VAD法制备光纤预制棒

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二、光纤预制棒外包层制造技术
• 在芯棒技术发展的同时，外包层技术也迅猛发展。
进入90年代，外包层技术包括VAD、OVD和等离子 外喷工艺成为光纤预制棒制造主体工艺。目前，套管 法相对份额由原来的70%下降到30%，其中OVD占 85%以上，等离子外喷工艺占10%左右，VAD工艺更 适合制造芯棒，目前已经有少数厂家采用其单独进行 预制棒的外包层沉积。
VAD法设备示意图
汽相轴向沉积法VAD 这种方法是在反 应室里放置一根基棒— —石英玻璃棒，基棒可 以旋转并向反应室外移 动，如图所示：当反应 气体送入反应室后，就 在基棒上沉积，基棒的 旋转运动保证了芯棒的 轴对称性，疏松的预制 棒在向上移动的过程中 经过一环形加热器，从 而生成玻璃预制棒。玻 璃预制棒沉积预制棒环 形加热器反应气体入孔 反应室。
VAD法制备光纤预制棒
制棒的主要方法:
一、外部汽相沉积法（OVD）
二、汽相轴向沉积法（VAD） 三、改进的化学外部汽相沉积法（MCVD） 四、等离子沉积法（PCVD）
VAD法原理
主要原料掺杂剂以气态形式送入氢氧火焰喷灯， 使之在氢氧液中水解，生成石英（ SiO2 ）玻璃微粒 粉尘，然后经喷灯喷出，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。 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”。
2、
等离子外沉积技术（ POVD ）
一、光纤预制棒棒芯制造技术
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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 代以前大都采用一步法生产，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 中国的YOFC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。
VAD的工艺流程：
（1）用VAD工序制作芯棒 （2）芯棒在氯气气氛中脱水 （3）芯棒在氦气气氛中烧结 （4）芯棒延伸 （5）等离子蚀洗 （6）低OH-含量的合成石英管作外包层 （7）光纤拉制
光纤预制棒制造新技术最新发展趋势
一、光纤预制棒棒芯制造技术
二、光纤预制棒外包层制造技术 三、光纤预制棒制造新技术 1、Sol-gel预制棒制造技术
Fra Baidu bibliotek
• 另一种技术的美国一家公司推出的芯棒+套管技术的工艺 流程，其特点是充分利用Sol-gel工艺的优点，原材料利 用率几乎是100%，可利用现成的外套管技术制造预制棒。
• （2）等离子外沉积技术（ POVD ） • POVD技术最初用来制造合成的石英管，最近fibercore公司 将其开发成新一代光纤预制棒制造工艺。其工艺以高频等离子体 做热源，SiCl4等原料的等离子体火焰中高温水解，水解颗粒在 高温下玻璃化，直接喷在芯棒上。
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外包层技术的发展，使光纤生产成本最低化。据 推算，目前光纤生产成本最低的是采用OVD法生产的 G.652单模光纤，而套管法生产的光纤成本比前者高出
20%～45%。
三、光纤预制棒制造新技术
最近一些新的制造技术也在加紧实用化具体进展如下： （1）Sol-gel预制棒制造技术 Sol-gel工艺是五六十年代提出的一种新型 的材料制造技术，与80年代中期开始应用于光纤制造。 Sol-gel工艺有一些优点：液相反应，可极大改善材料 的均匀性；易掺杂，掺杂浓度高；所得材料浓度高； 可精确控制材料的折射率；较低的处理温度。 Sol-gel工艺在光纤制造中的应用有多种不 同的方式，比较典型的是Bell实验室采用的合成管工 艺，该工艺生产的合成石英管已经开始应用于Lucent 的光纤制造。
VAD原理图VAD.swf
VAD法实物图
反应方程式
反应的主要公式: SiCl4 + O2 → SiO2 +2Cl2↑ 4BCl3 + 3O2 → 2B2O3 +6Cl2↑ 最后沉积光纤的纤芯， 其氧化反应过程为： SiCl4 + O2 → SiO2 +2Cl2↑ GeCl4 + O2 → GeO2 +2Cl2↑