光纤预制棒制备工艺2

1、材料工程系教师：刘永超材料工程系教师：刘永超 o2+sicl4+gecl4蒸汽饵棒(中心棒)粉层状预制棒喷嘴玻璃微粒粉层沉积粉层沉积粉状预制棒剖面芯包层粉状预制棒粉状预制棒加热炉加热炉 1400度度玻璃预制棒玻璃预制棒预制棒烧结预制棒烧结拉制光纤加热炉加热炉玻璃预制棒玻璃预制棒原料纯度要求高原料纯度要求高几何尺寸要求精度高几何尺寸要求精度高折射率纤芯大于包层折射率纤芯大于包层?如何解决如何解决化学气相沉积法化学气相沉积法 气相沉积工艺中选用高纯度的氧气作为气相沉积工艺中选用高纯度的氧气作为载气，将汽化后的卤化物气体带入反应区，载气，将汽化后的卤化物气体带入反应区，从而可进一步提纯反应物的纯度，

2、达到严格从而可进一步提纯反应物的纯度，达到严格控制过渡金属离子和控制过渡金属离子和oh-oh-羟基的目的。羟基的目的。 管内化学气相沉积法工艺示意图管内化学气相沉积法工艺示意图将卤化物带入玻璃管内将卤化物带入玻璃管内通入通入o2o2或是或是arar玻璃管以几十转玻璃管以几十转/ /分钟进行旋转分钟进行旋转启动玻璃车床启动玻璃车床生成玻璃氧化物粉尘生成玻璃氧化物粉尘sio2-geo2sio2-geo2和和sio2sio2高温加热高温加热制成致密透明的玻璃棒制成致密透明的玻璃棒高温烧结高温烧结生成多层透明的玻璃薄膜生成多层透明的玻璃薄膜左右移动喷灯左右移动喷灯 沉积物沉积物n n2 2小小沉积物沉

3、积物n n1 1大大n n1 1大于大于n n2 2 ，最终实现光的全反射，最终实现光的全反射问题一：问题一：热膨胀系数热膨胀系数 不同，收缩产生裂纹。不同，收缩产生裂纹。问题二：问题二：严格控制掺杂严格控制掺杂剂含量剂含量补偿法补偿法 腐蚀法腐蚀法微波谐振微波谐振等离子体等离子体非等温混合态非等温混合态产生大量热产生大量热 各种粒子重新结合，释各种粒子重新结合，释放出的热量足以熔化蒸发低放出的热量足以熔化蒸发低熔点低沸点的反应材料熔点低沸点的反应材料siclsicl4 4和和geclgecl4 4等化学试剂，形成气等化学试剂，形成气相沉积层。相沉积层。低压气体激发，里面含低压气体激发，里面含

4、有电子、分子、原子、有电子、分子、原子、离子离子熔融石英管sicl4 + o2 + 参杂物质反应物质排气口等离子体玻璃层快速来回移动的微波谐振腔 (2.45 ghz，8米/分钟)10001200度沉积效率高、沉积速度快有利于消除包层沉积过程中的微观不均匀快速移动，使沉积厚度减少，有利于控制折射率分布直接玻璃沉积不需高温烧结反应管不易变形 不用氢氧火焰加热沉积，沉积温度低于相应的 热反应温度，石英包管不易变形；2) 控制性能好，由于气体电离不受包管的热容量 限制，所以微波加热腔体可以沿石英包管作快 速往复运动，沉积层厚度可小于1um，从而制备 出芯层达上千层以上的接近理想分布的折射率剖 面以获得

5、宽的带宽；3) 光纤的几何特性和光学特性的重复性好，适于 批量生产，沉积效率高，对sicl4等材料的沉积效 率接近100%，沉积速度快，有利于降低生产成本。 ovd ovd 法工艺示意图法工艺示意图沉积工艺沉积工艺o2+sicl4+gecl4蒸汽饵棒(中心棒)粉层状预制棒喷嘴玻璃微粒粉层沉积粉状预制棒剖面芯包层粉状预制棒加热炉 1400度玻璃预制棒预制棒烧结拉制光纤加热炉玻璃预制棒烧结工艺烧结工艺+氯气氯气氯化亚砜氯化亚砜氮气氮气烧结工艺中烧结工艺中通入气体通入气体主要是起到除泡主要是起到除泡剂的作用，除去剂的作用，除去残留的气体残留的气体 主要是起到脱水主要是起到脱水作用，本质除去作用，本质除去里面的里面的oh-oh- 在脱水后，经高温作用，松疏的多孔质玻璃沉积体被烧结在脱水后，经高温作用，松疏的多孔质玻璃沉积体被烧结成致密、透明的光纤预制棒，抽去靶棒时遗留的中心孔也被烧成致密、透明的光纤预制棒，抽去靶棒时遗留的中心孔也被烧成实心。成实心。ovd法的法的优点优点沉积速度快，体沉积速度快，体积大积大不需要套管且不需要套管且oh-含