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文档简介
VAD法制预制棒光电07301班
第三小组整理课件制棒的种类
---国际上生产石英光纤预制棒的方法有十多种,其中普遍使用,并能制作出优质光纤的制棒方法主要有以下四种:---改进的化学汽相沉积法(MCVD-ModifiedChemicalVapourDeposition)---棒外化学汽相沉积法(OVD-OutsideChemicalVapourDeposition)---轴向汽相沉积法(VAD-VapourphaseAxialDeposition)---微波等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD-PlasmaactivatedChemicalVapourDeposition)整理课件VAD工艺的开展
●70年代的VAD工艺,芯和包层同时沉积、同时烧结,号称预制连续制造工艺。●80年代的VAD工艺是先做出大直径芯棒,然后把该大直径芯棒拉细成多根小芯棒,再用套管法制成预制棒,从“一步法〞开展到“二步法〞。
●90年代改成用SOOT外包代替套管法制成光纤预制棒。
●90年代以来,使用VAD的生产厂家增多了,除了日本古河、滕仓之外,信越、日立、三菱、昭和等公司从日本NTT获得了使用VAD工艺生产光纤的许可,并实施了再开发,实现了商业化VAD工艺,朗讯也从住友公司购得了使用VAD工艺的许可,另外还与住友在美国建立了VAD法的合资光纤厂,从而有时机多年观察VAD光纤生产,此后,朗讯将VAD工艺引进到它的亚特兰大光纤厂。整理课件过程及原理在母棒端部,即其轴向,发生化学反响,生成的石英玻璃粉尘微粒经喷灯喷出,沉积于种子石英棒一端,沿轴向形成多孔粉尘预制棒。种子石英棒不断旋转,并通过提升杆向上慢速移动,牵引粉尘多孔预制棒通过一环状加热器进行烧结处理,使之熔接缩成透明的光纤预制棒。反响的主要公式:SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑4BCl3+3O2→2B2O3+6Cl2↑最后沉积光纤的纤芯,其氧化反响过程为:SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑整理课件VAD法实物图整理课件VAD的特点可连续生长,适合于制成大型预制棒,从而可拉制成较长的连续光纤。可拉制程度长,目前可达100Km的单模光纤。此外,用VAD法制备的多模光纤不会形成中心部位折射率凹陷或空眼,因此其带宽要比MCVD法高一些。其单模光纤损耗也比较小,可到达0.25~0.5dB/km。价格廉价,大约20$/km左右。整理课件VAD法设备示意图汽相轴向沉积法VAD这种方法是在反响室里放置一根基棒——石英玻璃棒,基棒可以旋转并向反响室外移动,如下图:当反响气体送入反响室后,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响气体入孔反响室。VAD工艺示意图整理课件VAD流程图整理课件VAD工艺流程(1)用VAD工序制作芯棒:在旋转的芯棒顶部用火焰水解法沉积芯层和内包层,制成疏松体。内包层直径D/芯层直径d的比值略小于7.5。由于VAD制芯工艺是本钱较高的工艺,沉积量和(D/d)2成正比。D/d越小,对外套管的要求越高。因为D/d值小,一局部光能会在内包层和套管中进行传输,各种杂质包括OH-离子就会增加传输损耗。由于OH-离子在很容易在热处理〔尤其是拉丝过程中〕从外包层运动到芯层,因此工艺对外套管的含OH-离子的浓度要求就相当严格。商业化生产的D/d比值一般在2.0~7.5之间。整理课件(2)芯棒在氯气气氛中脱水沉积好的芯棒疏松体要放在1200℃含氯或含氟的气氛中。脱水的原理是氯气进入芯棒孔隙中取代C,其产生的Si-Cl键吸收波长在25微米,远离光纤工作波段。脱水的速率取决于脱水温度和氯气的流量。脱水后OH-离子的含量将少于8X10-10(w%)。(3)芯棒在氦气气氛中烧结芯棒在炉内继续升温到1500℃,通入氦气进行烧结。氦气是一种分子体积很小而传热系数很高的气体,能够将热量带到芯部,是疏松体依靠外表张力而生成透明的玻璃体。烧结效果取决于下送速度、烧结温度、氦气流量等因素。(4)芯棒延伸VAD制作的芯棒一般都较粗且外径不均匀,无法直接插入套管合成预制棒,需要经过一道延伸工序来使外径变均匀变细。芯棒延伸可以采用本钱较低的氢氧火焰作为热源,但氢氧焰会造成芯棒外表OH-离子污染,需要后面进行等离子蚀洗或酸洗。另外一种方法是采用等离子体作为热源进行延伸,可以省去一个去OH-离子的过程。整理课件(5)等离子蚀洗等离子蚀洗的原理是:等离子火焰沿着旋转着的芯棒进行轴向移动,高达9000℃的火焰将芯棒外表的一层物质迅速升华挥发。一般的蚀洗深度是0.25±0.15mm,足以将外表的OH-离子去除干净。(6)低OH-含量的合成石英管作外包层由于采用了更大的外套管,整个光纤的本钱急剧降低。对石英管的要求是高纯、低损耗和高抗拉强度。石英管的OH-含量决定了芯棒制作时的D/d值的大小。在套管车床上将芯棒和套管装配在一起,用环形氢氧焰沿轴线从上到下进行加热,同时用真空泵抽去缝隙内的空气,使套管烧结在芯棒上,形成一体的预制棒。芯棒D/d值外套管OH-含量7.5<200ppm5.2<1.0ppm4.4<0.5ppm表6外套管水份含量和芯棒D/d的关系整理课件(7)光纤拉制:
预制棒拉制成光纤的示意图如图2.3所示,当预制棒由送料机构以一定的速度均匀地送往环状加热炉中加热,且预制棒尖端加热到一定的温度时,棒体尖端的粘度变低,靠自身重量逐渐
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