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光纤制造工艺流程
浏览: 发布日期:2018-08-22

  目前用于制备光纤预制棒的方法主要采用以下四种方法:改进化学汽相沉积法(MCVD),外部汽相沉积法(OVD),汽相轴向沉积法(VAD)和等离子体化学汽相沉积法(PCVD)。

光纤生产图

  一、MCVD法

  1969年Jone和Hao采用SiCl4气相氧化法制成的光纤的损耗低至10dB/km,而且掺杂剂都是采用纯的TiO2、GeO2、B2O3及P2O5,这是MCVD法的原型,后来发展成为现在的MCVD所采用的SiCl4、GeCl4等液态的原材料。原料在高温下发生氧化反应生成SiO2、B2O3、GeO2、P2O5微粉,沉积在石英反应管的内壁上。在沉积过程中需要精密地控制掺杂剂的流量,从而获得所设计的折射率分布。采用MCVD法制备的B/Ge共掺杂光纤作为光纤的内包层,能够抑制包层中的模式耦合,大大降低光纤的传输损耗。MCVD法是目前制备高质量石英光纤比较稳定可靠的方法,该法制备的单模光纤损耗可达到0.2-0.3dB/km,而且具有很好的重复性。

  二、OVD法

  OVD法又为"管外汽相氧化法"或"粉尘法",其原料在氢氧焰中水解生成SiO2微粉,然后经喷灯喷出,沉积在由石英、石墨或氧化铝材料制成的"母棒"外表面,经过多次沉积,去掉母棒,再将中空的预制律在高温下脱水,烧结成透明的实心玻璃棒,即为光纤预制棒。该法的优点是沉积速度快,适合批量生产,该法要求环境清洁,严格脱水,可以制得0.16dB/km(1.55μm)的单模光纤,几乎接近石英光纤在1.55μm窗口的理论极限损耗0.15dB/km。

  三、VAD法

  VAD法是由日本开发出来的,其工作原理与OVD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。VAD的重要特点是可以连续生产,适合制造大型预制棒,从而可以拉制较长的连续光纤。而且,该法制备的多模光纤不会形成中心部位折射率凹陷或空眼,因此其光纤制品的带宽比MCVD法高一些,其单模光纤损耗目前达到0.22-0.4dB/km。目前,日本仍然掌握着VAD的最先进的核心技术,所制得的光纤预制棒OH-含量非常低,在1385nm附近的损耗小于0.46dB/km。

  四、PCVD法

  PCVD法是由菲利普研究实验室提出的,于1978年应用于批量生产。它与MCVD的工作原理基本相同,只是不用氢氧焰进行管外加热,而是改用微波腔体产生的等离子体加热。 PCVD工艺的沉积温度低于MCVD工艺的沉积温度,因此反应管不易变形;由于气体电离不受反应管热容量的限制,所以微波加热腔体可以沿着反应管轴向作快速往复移动,目前的移动速度在8m/min,这允许在管内沉积数千个薄层,从而使每层的沉积厚度减小,因此折射率分布的控制更为精确,可以获得更宽的带宽。而且,PCVD的沉积效率高,沉积速度快,有利于消除SiO2层沉积过程中的微观不均匀性,从而大大降低光纤中散射造成的本征损耗,适合制备复杂折射率剖面的光纤,可以批量生产,有利于降低成本。目前,荷兰的等离子光纤公司占据世界领先水平。

  此外,在光纤制造过程中应采取措施从几何尺寸和光学上严格控制非圆度,优化折射率差,并采用三包层结构,从而减少偏振模色散(PMD)。另外,Shigeki Sakaguchi等研究了光纤中的瑞利散射损耗与Tf的关系,实验证实对光纤进行热处理可以降低微观不均匀性,减少瑞利散射损耗。

  聚合物光纤的制备方法之一就是预制棒拉纤法,制备聚合物光纤预制棒的方法通常有:光共聚法、两步共聚法和界面凝胶法,其中界面凝胶法制备预制棒的技术最为成熟。利用不同折射率的单体的扩散速度不同,反就时的不同单体的竞聚率不同以及自动加速凝胶效应,使其折射率形成梯度,这样制造出的渐变折射率型的光纤预制棒具有折射率分布可控,而且分布均匀的优点,是目前研究的热点。

  技术要求:

  ①冷拔高强度钢丝的焊接强度,如何使接头强度达到钢丝的70%以上,而同时又具有较强的韧性?(钢丝强度为1900-2000兆帕);

  ②如何焊接铝包钢线?焊接点要有一定强度,同时铝层也要修复,以确保导电性能;

  ③需要双金属(铝包钢)拉拔变形的理论基础知识,模具内压力对变形的影响。

光纤生产原理图

  康宁光纤采用等离子体激活化学气象沉积(简称PCVD)工艺制造光纤芯层,同时采用外部气相沉积(简称OVD)工艺制造的合成石英管来形成光纤包层。结合这两种工艺的优点,康宁光纤具有折射率分布控制精准、几何特性优越和衰减低等优点。康宁光纤采用双层DLPC9紫外固化丙烯酸树脂涂层,具有优越的保护光纤的能力。这种涂层是为要求更严格的紧套光缆设计得,在松套结构里也能表现出极卓越的性能,使光缆具有非常优良的抗微弯性能。在各种环境条件先,涂层均易于剥离,剥离后无任何残留物附在裸光纤上。在60℃下,光纤带经过100多天的浸入实验后,仍保持良好的传输性能。DLPC9涂层使光纤具有优越和稳定的动态抗疲劳特性(nd),大大提高了光纤对恶劣环境的适应能力。