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“－－“－＋
＝１
＝＿
‘
、位置
＋芯径 图４项制棒及光纤各参数均匀性 ．－．ｉｒａ－外径 一截止波长—，｝模场直径
目前，光纤的拉制技术已经非常成熟、稳定。而且为了提高生产效率、降低生产成 本都采用了高速拉丝技术，配备高精度的丝径监控系统和Ｈｅ冷却装置。对于ＯＶＤ法 沉积的棒而言，外径还是有一定的波动，要精确控制光纤直径在１２５±１ ｐ ｍ，需要拉丝
ｂ／ａ值也随着工艺的成熟逐渐变小，ＭＣＶＤ工艺的生产能力也随之提高。 芯棒纵向均匀性的控制：预制棒的锥度是ＭＣＶＤ工艺最难解决的问题．它直接影
响光纤各项参数的稳定（产品的稳定）。我们从以下几个方面进行控制．①喷灯的移动 速度：②原料的进料量（ＳｉＣｈ、ＧｃＣｌ４等）；③沉积温度：④管内压力。纵向均匀性需要 检测的参数包括：①芯径（２ａ）：②内包层直径（２ｂ）：③内包层折射率：④芯层折射率： ｂ／ａ值作为一般关注。
ｓｏｏｔ体
ｓｏｏｔ体
炉体
预制棒
（ａ）
（ｂ）
图２ ＯＶＤ工艺简图 （ａ）沉积 （ｂ）烧结
６７
众所周知，我国的光通信行业发展迅速，光纤的需求量２００１年超过了１２００万公里。 比２０００年增长近５０％。根据专家预测，今后１０年（２００１＂－＇２０１０）问，我国光纤光缆需 求的年增长率在２０％左右。光纤来源已由过去的主要依赖进口，发展为部分进口预制棒 国内拉丝。核心的预制棒生产技术掌握在康宁、阿尔卡特、日本的藤仓、古河等国外几 家大公司手里；国内只有长飞光纤光缆有限公司具有一定的制棒技术。
１．引言
１９７４年贝尔首先采用ＭＣＶＤ工艺制造光纤预制棒．之后又诞生了ＯＶＤ（美国康宁 公司）、ＶＡＤ（日本ＮｒＴ等公司）、ＰＣＶＤ等制棒技术，但随着技术的不断进步及生产 的规模化和追求低制造成本等，各种制造技术的优缺点逐渐显现．ＭＣＶＤ工艺具有操作 简便、设备成熟、可以制造复杂的折射率剖面等优点，但也存在着沉积效率低．预制棒 尺寸受石英管尺寸所限，生产成本较高的缺点：ＯＶＤ、ＶＡＤ技术沉积效率高，预制棒 的尺寸大，具有较好的成本优势。
炉温度场分布和炉内气流稳定，以保证预制棒锥度的稳定，也使拉制光纤具有较好的光 学性能。这种预制棒具有良好的各向同性，在拉丝时不需要进行偏振模色散（ＰＭＤ）的 补偿。
５．结果讨论
光纤的各项参数能真实地反映各公司的制棒水平，我们随机抽取相同拉丝塔拉制的
信越棒（ＶＡＤ法）和ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ包层法生产的棒的光纤（Ｇ．６５２），对它们的主
７Ｉ
MCVD+OVD光纤预制棒制造技术
作者： 作者单位：
孙建军， 卞进良， 唐凤再， 查健江， 严微 江苏法尔胜光子有限公司
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_4300383.aspx
荧．
，——一一
关键词。光纤预制棒；光纤：设进向化学气相沉积法；管外气相沉积法
（
、啊’
Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｆｏｒｍ
ｗｉｔｈ ＭＣＶ叶ｏＶＤ ｐｒｏｃｅｓｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎＵ－ｏｄｕｃａｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＭＣＶＤ ａｎｄ ＯＶＤ ｓｉｍｐｌｙ，ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ
ＭｃｖＤ工艺制造芯棒是预制棒的核心技术。我们通过折射率剖面的合理优化和芯棒 纵向均匀性的控制。使预制棒及光纤参数稳定可靠，同时缩短生产周期，提高生产效率， 降低生产成本。
芯棒折射率剖面：包括①芯径（２ａ）：②内包层直径（２ｂ）：③芯棒直径；④内包层 折射率；⑤芯层折射率；还有芯不圆度、棒（包层）不圆度、芯，包同心度等。我们采用 Ｈｅｍｅｕｓ公司的Ｆ．３００石英管（基管），其折射率为１．４５７２：内包层组分为 Ｓｉ０２．Ｐ２０５．Ｆ．Ｇｅ０２，各种掺杂剂有利于沉积状态的稳定和调整折射率，与基管保持一致。 芯层组分为Ｓｉ０２．Ｇｅ０２，外层与内层设计了合适的折射率梯度，为了保证芯部折射率的 完整．缩棒时用Ｇｅ０２补芯。另外，设计合适的ｂ／ａ值，对光纤的参数非常重要，同时，
图３为芯棒各参数的纵向均匀性，通过调整各个系数，使芯棒的纵向均匀性得到极 大的改善，芯径波动在ｌ％以内，内包层直径为２％．芯／包折射率差（△ｎ）在０．００４９～ Ｏ．００５１之间，芯棒的有效长度达到９５０ｒａｍ左右。因此，光纤的参数如：截止波长、模 场直径（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）损耗（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）、色散系数等均匀、可靠。
０．ＯＩ，ｏ．０６
０．０１ ≤０．０３
信越（ＶＡＤ） （平均值） ９．２土Ｏ．２
１２５±０．２０ ０ Ｊ５ ０．１９ ２ ８３ ≤
０．３３／０．１９３ ≤０．０３ ≤０．０５ ≤０．０４
１３０６．１３１６
０ ０８６
０．０８
≥４ ５ｌ，４ ３７
０ ０Ｉ／００６
０ ０Ｉ
≤０ ０３
图４是整根棒上光纤的模场直径（ＭＦＤ）（１３１０ｎｍ）和截止波长的分布，其偏差值 在２％以内．由表中的数据比较可见．ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ沉积外包层方法生产的光纤预 制棒可以拉制出符合国标和市场要求的光纤，其各项性能指标与采用ＶＡＤ、ＯＶＤ等方 法的相当，并且解决了光纤各参数的均匀性等关键问题；我们认为此生产方法优于 ＭＣＶＤ＋套管法，是目前国内可以得到的比较先进的工艺方法。
０ ０６
ｏ ００５４
，鸾瓣≤慕黼 ０ ０４
善ｏ．０２
一
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ｏ ００５３ ｏ ００５２ ｏ．００５ｌ
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位置ｍ
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＼◆ ｏ．００４９
、
、一 ｏ ００４８
０．００ｄ７
图３修正后芯棒各参数纵向均匀性
＋芯棒外径 ＋内包层直径
芯层直径 —÷一芯层折射率
，
注；５０ｒａｍ位置不在有效范围内．
面的气泡和杂质：②预制棒表面的波纹：＠预制棒的锥度等。
ＯＶＤ沉积的是未玻璃化的ｓｉ０２颗粒（ｓｏｏｔ体），芯棒和ｓｏｏｔ体是截然不同的两个 状态，通过烧结使ｓｏｏｔ体完全玻璃化，在芯棒和ＯＶＤ外包层的界面上不产生柱状模糊 层和气泡杂质等，这些缺陷会造成光纤拉制时丝径的异常波动。以及使光纤存在大量的 低强度点等。解决方法有：①沉积之前芯棒的清洁；②ｏＶＤ沉积的温度、ＳｉＣｌ４流量、 芯棒移动速度，特别是沉积最初的几层非常关键；③烧结工艺，烧结的温度、速度、Ｈｅ 的流量等。Ｓｏｏｔ体是有单个或多个喷灯将水解的Ｓｉ０２颗粒沉积在旋转且移动的芯棒上， 通过周而复始的过程．由沉积重量决定是否终止沉积。这种沉积方法肯定会形成螺纹状 的表面，如果不加弥补，表面波纹越来．越大采用起始点位移式沉积方法可以改善，另 外，喷灯的位置、结构、及安装的角度也直接影响ｓｏｏｔ体表面．预制棒的锥度包括有效 长度上直径的变化率和ＯＶＤ沉积形成的棒两端不均匀段的大小。图４为我们研制的预 制棒及光纤的各种参数的均匀性。从图中可以看到，预制棒的几何尺寸非常均匀，芯径、 外径纵向的波动在２％以内，从而保证了整根棒拉制成光纤后其光纤的几何参数和光学 参数的均匀稳定。
０３∞２２
０．１ ０．０５
无
１３００·１３２４ ００９３
０．３
３．４５／２．７６
无，０．Ｓ
０．０５
０．０８
ＭＣＶＤ＋ＯＶＤ（平均值）
９２±０．２ １２５±０．２３
０。１１ ０．１９ １．８２
≤０．３３／ｏ．１９３ ≤Ｏ．０３ ≤Ｏ．０５ ≤０．０４
１３０２．１３１５ ０．０８７
０．０７
≥４．５１／４．３７
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｆｏｒｍ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ：ＭＣＶＤ ｐｒｏｃｅｓｓ；ＯＶＤ ｐｒｏｃｅｓｓ
实心的预制棒。工艺简图如图Ｉ所示。
庐答
喷灯 图ｌ ＭＣＶＤ工艺简图
ＯＶＩＤ工艺是目前生产光纤预制棒的主要方法之一，相对于ＭＣＶＤ工艺要复杂得多， 而且设备独特，目前只有ＯＶＤ工艺的发明者康宁公司使用，并且已经实现了工业化和 生产自动化，所生产光纤的各项性能指标非常稳定。ＯＶＤ工艺中Ｓｉ０２的获得是利用火 焰水解法，即使用一只或多只燃烧器（独特设计）对着一根在车床上旋转的靶棒（石英、 陶瓷或石墨）燃烧，使ＳｉＣｈ、ＧｅＣｈ等蒸汽水解．形成Ｓｉ０２、Ｏｅ０２等烟灰状颗粒后沉 积在靶棒上，此沉积层为多孔结构．随后第二层、第三层……．各种材料组分及沉积量 由设计者决定；之后，将这种疏松结构的预制棒（ｓｏｏｔ体）慢慢地放入烧结炉中，通入 干燥的气体在１４００＂Ｃ以上的温度下烧结．同时用氦气避免形成气泡，使疏松体内的气体 能通过预制棒未烧结部分逃逸（见图２）。
３．外包层沉积（ＯＶＤ）工艺
ＯＶＤ工艺（包wk.baidu.comＶＡＤ工艺）一直是国内光纤预制棒生产厂家追求的工艺方法，也 因为技术壁垒（专利保护）和国外不愿意把先进的制棒技术传入国内，从而制约了我国 光纤特别是预制棒的生产。江苏法尔胜光子有限公司采用ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ沉积外包 层的工艺方法．生产Ｏ．６５２光纤的预制棒。解决的主要技术问题有：①芯棒和外包层界
ＭＣＶＤ＋ＯＶＤ光纤预制棒制造技术
（孙建军卞进良唐凤再查健江严微江苏法尔胜光子有限公司２１４４３４）
摘要ｔ本文简要介绍了ＭＣＶＤ工艺和ＯＶＤ工艺，论述了采用ＭＣＶＤ芯棒、ＯＶＤ沉积外包层的生
产光纤预制棒的工艺方法（两步法）；对生产的预制棒及光纤参数进行了分析讨论．采用两步法生产预
制棒，技术先进，所生产的Ｇ．６５２单模光纤（各项指标）可以和ＯＶＤ、ＶＡＤ等工艺生产的光纤相媲
ＭＣＶＤ工艺是在旋转的石英管内通入用氧气载带的高纯ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４蒸汽等反应 物，外部使用Ｈ２／０２喷灯加热，反应后的Ｓｉ０２、Ｇｅ０２等受热泳机理沉积在石英管的下 游，喷灯在触及下限位后快速返回，触及上限位后开始沉积。周而复始，按工艺设计完
成内包层和芯层的沉积后，降低管内的压力，升高温度和喷灯的压力·把石英管烧缩成
要参数指标进行了比较，见下表所示。
信越预制棒和ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ包层法生产的预制棒所拉光纤性能的对比
项目
模场直径（１３１０ｎｍ）。ｕ ｍ 包层直径．ｐ ｍ 包层不圆度．％ 甚，包层同心度误差。ｌａ ｍ 包层，涂覆层同心度误差．“－ 衰减系数最大值
（１３１０／１５５０ｎｍ）．ｄＢ／ｋｍ
衰减点不连续性．ｄＢ 衰减波长特性．ｄＢ／ｋｍ ＯＴＤＲ蛸差．ｄＢ／ｌａｎ 零色散波长范围．ｎｍ 零色散斜率最大值．
ｐＰｓＭ／ Ｄ系（数ａｍ最’大ｋｍ值） 。ｐｓ／侗
抗拉强度
（１０ｍ．６ ０．５／６ ０．１５），ＧＰａ
宏弯附加损耗（１００圈ｍ ７５ｍｍ），
（１３ｌｏ，１５５０ａｍ）．ｄＢ
衰减温度特性
（－６０—＋８５℃）．ｄＢ／ｋｉｎ
熔接损耗．ｄＢ
技术指标（国标） （８．６－９．５）士０．７
１２５±ｌ ≤２
≤０．８ ≤１２．Ｓ
ｎｅｗ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｅｆｏｒｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＭＣＶＤ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｃｏｒｅ ｐｌｕｓ ＯＶＤ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ
ｃｌａｄｄｉｎｇ（Ｔｗｏ－ｓｔｅｐ ｐｒｏｃｅｓｓ），ａｎｄ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆｆｉｎａｌ ｐｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ．Ｔｈｅ ｔｗｏ－ｓｔｅｐ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｓｏ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ
有鉴于此，我们开发并掌握了具有自主知识产权的光纤预制棒制造技术。即ＭＣＶＤ 芯棒＋ＯＶＤ包层工艺方法，采用此工艺生产的Ｇ．６５２光纤预制棒，所拉制的光纤各项指 标均符合国家标准。
２．芯棒设计及制造技术
ＭＣｖＤ设备的生产能力一直被业内人士所关注。随着ＭＣＶＤ工艺的不断完善，再 与其它技术取长补短，如：阿尔卡特的ＭＣＶＤ＋等离子火焰水解技术、法尔胜的 ＭＣＶＤ＋ＯＶＤ技术等，其生产能力也不断提高，单棒可拉纤长度已超过２５０公里。预制 棒制造流程如下：
６
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《务３一挚幕爹．誉慧瞄泌一 皇
｛争ｃ Ｏ
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ｔ 亨一≯甲≤＝＝ｊ篷ｊｉ萄
一２
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４．光纤拉制
一
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、位置
＋芯径 图４项制棒及光纤各参数均匀性 ．－．ｉｒａ－外径 一截止波长—，｝模场直径
目前，光纤的拉制技术已经非常成熟、稳定。而且为了提高生产效率、降低生产成 本都采用了高速拉丝技术，配备高精度的丝径监控系统和Ｈｅ冷却装置。对于ＯＶＤ法 沉积的棒而言，外径还是有一定的波动，要精确控制光纤直径在１２５±１ ｐ ｍ，需要拉丝
ｂ／ａ值也随着工艺的成熟逐渐变小，ＭＣＶＤ工艺的生产能力也随之提高。 芯棒纵向均匀性的控制：预制棒的锥度是ＭＣＶＤ工艺最难解决的问题．它直接影
响光纤各项参数的稳定（产品的稳定）。我们从以下几个方面进行控制．①喷灯的移动 速度：②原料的进料量（ＳｉＣｈ、ＧｃＣｌ４等）；③沉积温度：④管内压力。纵向均匀性需要 检测的参数包括：①芯径（２ａ）：②内包层直径（２ｂ）：③内包层折射率：④芯层折射率： ｂ／ａ值作为一般关注。
ｓｏｏｔ体
ｓｏｏｔ体
炉体
预制棒
（ａ）
（ｂ）
图２ ＯＶＤ工艺简图 （ａ）沉积 （ｂ）烧结
６７
众所周知，我国的光通信行业发展迅速，光纤的需求量２００１年超过了１２００万公里。 比２０００年增长近５０％。根据专家预测，今后１０年（２００１＂－＇２０１０）问，我国光纤光缆需 求的年增长率在２０％左右。光纤来源已由过去的主要依赖进口，发展为部分进口预制棒 国内拉丝。核心的预制棒生产技术掌握在康宁、阿尔卡特、日本的藤仓、古河等国外几 家大公司手里；国内只有长飞光纤光缆有限公司具有一定的制棒技术。
１．引言
１９７４年贝尔首先采用ＭＣＶＤ工艺制造光纤预制棒．之后又诞生了ＯＶＤ（美国康宁 公司）、ＶＡＤ（日本ＮｒＴ等公司）、ＰＣＶＤ等制棒技术，但随着技术的不断进步及生产 的规模化和追求低制造成本等，各种制造技术的优缺点逐渐显现．ＭＣＶＤ工艺具有操作 简便、设备成熟、可以制造复杂的折射率剖面等优点，但也存在着沉积效率低．预制棒 尺寸受石英管尺寸所限，生产成本较高的缺点：ＯＶＤ、ＶＡＤ技术沉积效率高，预制棒 的尺寸大，具有较好的成本优势。
炉温度场分布和炉内气流稳定，以保证预制棒锥度的稳定，也使拉制光纤具有较好的光 学性能。这种预制棒具有良好的各向同性，在拉丝时不需要进行偏振模色散（ＰＭＤ）的 补偿。
５．结果讨论
光纤的各项参数能真实地反映各公司的制棒水平，我们随机抽取相同拉丝塔拉制的
信越棒（ＶＡＤ法）和ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ包层法生产的棒的光纤（Ｇ．６５２），对它们的主
７Ｉ
MCVD+OVD光纤预制棒制造技术
作者： 作者单位：
孙建军， 卞进良， 唐凤再， 查健江， 严微 江苏法尔胜光子有限公司
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_4300383.aspx
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关键词。光纤预制棒；光纤：设进向化学气相沉积法；管外气相沉积法
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、啊’
Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｆｏｒｍ
ｗｉｔｈ ＭＣＶ叶ｏＶＤ ｐｒｏｃｅｓｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎＵ－ｏｄｕｃａｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＭＣＶＤ ａｎｄ ＯＶＤ ｓｉｍｐｌｙ，ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ
ＭｃｖＤ工艺制造芯棒是预制棒的核心技术。我们通过折射率剖面的合理优化和芯棒 纵向均匀性的控制。使预制棒及光纤参数稳定可靠，同时缩短生产周期，提高生产效率， 降低生产成本。
芯棒折射率剖面：包括①芯径（２ａ）：②内包层直径（２ｂ）：③芯棒直径；④内包层 折射率；⑤芯层折射率；还有芯不圆度、棒（包层）不圆度、芯，包同心度等。我们采用 Ｈｅｍｅｕｓ公司的Ｆ．３００石英管（基管），其折射率为１．４５７２：内包层组分为 Ｓｉ０２．Ｐ２０５．Ｆ．Ｇｅ０２，各种掺杂剂有利于沉积状态的稳定和调整折射率，与基管保持一致。 芯层组分为Ｓｉ０２．Ｇｅ０２，外层与内层设计了合适的折射率梯度，为了保证芯部折射率的 完整．缩棒时用Ｇｅ０２补芯。另外，设计合适的ｂ／ａ值，对光纤的参数非常重要，同时，
图３为芯棒各参数的纵向均匀性，通过调整各个系数，使芯棒的纵向均匀性得到极 大的改善，芯径波动在ｌ％以内，内包层直径为２％．芯／包折射率差（△ｎ）在０．００４９～ Ｏ．００５１之间，芯棒的有效长度达到９５０ｒａｍ左右。因此，光纤的参数如：截止波长、模 场直径（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）损耗（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）、色散系数等均匀、可靠。
０．ＯＩ，ｏ．０６
０．０１ ≤０．０３
信越（ＶＡＤ） （平均值） ９．２土Ｏ．２
１２５±０．２０ ０ Ｊ５ ０．１９ ２ ８３ ≤
０．３３／０．１９３ ≤０．０３ ≤０．０５ ≤０．０４
１３０６．１３１６
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图４是整根棒上光纤的模场直径（ＭＦＤ）（１３１０ｎｍ）和截止波长的分布，其偏差值 在２％以内．由表中的数据比较可见．ＭＣＶＤ芯棒＋ＯＶＤ沉积外包层方法生产的光纤预 制棒可以拉制出符合国标和市场要求的光纤，其各项性能指标与采用ＶＡＤ、ＯＶＤ等方 法的相当，并且解决了光纤各参数的均匀性等关键问题；我们认为此生产方法优于 ＭＣＶＤ＋套管法，是目前国内可以得到的比较先进的工艺方法。
０ ０６
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图３修正后芯棒各参数纵向均匀性
＋芯棒外径 ＋内包层直径
芯层直径 —÷一芯层折射率
，
注；５０ｒａｍ位置不在有效范围内．
面的气泡和杂质：②预制棒表面的波纹：＠预制棒的锥度等。
ＯＶＤ沉积的是未玻璃化的ｓｉ０２颗粒（ｓｏｏｔ体），芯棒和ｓｏｏｔ体是截然不同的两个 状态，通过烧结使ｓｏｏｔ体完全玻璃化，在芯棒和ＯＶＤ外包层的界面上不产生柱状模糊 层和气泡杂质等，这些缺陷会造成光纤拉制时丝径的异常波动。以及使光纤存在大量的 低强度点等。解决方法有：①沉积之前芯棒的清洁；②ｏＶＤ沉积的温度、ＳｉＣｌ４流量、 芯棒移动速度，特别是沉积最初的几层非常关键；③烧结工艺，烧结的温度、速度、Ｈｅ 的流量等。Ｓｏｏｔ体是有单个或多个喷灯将水解的Ｓｉ０２颗粒沉积在旋转且移动的芯棒上， 通过周而复始的过程．由沉积重量决定是否终止沉积。这种沉积方法肯定会形成螺纹状 的表面，如果不加弥补，表面波纹越来．越大采用起始点位移式沉积方法可以改善，另 外，喷灯的位置、结构、及安装的角度也直接影响ｓｏｏｔ体表面．预制棒的锥度包括有效 长度上直径的变化率和ＯＶＤ沉积形成的棒两端不均匀段的大小。图４为我们研制的预 制棒及光纤的各种参数的均匀性。从图中可以看到，预制棒的几何尺寸非常均匀，芯径、 外径纵向的波动在２％以内，从而保证了整根棒拉制成光纤后其光纤的几何参数和光学 参数的均匀稳定。
０３∞２２
０．１ ０．０５
无
１３００·１３２４ ００９３
０．３
３．４５／２．７６
无，０．Ｓ
０．０５
０．０８
ＭＣＶＤ＋ＯＶＤ（平均值）
９２±０．２ １２５±０．２３
０。１１ ０．１９ １．８２
≤０．３３／ｏ．１９３ ≤Ｏ．０３ ≤Ｏ．０５ ≤０．０４
１３０２．１３１５ ０．０８７
０．０７
≥４．５１／４．３７