光纖製造工藝流程-科普知識

光纖製造工藝流程-科普知識

  目前用於製備光纖預製棒的方法主要採用以下四種方法:改進化學汽相沉積法(MCVD),外部汽相沉積法(OVD),汽相軸向沉積法(VAD)和等離子體化學汽相沉積法(PCVD)。

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  一、MCVD法

  1969年Jone和Hao採用SiCl4氣相氧化法制成的光纖的損耗低至10dB/km,而且摻雜劑都是採用純的TiO2、GeO2、B2O3及P2O5,這是MCVD法的原型,後來發展成為現在的MCVD所採用的SiCl4、GeCl4等液態的原材料。原料在高溫下發生氧化反應生成SiO2、B2O3、GeO2、P2O5微粉,沉積在石英反應管的內壁上。在沉積過程中需要精密地控制摻雜劑的流量,從而獲得所設計的折射率分佈。採用MCVD法制備的B/Ge共摻雜光纖作為光纖的內包層,能夠抑制包層中的模式耦合,大大降低光纖的傳輸損耗。MCVD法是目前製備高質量石英光纖比較穩定可靠的方法,該法制備的單模光纖損耗可達到0.2-0.3dB/km,而且具有很好的重複性。

  二、OVD法

  OVD法又為"管外汽相氧化法"或"粉塵法",其原料在氫氧焰中水解生成SiO2微粉,然後經噴燈噴出,沉積在由石英、石墨或氧化鋁材料製成的"母棒"外表面,經過多次沉積,去掉母棒,再將中空的預製律在高溫下脫水,燒結成透明的實心玻璃棒,即為光纖預製棒。該法的優點是沉積速度快,適合批量生產,該法要求環境清潔,嚴格脫水,可以製得0.16dB/km(1.55μm)的單模光纖,幾乎接近石英光纖在1.55μm窗口的理論極限損耗0.15dB/km。

  三、VAD法

  VAD法是由日本開發出來的,其工作原理與OVD相同,不同之處在於它不是在母棒的外表面沉積,而是在其端部(軸向)沉積。VAD的重要特點是可以連續生產,適合製造大型預製棒,從而可以拉制較長的連續光纖。而且,該法制備的多模光纖不會形成中心部位折射率凹陷或空眼,因此其光纖製品的帶寬比MCVD法高一些,其單模光纖損耗目前達到0.22-0.4dB/km。目前,日本仍然掌握著VAD的最先進的核心技術,所製得的光纖預製棒OH-含量非常低,在1385nm附近的損耗小於0.46dB/km。

  四、PCVD法

  PCVD法是由菲利普研究實驗室提出的,於1978年應用於批量生產。它與MCVD的工作原理基本相同,只是不用氫氧焰進行管外加熱,而是改用微波腔體產生的等離子體加熱。 PCVD工藝的沉積溫度低於MCVD工藝的沉積溫度,因此反應管不易變形;由於氣體電離不受反應管熱容量的限制,所以微波加熱腔體可以沿著反應管軸向作快速往復移動,目前的移動速度在8m/min,這允許在管內沉積數千個薄層,從而使每層的沉積厚度減小,因此折射率分佈的控制更為精確,可以獲得更寬的帶寬。而且,PCVD的沉積效率高,沉積速度快,有利於消除SiO2層沉積過程中的微觀不均勻性,從而大大降低光纖中散射造成的本徵損耗,適合製備複雜折射率剖面的光纖,可以批量生產,有利於降低成本。目前,荷蘭的等離子光纖公司佔據世界領先水平。

  此外,在光纖製造過程中應採取措施從幾何尺寸和光學上嚴格控制非圓度,優化折射率差,並採用三包層結構,從而減少偏振模色散(PMD)。另外,Shigeki Sakaguchi等研究了光纖中的瑞利散射損耗與Tf的關係,實驗證實對光纖進行熱處理可以降低微觀不均勻性,減少瑞利散射損耗。

  聚合物光纖的製備方法之一就是預製棒拉縴法,製備聚合物光纖預製棒的方法通常有:光共聚法、兩步共聚法和界面凝膠法,其中界面凝膠法制備預製棒的技術最為成熟。利用不同折射率的單體的擴散速度不同,反就時的不同單體的競聚率不同以及自動加速凝膠效應,使其折射率形成梯度,這樣製造出的漸變折射率型的光纖預製棒具有折射率分佈可控,而且分佈均勻的優點,是目前研究的熱點。

  技術要求:

  ①冷拔高強度鋼絲的焊接強度,如何使接頭強度達到鋼絲的70%以上,而同時又具有較強的韌性?(鋼絲強度為1900-2000兆帕);

  ②如何焊接鋁包鋼線?焊接點要有一定強度,同時鋁層也要修復,以確保導電性能;

  ③需要雙金屬(鋁包鋼)拉拔變形的理論基礎知識,模具內壓力對變形的影響。

光纖製造工藝流程-科普知識

  光纖廠家採用等離子體激活化學氣象沉積(簡稱PCVD)工藝製造光纖芯層,同時採用外部氣相沉積(簡稱OVD)工藝製造的合成石英管來形成光纖包層。結合這兩種工藝的優點,光纖具有折射率分佈控制精準、幾何特性優越和衰減低等優點。光纖採用雙層DLPC9紫外固化丙烯酸樹脂塗層,具有優越的保護光纖的能力。這種塗層是為要求更嚴格的緊套光纜設計得,在松套結構裡也能表現出極卓越的性能,使光纜具有非常優良的抗微彎性能。在各種環境條件先,塗層均易於剝離,剝離後無任何殘留物附在裸光纖上。在60℃下,光纖帶經過100多天的浸入實驗後,仍保持良好的傳輸性能。DLPC9塗層使光纖具有優越和穩定的動態抗疲勞特性(nd),大大提高了光纖對惡劣環境的適應能力。

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