光纤预制棒的制造方法

光纤预制棒的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种光纤预制棒的制造方法。该方法包含如下内容：第一激光仪上激光测量芯层直径d，下激光测量粉末预制棒的顶端形状P，系统根据顶端形状P确定粉末预制棒提拉速度；第二激光仪上下激光分别测量包覆层上下不同点处直径，进而计算沉积包覆层斜率K。分析系统对比实际沉积粉末预制棒参数d1，P1和K1与设定参数d0，P0和K0的差异。粉末预制棒沉积过程中，测量系统(激光测径仪)、控制系统、分析系统处于闭路循环中，系统处于实时的测量，分析，调整过程中，通过K值可以在包覆层沉积偏离控制中值的起始阶段对沉积过程进行控制从而可以获得外径均匀的包覆层，从而提高粉末预制棒质量。
【专利说明】光纤预制棒的制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气相轴向法制备大尺寸超低水峰光纤预制棒的方法，具体涉及一种光纤预制棒的制造方法；

【背景技术】
[0002]光纤是现代通讯的基础，光纤预制棒是拉丝光纤的主要原材料；目前，商用预制棒的制备方法一般采用“两步法”的制造工艺，即第一步，芯棒的制备；第二步，芯棒外包包层和成棒；其中，典型的芯棒制造工艺包括:PCVD(plasma chemical vapor deposit1n)等离子体激发化学气相沉积法，MCVD(modified chemical vapor deposit1n)改进的化学气相沉积法，0VD(outside vapor deposit1n)外部气相沉积法和VAD(vapor axialdeposit1n)气相轴向沉积法；其中，PCVD和MCVD统称为管内法，OVD和VAD统称为管外法；外包技术目前典型的技术包括套管法，soot直接外包法，APVD等离子体喷涂法和sol-gel溶胶凝胶法；芯棒质量决定了光纤的传输特性如:衰耗，截止波长，色散特性，模场直径，有效面积等；芯棒的外包技术决定了光纤预制棒的制造成本；
[0003]目前市场上主要使用的是G652单模光纤，其折射率剖面采取简单阶跃匹配包层型和简单阶跃下凹内包层型；简单阶跃匹配包层型光纤，一般采用在芯层掺杂Ge来提高芯层折射率；
[0004]简单阶跃下凹内包层型光纤，一般它的内包层采用掺杂F产生下凹折射率，这样可以减少芯层Ge的惨杂量，提闻光纤性能；
[0005]就生产G652光纤而言，芯棒的外沉积技术(0VD, VAD)优于内沉积技术(PCVDjMCVD),外沉积技术主要优势在于:不用使用价格昂贵的合成石英管，沉积速率，沉积层数不用受到沉积管直径的限制，特别有利于以高沉积速率沉积大型预制棒；而其中，VAD法更适合做低水峰G652光纤；
[0006]目前的VAD工艺是先做出大直径芯棒，然后将大直径芯棒拉制成很多根小芯棒，然后再用外包法沉积包层；
[0007]鉴于VAD的工艺要求，需要将沉积的大直径芯棒拉制成小直径芯棒，为了保证光纤光学特性如模场直径能的稳定性以及芯棒拉伸难度，需要保证沉积芯棒的芯层直径d和包覆层直径D的稳定；
[0008]传统VAD制造方法是只利用激光控制粉末预制棒顶端形状P，如图1所示的第一激光仪下测量点，对于沉积的芯棒直径和包覆层直径则只能通过沉积结束后的测量结果，利用经验来调整喷灯反应物流量，燃料流量和喷灯相对位置来调整，因此每台VAD设备前期调试工作工作量浩大，而且其工艺参数相对单一，无法利用快速的转换生产的光纤预制棒类型；此外，如沉积过程中设备状态有改变，如喷灯位置有轻微偏移，必须等沉积结束后才能判断对沉积的影响，造成生产过程的浪费；
[0009]美国专利(US20120103023A1) “制造光纤预制棒的方法”披露了一种采取两盏喷灯，喷灯一在与轴线成直线的粉末预制棒的末端上沉积粉末，从而长出芯层；喷灯二在芯层的外周围沉积粉末，从而长出内包层；通过C⑶成像仪检测粉末预制棒尾端的几何形状-圆柱状包覆层直径D，圆柱状芯层直径d以及包覆层和芯层所成夹角Θ，通过图像分析软件分析检测几何与设定几何之间的差异，利用控制系统调节喷灯气体流量和组成，喷灯位置来控制粉末预制棒的整体质量，获得D/d具有较小波动的高质量光纤预制棒；
[0010]这样的方法具有如下问题:
[0011]1、在沉积过程中，沉积腔体内充满悬浮的固体小颗粒，会在CCD成像仪获取图像过程中造成较大的背景噪点，影响获取图像的质量，进而降低控制精度；
[0012]2、喷灯沉积过程中会有拖尾效应，即在沉积面的远端会沉积大量蓬松的疏松体，而第二喷灯在沉积的芯层外端沉积包覆层，因此，沉积过程中第二喷灯会将第一喷灯沉积面的远端沉积的大量蓬松的疏松体进行烧结，造成实际沉积过程中粉末预制棒端面形状与设定形状偏差较大，而且第二喷灯沉积面的远端沉积的大量蓬松的疏松体因其密度较低，不适合作为粉末预制棒的外径控制参数；
[0013]因此，需要开发一种气相轴向沉积方法，所述的气相轴向沉积方法能够既可用在整个沉积过程中长时间稳定的准确获取粉末预制棒的几何尺寸又可以在沉积过程超出控制时自动停止，减少浪费；并且，具有高的大批量生产能力，生产稳定性；


【发明内容】

[0014]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种光纤预制棒的制造方法，即一种气相轴向沉积方法，能够精确控制粉末预制棒的几何尺寸，并且具有高的大批量生产能量和生产稳定性；
[0015]为实现上述目的，本发明提供了一种光纤预制棒的制造方法，其包括以下步骤:1、在沉积控制系统输入设定的粉末预制棒的几何参数芯层直径do，顶端形状PO，包覆层沉积斜面外端任意点直径D20和内端任意点直径D10，包覆层斜率KO = (D2-D10)/2h(h为包覆层上下测量点之间垂直高度)，以及d0，PO和KO的控制范围；
[0016]2、开始沉积后，第一喷灯在粉末预制棒的末端沉积芯层，第二喷灯在芯层外周围沉积包覆层；
[0017]第一激光测径仪上激光测量芯层直径dl，下激光测量粉末预制棒顶端形状PO ;第二激光测径仪上激光测量包覆层沉积斜面外端任意点直径D2和下激光测量内端任意点直径D1，上下激光点垂直距离h，获得包覆层斜率Kl= (D2-Dl)/2h ；
[0018]3、激光测径仪实时对粉末预制棒的顶端进行扫描测量，分析系统将沉积粉末预制棒测量结果dl，Pl和Kl与设定的参数d0，PO和KO对比，并将对比结果反馈给控制系统；
[0019]4、控制系统通过调节第一喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使沉积的粉末预制棒芯层直径dl处于控制范围内；
[0020]控制系统通过调节靶棒提升速度，使得粉末预制棒顶端形状Pl围绕系统控制中值PO波动；
[0021]控制系统通过调节第二喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使包覆层沉积斜面斜率Kl处于控制范围内；
[0022]5、分析系统对控制系统调节后的结果进行判定，如调节后沉积的粉末预制棒几何参数在系统设定的相应参数控制范围之内，则继续沉积；
[0023]6、控制系统继续调节靶棒提升速度使沉积的粉末预制棒顶端形状Pl与设定值PO一致，调节第一喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使沉积的粉末预制棒芯层直径dl与设定值d0 —致；控制系统调节靶棒第二喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使包覆层沉积斜面斜率Kl与设定值KO —致，直至沉积结束；
[0024]7、如调节后的粉末预制棒的顶端形状P1，芯层直径dl与包覆层沉积斜面斜率Kl中的任何一项超出系统设定的相应参数控制范围，则沉积停止；
[0025]8、沉积结束后将粉末预制棒转移到脱水烧结炉进行脱水烧结，将缩合后的实心棒拉伸至特定的外径，再利用外包法外包包层，即成成品光纤预制棒；
[0026]作为优选，所述的步骤I中的设定的粉末预制棒的控制参数包括:沉积粉末预制棒的柱状芯层外径do，顶端形状PO，包覆层沉积斜面外斜率KO ；
[0027]作为优选，所述的步骤I中的设定的粉末预制棒的控制参数d0，P0和KO分别具有相应的控制范围；
[0028]作为优选，所述的步骤I中的沉积过程中，第一喷灯沉积S12与GeO2混合物，作为芯层；第二喷灯沉积包层为纯S12或S12与F的混合物，作为包覆层；
[0029]作为优选，所述的步骤4中的第一喷灯以SiCl4和GeCl4的混合物作为反应物，以H2作为燃料，以O2作为助燃剂，以N2或者Ar作为保护气；
[0030]作为优选，所述的步骤4中的第二喷灯以SiCl4或SiCl4和含氟气体的混合物作为反应物，以H2作为燃料，以O2作为助燃剂，以N2或者Ar作为保护气；
[0031]作为优选，所述的步骤4中的靶棒提升速度由第一激光仪下测量激光测定值与设定值决定；
[0032]作为优选，所述的步骤4中的喷灯的相对位置包括喷灯与靶棒垂直轴线的水平距离以及喷灯与靶棒垂直轴线的相对角度；
[0033]作为优选，所述的步骤2中的第二激光测径仪上激光测量的包覆层沉积斜面外端任意点直径D2选择范围为D2 <包覆层直径D0X95%，和下激光测量的内端任意点直径Dl选择范围为Dl彡芯层直径d0X105% ；
[0034]作为优选，所述的步骤4中的沉积靶棒由耐高温陶瓷材料或石英材料组成；
[0035]作为优选，所述的制造方法的测量系统，控制系统，分析系统形成闭路循环，沉积过程中，测量系统，控制系统，分析系统处于实时的监控，调节，判定状态中；
[0036]本发明的有益效果:通过上述的控制方法，首先，可以在粉末预制棒包覆层沉积早期阶段对其后续沉积趋势进行判定，相比以往测量沉积形成后的粉末预制棒包覆层直径的控制技术，可以获得更好的控制效果；其次，激光测径仪相比CCD成像仪具有更高的精度和抗干扰能力；最后，对第二激光测径仪测量范围进行合理的限定，可降低喷灯之间火焰互相干扰和火焰沉积的拖尾效应对实时测量造成的误差；因此，可以保证沉积预制棒的芯棒比例的稳定性，进而提高了最终拉丝光纤的光学性能；当沉积的粉末预制棒的几何参数超出控制范围后，系统会自动停止沉积，从而阻止生产过程中的报废，降低预制棒生产成本；
[0037]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果；

【专利附图】

【附图说明】
[0038]图1为本发明的方法流程图；
[0039]图2为本发明的【具体实施方式】的气相轴向沉积装置结构图；
[0040]图3为本发明的粉末预制棒顶端几何参数及其测量点示意图；
[0041]图4为本发明的的具体实施例1粉末预制棒直径分布图；
[0042]图5为本发明的具体实施例2粉末预制棒直径分布图；

【具体实施方式】
[0043]依照本发明的一个优选实施案例的气相轴向沉积装置；如图1所示，靶棒11垂直悬挂安装于反应腔体内，挂棒机构通过塔架上的导轨，利用电机和伺服马达可以上下移动和旋转，进而带动靶棒11的垂直移动和旋转；通过靶棒控制系统31可以控制靶棒的上下移动速度和旋转速度；随后喷灯在靶棒11上开始沉积粉末预制棒；
[0044]第一喷灯13沉积芯层,第二喷灯14在芯层外围沉积包覆层；芯层为包含有Ge的S12组成，其折射率相对较高，包覆层为包含有F的S12或者纯S12组成，折射率相对较低；在粉末沉积的起始阶段，通过利用第二喷灯14，粉末被沉积在靶棒11的底部，以形成球体；当球体通过不断沉积达到预定尺寸时，通过利用第一喷灯13和第二喷灯14，芯层和包覆层同时在球体上形成；随着靶棒11的提升，芯棒和包覆层在沿垂直轴线18方向均匀生长，形成均匀的粉末预制棒12 ；
[0045]沉积芯棒的第一喷灯13供应气体由反应物(SiCl4和GeCl4),燃料(H2)，助燃剂
(O2)和保护气(N2)组成；沉积包覆层的第二喷灯供应气体由反应物(SiCl4和含氟气体)，燃料(H2),助燃剂(O2)和保护气(N2)组成；
[0046]第一激光测径仪上激光测量芯层直径dl，下激光测量粉末预制棒顶端形状Pl ;第二激光测径仪上激光测量包覆层沉积斜面外端任意点直径D2和下激光测量内端任意点直径D1，上下激光点垂直距离h，获得包覆层斜率Kl= (D2-Dl)/2h ；
[0047]分析系统比较获得的粉末预制棒顶端形状，dl, Pl和Kl值与设定参数d0，PO和KO之间的差异，将结果反馈到控制系统20，经分析系统40分析后，根据粉末预制棒顶端形状Pi与设定形状PO之间的差异，控制靶棒提升速度，根据dl和Kl与设定值do和KO之间的差异，独立调节喷灯反应物流量，燃料，助燃剂的供给，喷灯的相对位置；
[0048]另外，排风系统38安装在沉积腔体上与喷灯相对的另一侧；
[0049]作为沉积芯层的第一喷灯13和沉积包覆层的第二喷灯14，通过控制系统20可以独立控制反应物，燃料，助燃剂的供给，喷灯的相对位置；
[0050]在实施案例中，如图2所示，粉末预制棒12的顶端几何分为两部分，第一喷灯13在靶棒11底部沉积的圆柱状芯棒，其直径定义为do，芯棒顶端参数定义为PO，第二喷灯14在芯棒周围沉积的圆柱状包覆层，包覆层沉积斜面外端任意点直径D2和内端任意点直径D1，上下激光点垂直距离h，获得包覆层斜率Kl = (D2-Dl)/2h ；
[0051]沉积过程中，用第一激光测径仪35上激光测量芯棒直径dl，下激光测量芯棒顶端参数Pl ;第二激光测径仪36测量第二喷灯14沉积的包覆层斜面外端任意点直径Dl和内端任意点直径D2，上下激光点垂直距离h，获得包覆层斜率Kl= (D2-Dl)/2h ;第二激光测径仪测量的包覆层沉积斜面外端任意点直径D2选择范围为D2<包覆层直径D0X95%，和内端任意点直径Dl选择范围为Dl >芯层直径d0X105% ；
[0052]测量结果经分析系统40反馈给控制系统20，控制系统20通过调节靶棒提升速度使得芯棒顶端参数Pl在设定值PO的控制范围内；调节第一喷灯中反应物流量，燃料和助燃剂流量，以及喷灯的相对位置，使得dl在控制范围内，控制系统20通过调节第二喷灯中反应物流量，燃料和助燃剂流量，以及喷灯的相对位置，使得Kl值在控制范围内，例如，Pl控制范围2-3，dl控制范围33-37mm，Kl控制范围为0.7-0.9，以此控制，可以使得沉积的粉末预制棒12沉积参数与目标值一致(如PO为2.5, dlO为35mm, KO为0.8,作为沉积控制参数的中值)；
[0053]在粉末沉积过程中，粉末预制棒12以一定速度旋转并向沿垂直轴线18向上移动；通过令粉末预制棒12沿垂直轴线18旋转，粉末预制棒具有了旋转对称性；而且通过令粉末预制棒12沿靶棒11垂直向上移动,粉末预制棒12沿垂直轴线18持续向下生长；
[0054]粉末预制棒12顶端几何参数Pl可以通过调整靶棒11提升速度，如检测到的Pl超出PO，则增加靶棒11提升速度；
[0055]粉末预制棒12的芯棒直径dl可以通过调整供应给第一喷13灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量和第一喷灯的相对位置来控制；如检测到的dl超出dO，可以通过降低喷灯中的SiCl4和GeCl4供给量，降低H2和O2的供给量以及第一喷灯的相对位置的一种或多种方式来调节；
[0056]粉末预制棒12顶端几何参数Kl可以通过调整供应给第二喷灯14的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及第二喷灯的相对位置来控制；如测量结果K超出K0，可以通过降低喷灯中的SiCl4和含氟气体供给量，降低H2和O2的供给量，调节第二喷灯的相对位置的一种或多种方式来调节；
[0057]优选的，粉末预制棒12顶端几何参数Pl处于2-3范围内，dl处于33到37mm的范围之内，粉末预制棒12顶端形状几何参数K处于0.7-0.9的范围之内；
[0058]沉积结束后，将获得的粉末预制棒12加热至1100-1200°C左右，在含He和Cl2的气体中进行脱水，然后将温度提高至1500-1600°C在含He的气体中进行烧结；
[0059]图1说明了本发明的一个优选实施案例的控制方法；首选，在控制系统20输入设定的粉末预制棒的几何参数d0，PO和K0，以及几何参数PO，dO和KO的控制范围(步骤I)，然后，第一激光测径仪测量粉末预制棒12的芯层直径dl，第二激光仪测量粉末预制棒12的包覆层沉积斜面上远端直径D2和近端直径Dl，上下测量点垂直高度h，包覆层斜率Kl =(D2-Dl)/h ；
[0060]分析系统将获得的粉末预制棒12顶端几何参数(dl，Pl和Kl)与粉末预制棒的顶端设定的几何参数(do，PO, K0)进行对比后(步骤3)，反馈给控制系统20，控制系统20调节靶棒11提升速度，喷灯中反应物流量，燃料和助燃剂流量，以及喷灯的相对位置(步骤
4);同时，靶棒11提升速度，喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置可以单独或者多项一起进行控制调整；
[0061]在实施例中步骤5，如系统判定结果为是，即通过上述获得的粉末预制棒12的顶端几何参数(dl，Pl，Kl)在粉末预制棒12的顶端设定几何参数(d0，P0，K0)的控制范围内，则与第四步一样，控制系统20通过调节靶棒11提升速度，喷灯中反应物流量，燃料和助燃剂流量，以及喷灯的相对位置中的一项或多项(步骤6)，同时系统继续沉积(步骤8)，直至沉积结束；
[0062]在实施例中步骤5，如系统判定结果为否，即通过多次对比分析获得的顶端几何参数(dl，Pl，Kl)全部偏离粉末预制棒12的顶端设定几何参数(d0，P0，K0)的控制范围，则沉积过程立即停止(步骤7)，减少不合格品的产生；
[0063]通过上述的优选实施例中的控制方法，在整个沉积过程中，测量系统(第一激光测径仪和第二激光测径仪)，分析系统40，控制系统20处于闭路循环中，沉积系统一直处于测量，分析，调节的过程中，而且Kl值可以在包覆层沉积偏离控制中值的初始阶段对其进行沉积过程进行调节，因此沉积形成的粉末预制棒外径波动较小；因此制备的粉末预制棒12以及从粉末预制棒12获得光纤的光学性能得到改善，并能够提高粉末预制棒的大批量生产能力和可靠性；
[0064]通过上述的控制方法，可以保证批量生产过程中的粉末预制棒的几何参数的稳定，保证了粉末预制棒的直径，密度，在芯层的Ge掺杂和包层中的F掺杂浓度在轴向上和径向上的稳定；而且，因沉积的粉末预制棒的几何的稳定，粉末预制棒生成缺陷如裂纹和变型机会降低，从而可以获得质量稳定的高质量的光纤预制棒；当沉积的粉末预制棒的几何参数超出控制范围后，系统会自动停止沉积，从而减少生产过程中的报废，降低预制棒生产成本；
[0065]a.实施例1 --传统方法:在VAD法沉积中使用直径为35_高纯石英靶棒，采用两个喷灯分别沉积芯层和包层粉末层，其中芯层为S12与GeO2混合物，包层为S12粉末，粉末预制棒平均密度为0.28gram/cm3,粉末体外径均勻部分长度为100mm ;粉末预制棒顶端几何参数设定值中值PO为2.5，PO控制范围为2-3 ;粉末预制棒顶端几何参数由测量系统实时测量，分析系统对测量结果进行分析计算，其中测量系统由第一激光测径仪和第二激光测径仪组成；
[0066]沉积结束后粉末预制棒转移到脱水烧结炉的输送平台，将预制棒自上而下伸进脱水烧结炉中，将热区温度升至1100°c，在烧结炉的底部充入40SLPM氦气，5SLPM氯气，粉末体以400mm/min速度自上而下经过烧结炉的热区，完成上述脱水工序后，测量粉末预制棒直径如图4系列I所示；
[0067]b.本发明实施例:在VAD法沉积中使用直径为35mm高纯石英靶棒，采用两个喷灯分别沉积芯层和包层粉末层，其中芯层为S12与GeO2混合物，包层为5102粉末，粉末预制棒平均密度为0.28gram/cm3,粉末体长度为100mm ;粉末预制棒顶端几何参数设定值中值dO为35mm，dO控制范围为33mm-37mm，PO控制中值2.5，控制范围2-3，KO控制中值0.8，控制范围0.7-0.9 ;粉末预制棒顶端几何参数由测量系统实时测量，分析系统对测量结果进行分析计算，其中测量系统由第一激光测径仪和第二激光测径仪组成；
[0068]沉积结束后粉末预制棒转移到脱水烧结炉的输送平台，将预制棒自上而下伸进脱水烧结炉中，将热区温度升至1100°c，在烧结炉的底部充入40SLPM氦气，5SLPM氯气，粉末体以400mm/min速度自上而下经过烧结炉的热区，完成上述脱水工序后，测量粉末预制棒外径如图4系列2所示；
[0069]c.实施例2 --传统方法:在VAD法沉积中使用直径为30mm高纯石英靶棒，采用两个喷灯分别沉积芯层和包层粉末层，其中芯层为S12与GeO2混合物，包层为S12和F的混合物，粉末预制棒平均密度为0.25gram/cm3，粉末体长度为100mm ;粉末预制棒顶端几何参数设定值中值的dO为30mm，dlO控制范围为28mm-32mm ;粉末预制棒顶端几何参数由测量系统实时测量，分析系统对测量结果进行分析计算，其中测量系统由第一激光测径仪和第二激光测径仪组成；
[0070]沉积结束后将粉末预制棒转移到脱水烧结炉的输送平台，将预制棒自上而下伸进脱水烧结炉中，将热区温度升至1100°C，在烧结炉的底部充入40SLPM氦气，5SLPM氯气，粉末体以400mm/min速度自上而下经过烧结炉的热区，完成上述脱水工序后，测量粉末预制棒外径如图系列3所示；
[0071]d.本发明实施例:在VAD法沉积中使用直径为30mm高纯石英靶棒，采用两个喷灯分别沉积芯层和包层粉末层，其中芯层为S12与GeO2混合物，包层为S12和F的混合物，粉末预制棒平均密度为0.25gram/cm3,粉末体长度为100mm ;粉末预制棒顶端几何参数设定值中值的 dO 为 30mm，Dl 为 35mm，D2 为 91mm, KO = D2/D1 = 2.6 ；dl0 控制范围为 28mm-32mm，K控制范围为0.6-0.8 ;粉末预制棒顶端几何参数由测量系统实时测量，分析系统对测量结果进行分析计算，其中测量系统由第一激光测径仪和第二激光测径仪组成；
[0072]沉积结束后将粉末预制棒转移到脱水烧结炉的输送平台，将预制棒自上而下伸进脱水烧结炉中，将热区温度升至1100°C，在烧结炉的底部充入40SLPM氦气，5SLPM氯气，粉末体以400mm/min速度自上而下经过烧结炉的热区，完成上述脱水工序后，测量粉末预制棒外径如图5系列2所示；
[0073]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例；应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化；因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内；
【权利要求】
1.光纤预制棒的制造方法，其特征在于，其方法步骤为: (1)、在沉积控制系统输入设定的粉末预制棒的几何参数芯层直径册，顶端形状？0，包覆层沉积斜面外端任意点直径020和内端任意点直径010，包覆层斜率1(0 =(02-010)/2^?为包覆层上下测量点之间垂直高度)，以及册，？0和1(0的控制范围； (2)、开始沉积后，第一喷灯在粉末预制棒的末端沉积芯层，第二喷灯在芯层外周围沉积包覆层； 第一激光测径仪上激光测量芯层直径41，下激光测量粉末预制棒顶端形状？0 ；第二激光测径仪上激光测量包覆层沉积斜面外端任意点直径02和下激光测量内端任意点直径01，上下激光点垂直距离卜，获得包覆层斜率1(1= (02-01)/2^ ； (3)、激光测径仪实时对粉末预制棒的顶端进行扫描测量，分析系统将沉积粉末预制棒测量结果也，？1和XI与设定的参数册，？0和1(0对比，并将对比结果反馈给控制系统； (4)、控制系统通过调节第一喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使沉积的粉末预制棒芯层直径(11处于控制范围内； 控制系统通过调节靶棒提升速度，使得粉末预制棒顶端形状？1围绕系统控制中值？0波动； 控制系统通过调节第二喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使包覆层沉积斜面斜率XI处于控制范围内； (5)、分析系统对控制系统调节后的结果进行判定，如调节后沉积的粉末预制棒几何参数在系统设定的相应参数控制范围之内，则继续沉积； (6)、控制系统继续调节靶棒提升速度使沉积的粉末预制棒顶端形状？1与设定值？0—致，调节第一喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使沉积的粉末预制棒芯层直径(11与设定值册一致；控制系统调节靶棒第二喷灯的反应物流量，燃料和助燃剂流量以及喷灯的相对位置使包覆层沉积斜面斜率XI与设定值1(0 —致，直至沉积结束； (7)、如调节后的粉末预制棒的顶端形状？1，芯层直径(11与包覆层沉积斜面斜率XI中的任何一项超出系统设定的相应参数控制范围，则沉积停止； (8)、沉积结束后将粉末预制棒转移到脱水烧结炉进行脱水烧结，将缩合后的实心棒拉伸至特定的外径，再利用外包法外包包层，即成成品光纤预制棒。
2.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的设定的粉末预制棒的控制参数包括:沉积粉末预制棒的柱状芯层外径册，顶端形状？0，包覆层沉积斜面外斜率1(0。
3.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤1中的设定的粉末预制棒的控制参数册，？0和1(0分别具有相应的控制范围。
4.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤1中的沉积过程中，第一喷灯沉积3102与化02混合物，作为芯层；第二喷灯沉积包层为纯3102或3102与？的混合物，作为包覆层。
5.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤4中的第一喷灯以31014和的混合物作为反应物，以％作为燃料，以02作为助燃剂，以队或者八1'作为保护气。
6.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤4中的第二喷灯以31014或31014和含氟气体的混合物作为反应物，以％作为燃料，以02作为助燃剂，以队或者作为保护气。
7.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤4中的靶棒提升速度由第一激光仪下测量激光测定值与设定值决定。
8.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤4中的喷灯的相对位置包括喷灯与靶棒垂直轴线的水平距离以及喷灯与靶棒垂直轴线的相对角度；所述的靶棒由耐高温陶瓷材料或石英材料组成。
9.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的步骤2中的第二激光测径仪上激光测量的包覆层沉积斜面外端任意点直径02选择范围为02 ?包覆层直径00X95%，和下激光测量的内端任意点直径01选择范围为01 ?芯层直径(10X 105%。
10.根据权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述的制造方法的测量系统，控制系统，分析系统形成闭路循环，沉积过程中，测量系统，控制系统，分析系统处于实时的监控，调节，判定状态中。
【文档编号】C03B37/018GK104355532SQ201410598253
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】沈小平, 王强强, 吴仪温, 范修远, 张亮, 李震宇, 蒋小强 申请人:江苏通鼎光电股份有限公司