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[光纖光纜] 光纖預制棒工藝技術(shù)簡介
P:2017-11-25 11:42:51
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全球公認的較成熟的光纖預制棒技術(shù)有以下四種，它們統(tǒng)稱為"氣相沉積法"，可按照燒制方式分為"管內(nèi)法"和"管外法"。管外法分兩種：管外汽相沉積法（Outside Vapour Deposition，簡稱OVD）和汽相軸向沉積法（Vapour Axial Deposition，簡稱VAD）；管內(nèi)法也分兩種：改進的管內(nèi)化學氣相沉積法（Modified Chemical Vapour Deposition，簡稱MCVD）和等離子體管內(nèi)化學氣相沉積法（Plasma Chemical Vapour Deposition，簡稱PCVD）。
管外汽相沉積法（Outside Vapour Deposition，簡稱OVD）是1970年美國康寧公司的Kapron研發(fā)的簡捷工藝。OVD工藝的化學反應機理為火焰水解，即所需的芯玻璃組成是通過氫氧焰或甲烷焰中攜帶的氣態(tài)鹵化物(SiCl4等)產(chǎn)生"粉末"逐漸地一層一層沉積而獲得的。OVD工藝有沉積和燒結(jié)兩個具體工藝步驟：先按所設計的光纖折射分布要求進行多孔玻璃預制棒芯棒的沉積(預制棒生長方向是徑向由里向外)，再將沉積好的預制棒芯棒進行燒結(jié)處理，除去殘留水份，以求制得一根透明無水份的光纖預制棒芯棒，OVD工藝最新的發(fā)展經(jīng)歷從單噴燈沉積到多噴燈同時沉積，由一臺設備一次沉積一根棒到一臺設備一次沉積多根棒，從而大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本。
汽相軸向沉積法（Vapour Axial Deposition，簡稱VAD）是1977年由日本電報電話公司的伊澤立男等人，為避免與康寧公司的OVD專利的糾紛所發(fā)明的連續(xù)工藝。VAD工藝的化學反應機理與OVD工藝相同，也是火焰水解。與OVD工藝不同的是，VAD工藝沉積獲得的預制棒的生長方向是由下向上垂直軸向生長的。燒結(jié)和沉積是在同一臺設備中不同空間同時完成的，即預制棒連續(xù)制造。VAD工藝的最新發(fā)展由上世紀70年代的芯、包同時沉積燒結(jié)，到上世紀80年代先沉積芯棒再套管的兩步法，再到上世紀90年代的粉塵外包層代替套管制成光纖預制棒。
改進的管內(nèi)化學氣相沉積法（Modified Chemical Vapour Deposition，簡稱MCVD）是1974年由美國AT&T公司貝爾實驗室的Machesney等人開發(fā)的經(jīng)典工藝。MCVD工藝為朗訊等公司所采用的方法。MCVD工藝是一種以氫氧焰熱源，發(fā)生在高純度石英玻璃管內(nèi)進行的氣相沉積。MCVD工藝的化學反應機理為高溫氧化。MCVD工藝是由沉積和成棒兩個工藝步驟組成。沉積是獲得設計要求的光纖芯折射率分布，成棒是將已沉積好的空心高純石英玻璃管熔縮成一根實心的光纖預制棒芯棒�，F(xiàn)MCVD工藝采用大直徑合成石英玻璃管和外包技術(shù)，例如用火焰水解外包和等離子外包技術(shù)來制作大預制棒。這些外包技術(shù)彌補了傳統(tǒng)的MCVD工藝沉積速率低、幾何尺寸精度差的缺點，提高了質(zhì)量、降低了成本，增強了MCVD工藝的競爭力。
等離子體管內(nèi)化學氣相沉積法（Plasma Chemical Vapour Deposition，簡稱PCVD）是1975年由荷蘭飛利浦公司的Koenings提出的微波工藝。PCVD與MCVD的工藝相似之處是，它們都是在高純石英玻璃管內(nèi)進行氣相沉積和高溫氧化反應。所不同之處是熱源和反應機理，PCVD工藝用的熱源是微波，其反應機理為微波激活氣體產(chǎn)生等離子使反應氣體電離，電離的反應氣體呈帶電離子。帶電離子重新結(jié)合時釋放出的熱能熔化氣態(tài)反應物形成透明的石英玻璃沉積薄層。PCVD工藝制備芯棒的工藝有兩個具體步驟，即沉積和成棒。沉積是借助低壓等離子使流進高純石英玻璃沉積管內(nèi)氣態(tài)鹵化物和氧氣在大約1000℃的高溫下直接沉積成設計要求的光纖芯玻璃組成。成棒則是將沉積好的石英玻璃管移至成棒用的玻璃車床上，利用氫氧焰高溫作用將該管熔縮成實心的光纖預制棒芯棒。PCVD工藝的最新發(fā)展是采用大直徑合成石英玻璃管為沉積襯底管，沉積速率提高到了2～3g/min，沉積長度達到1.2～1.5m。
管外汽相沉積法（Outside Vapour Deposition，簡稱OVD）是1970年美國康寧公司的Kapron研發(fā)的簡捷工藝。OVD工藝的化學反應機理為火焰水解，即所需的芯玻璃組成是通過氫氧焰或甲烷焰中攜帶的氣態(tài)鹵化物(SiCl4等)產(chǎn)生"粉末"逐漸地一層一層沉積而獲得的。OVD工藝有沉積和燒結(jié)兩個具體工藝步驟：先按所設計的光纖折射分布要求進行多孔玻璃預制棒芯棒的沉積(預制棒生長方向是徑向由里向外)，再將沉積好的預制棒芯棒進行燒結(jié)處理，除去殘留水份，以求制得一根透明無水份的光纖預制棒芯棒，OVD工藝最新的發(fā)展經(jīng)歷從單噴燈沉積到多噴燈同時沉積，由一臺設備一次沉積一根棒到一臺設備一次沉積多根棒，從而大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本。
汽相軸向沉積法（Vapour Axial Deposition，簡稱VAD）是1977年由日本電報電話公司的伊澤立男等人，為避免與康寧公司的OVD專利的糾紛所發(fā)明的連續(xù)工藝。VAD工藝的化學反應機理與OVD工藝相同，也是火焰水解。與OVD工藝不同的是，VAD工藝沉積獲得的預制棒的生長方向是由下向上垂直軸向生長的。燒結(jié)和沉積是在同一臺設備中不同空間同時完成的，即預制棒連續(xù)制造。VAD工藝的最新發(fā)展由上世紀70年代的芯、包同時沉積燒結(jié)，到上世紀80年代先沉積芯棒再套管的兩步法，再到上世紀90年代的粉塵外包層代替套管制成光纖預制棒。
改進的管內(nèi)化學氣相沉積法（Modified Chemical Vapour Deposition，簡稱MCVD）是1974年由美國AT&T公司貝爾實驗室的Machesney等人開發(fā)的經(jīng)典工藝。MCVD工藝為朗訊等公司所采用的方法。MCVD工藝是一種以氫氧焰熱源，發(fā)生在高純度石英玻璃管內(nèi)進行的氣相沉積。MCVD工藝的化學反應機理為高溫氧化。MCVD工藝是由沉積和成棒兩個工藝步驟組成。沉積是獲得設計要求的光纖芯折射率分布，成棒是將已沉積好的空心高純石英玻璃管熔縮成一根實心的光纖預制棒芯棒�，F(xiàn)MCVD工藝采用大直徑合成石英玻璃管和外包技術(shù)，例如用火焰水解外包和等離子外包技術(shù)來制作大預制棒。這些外包技術(shù)彌補了傳統(tǒng)的MCVD工藝沉積速率低、幾何尺寸精度差的缺點，提高了質(zhì)量、降低了成本，增強了MCVD工藝的競爭力。
等離子體管內(nèi)化學氣相沉積法（Plasma Chemical Vapour Deposition，簡稱PCVD）是1975年由荷蘭飛利浦公司的Koenings提出的微波工藝。PCVD與MCVD的工藝相似之處是，它們都是在高純石英玻璃管內(nèi)進行氣相沉積和高溫氧化反應。所不同之處是熱源和反應機理，PCVD工藝用的熱源是微波，其反應機理為微波激活氣體產(chǎn)生等離子使反應氣體電離，電離的反應氣體呈帶電離子。帶電離子重新結(jié)合時釋放出的熱能熔化氣態(tài)反應物形成透明的石英玻璃沉積薄層。PCVD工藝制備芯棒的工藝有兩個具體步驟，即沉積和成棒。沉積是借助低壓等離子使流進高純石英玻璃沉積管內(nèi)氣態(tài)鹵化物和氧氣在大約1000℃的高溫下直接沉積成設計要求的光纖芯玻璃組成。成棒則是將沉積好的石英玻璃管移至成棒用的玻璃車床上，利用氫氧焰高溫作用將該管熔縮成實心的光纖預制棒芯棒。PCVD工藝的最新發(fā)展是采用大直徑合成石英玻璃管為沉積襯底管，沉積速率提高到了2～3g/min，沉積長度達到1.2～1.5m。
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