光纤总结(颜色修正)介绍

1) 化学气相沉积法( CVD-Chemical Vapor Deposition) )
美国康宁公司1970 年首先得到 20dB/ km 的低损耗 光纤所采用的方法—— 化学气相沉积法, 它是光纤制 造采用的基本工艺。 SiCl4(g)+O2(g)+2H2(g)=SiO2(g)+4HCl(g)
为形成具有光学质量的玻璃, 还必须将沉积产生的高
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上述两种方法在最后均要加热，加热到 2200℃左右，依靠表面张力，熔缩成实心 棒．
4) 棒外气相沉积法( OVD-Outside Vapor Deposition )
这是由康宁公司( Corning) 在 1972 年研发出来的第 一个批量光纤制作工艺。
OVD 法通过沉积和固化两个步骤完成预制棒的制 作。
第
总
第二章
章
结
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气相沉积技术
芯棒 气相沉积技术
外包层
外部化学气相沉积法（OVD） 轴向气相沉积法（VAD） 改进的化学气相沉积法（MCVD） 等离子化学气相沉积法（PCVD） 套管法 粉末法 等离子喷涂法 溶胶－凝胶
气相沉积法
气相沉积法根据粉尘状物沉积方式和最终熔化为预 制棒方式的不同： 可分为棒外气相沉积法、改进的气相沉积法、等离 子气相沉积法、轴相气相沉积法。 优点：气相沉积法可以制造优质光纤, 缺点： 但该方法所需原料昂贵、工艺复杂、光纤材 料品种单一。
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沉积时先将一根空心的石英玻璃管安装在同轴旋转的车 床上, 将 SiCl4 、掺杂剂气体和氧气输入石英玻璃管, 用氢氧 焰喷灯沿轴向匀速移动, 加热石英玻璃管外表面。
近封闭， 所以更 纯，避免 了羟基
图2. 5 改进的化学气相沉积法制造预制棒
气相沉积工艺——MCVD法
改进的化学气相沉积法
Modified南C京h邮e电m大ic学al V光a电p工ou程r学D院ep光o通si信tio研n究(所MCVD)
其原理与OVD法完全相 同，不同之处在于它不是 在母棒的外表面沉积，而 是在其端部（轴向）沉 积，故又称母棒为“种子 石英棒”。
VAD工艺
光纤预制棒棒芯制造技术的发展经历了几次大的变化，80年 代后为提高生产技术大规模采用外套管工艺，管内法制造芯棒技 术较为成熟被许多公司采用，如法国Alcatel,韩国的LG，印度的 Sterlite,美国的原Lucent和中国Baidu NhomakorabeaYOFC（长飞）公司。只有美国 Corning公司采用OVD制芯棒，相反，VAD技术通过转让，其发 展速度相对较快，到90年代中期相对份额已超过管内沉积法。
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火焰每往返一次，就在石英玻璃管内生成一层超 薄的石英玻璃层。因此，可制造一系列折射率呈微 小梯度变化的薄层，也就梯度折射率光纤棒
成棒： 将沉积好的石英玻璃管加热到2000℃，使粉尘融化，冷 凝后，石英棒溶缩成实心的光纤预制棒
3) 等离子气相沉积法( PCVD-plasma activted chemical vapor deposition )
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5) 轴向气相沉积法(VAD-Vapor Axial
Deposition )
图
2. 8
日本科学家在1977年 轴 向
开发出了VAD 法。
气 相
VAD法是把SiCl4 、
沉 积
掺杂剂气体送入氢氧
法 制
火焰喷灯, 使之在氢氧
造 预
火焰中水解, 生成氧化
制 棒
物粉尘, 即石英玻璃微
粒。
沉积于有石英、石墨或氧化铝材料制作的“母棒”端 部，经多次沉积形成一定尺寸的多孔粉尘预制棒，然 后停止工作，去掉母棒，再将中空的预制棒在高温下 脱水、烧结成透明的实心玻璃棒，即获得所需的光线 预制棒。
一、光纤预制棒棒芯制造技术
第三章
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阶跃光纤和渐变光纤
折射率在纤芯中保持恒定, 在芯与包层界面突变的光纤称为 阶跃光纤（Step Index Fiber）;
折射率在纤芯内按某种规律逐渐降低的光纤称为渐变光纤 （Graded Index Fiber） 。
这是由菲利浦公司、荷兰消费电子和电信公司在 1975 年联合开发出来的。 它不同于MCVD 的地方在于加热反应区的方法不 是 通过燃烧灯把热量从外部传输进去, 而是利用微 波激活气体, 使气体电离成为等离子, 即离子化气 体, 简称等离子体。 带电离子重新结合时, 释放出的热量可用于熔化高 熔点制纤材料。
在沉积过程中, 通过改变每层的掺杂剂种类和掺杂浓 度可以制成不同折射率分布的光纤预制棒。 旋转棒并不是光纤的一部分, 仅仅起着衬底的作用。 率先沉积的玻璃粉尘将形成光纤的纤芯, 随后沉积的 玻璃粉尘形成光纤的包层。旋转棒的热膨胀系数与沉 积在其上面的玻璃层的不同, 因此在玻璃熔结成预制 棒之前, 可以容易地将旋转棒取出。该阶段结果是产 生一个粉尘预制棒。
在沉积阶段, 用高纯度氧作载体将 SiCl4 气体送进火 焰喷灯嘴, 在高温下发生水解反应, 生成构成纤芯和 包层材料的玻璃氧化物粉尘, 用氢氧焰喷灯局部加热 旋转棒外表面, 使这些氧化物粉尘沉积于旋转棒的周 围, 如图2. 7 所示。
气相沉积工艺——OVD法
图2. 7 棒外气相沉积法制造预制棒
外部化学气相沉积法 Outside Vapour Deposition (OVD)
PCVD 法工艺流程如图2. 6 所示。
图2. 6 等离子气相沉积法制造预制棒
技术特点：
加热为微波，带电离子重新结合产生热量。所以温度不受沉 积层厚度的制约。 SiCl4 、掺杂剂气体和氧气发生反应, 使所需的氧化物直接以 玻璃态沉积在基底硅管上, 而不形成粉尘。PCVD法得到的沉 积层厚度很薄, 大约1μm, 在石英管内可沉积高达上千层的氧 化物。 反应时间极短，所以谐振腔可以高速往返（4-30m/min）， 沉积速率达到３g/min 该方法适用于制造精密、复杂折射率分布的光纤。这就是 PCVD方法的关键优点。
纯度石英玻璃粉末进行烧结处理。
2) 改进的化学气相沉积法( MCVDModified )
这一工艺由贝尔实验室在 1974 年开发出来, 被广泛 用于渐变折射率光纤的生产。 MCVD 法的特点是在石英反应管内沉积内包层和芯 层的玻璃, 整个系统处于封闭的超提纯状态下, 所以 用这种方法可以生产高质量的单模和多模光纤。 这一工艺中, 预制棒分两步制造, 即沉积和成棒。