一种光纤预制棒制造过程中微波脱水装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光纤预制棒制造过程中微波脱水装置及方法，属于光纤预制棒制造领域。
【背景技术】
[0002]随着社会进步，信号传输容量不断增大，对传输介质一一光纤的衰减性能要求也越高，国际电信联盟ITU-T规定的G.652D光纤标准中，对1383nm处水峰有了严格的要求，使光纤工作波长范围扩展到1625nm，包括后来的G.657光纤对水峰有了要求。
[0003]1383nm处衰减主要是由于光纤中羟基的一次谐波造成的，因此在光纤预制棒制造过程中，会采取特别的方式以消除光纤预制棒前驱体中的水分子和羟基；光纤预制棒前驱体一般采用PCVD (Plasma Chemical Vapour Deposit1n，等离子体化学气相沉积法)、MCVD(Modified Chemical Vapour Deposit1n，改进的化学气相沉积法)、0VD(0utsideVapour Deposit1n，外部化学气相沉积法)、VAD (Vapour Axial Deposit1n，轴向气相沉积法)等方法制造，目前脱水的生产工艺一般是加热光纤预制棒前驱体，使光纤预制棒前驱体中的物理吸附水蒸发，这一过程在400度左右可以完成，随后结合使用(:12或SOCl 2等脱水剂，反应一定的时间(反应原理如式I)，用O-Cl键代替O-H键，使光纤预制棒前驱体中的OH基团含量控制在1ppb以下。由于O-Cl键的吸收峰不在光纤传输窗口内，所以就可以得到无水峰的光纤。
[0004]2S1-0H+Cl2— 2S1-0Cl(I)
[0005]但整个脱水过程往往是十分缓慢，需耗费大量时间，成本较高。同时，由于各种气相沉积法获得的光纤预制棒前驱体都是多孔状结构，随着前驱体密度的提高，微孔变小，水分子蒸发排出通道受阻，同时脱水剂进入前驱体内部微孔难度增加，因此就会存在脱水不彻底，导致1383nm衰减异常增大的情况发生。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种光纤预制棒制造过程中微波脱水方法。
[0007]本发明的技术方案是:
[0008]一种光纤预制棒制造过程中微波脱水方法，釆用微波对光纤预制棒前驱体进行作用进而脱水。
[0009]进一步，光纤预制棒前驱体由轴向气相沉积法，或外部化学气相沉积法，或改进的化学气相沉积法，或等离子体化学气相沉积法，或溶胶凝胶法制成
[0010]进一步，微波使光纤预制棒前驱体中的物理吸附水分子蒸发，微波使光纤预制棒前驱体中的极性OH基团在微波的作用下，振动、碰撞速率极大加快，与脱水剂的反应活化能降低，同时由于极性分子剧烈振动产生的热能可以作为反应能量来源，对外界加热的需求减小。
[0011]进一步，微波的选择加热作用可以节约能源，提高效率。
[0012]进一步，所述微波波长范围0.001?lm，频率范围0.3?300GHz。
[0013]优选的，所述微波频率为915MHz或2450MHz。
[0014]进一步，所述的微波由微波发生器产生，并且微波发生器的功率可控。
[0015]一种光纤预制棒制造过程中微波脱水装置包括微波发生器、控制器、波导管、谐振腔、石英玻璃空心管、保温层、壳体组成。
[0016]进一步，所述纤预制棒制造过程中微波脱水装置，石英玻璃空心管外设置有微波屏蔽壳体和微波发生器，所述壳体内设置有波导管，所述波导管连接微波发生器和谐振腔，所述谐振腔套在石英玻璃空心管外，所述石英玻璃空心管外设置有保温层，波导管均匀布置在保温层中。功率可控的微波发生器产生微波，经由波导管被导入谐振腔中，测量装置反馈温度、图像等其他信息给控制器，控制器通过调节微波发生器功率控制反应稳定进行。
[0017]与现有技术相比，本发明利用微波辅助光纤预制棒前驱体脱水，当微波作用于光纤预制棒前驱体中的物理吸附水时，水分子在高频电磁场的作用下，振动剧烈，产生热量，进而变成水蒸汽被排除。同时，由于极性的OH基团同样会受到微波的作用，OH基团在微波的作用下，运动、碰撞加剧，与脱水剂反应的活化能降低，脱水反应所需温度降低，反应速度比传统加热方法极大加快；又由于微波加热的选择性，只加热可吸收微波的水分和极性基团，因此可以节约能源，提高效率。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0020]如图1所示，在玻璃化炉9前端处设置光纤预制棒制造过程中微波脱水装置，该装置包括石英玻璃空心管3，石英玻璃空心管通入He气和脱水剂，所述壳体2外围是微波发生器8，壳体2内设置有波导管5，所述波导管5连接谐振腔7和微波发生器8，所述谐振腔7套在石英玻璃空心管3外，所述石英玻璃空心管3外设置有保温层6，波导管5均匀设置在保温层6中，当光纤预制棒前驱体4经过谐振腔7时，谐振腔7中的微波对光纤预制棒微前驱体4互相作用，使前驱体中的物理吸附水分子产生极化，微波中电磁场的方向急速变化，就导致水分子的极化方向跟不上电磁场方向的变化，电场能量被大量消耗而转化为热能，从而使物理吸附水蒸发。极性OH基团在微波的作用下，振动、碰撞速率极大加快，与脱水剂的反应活化能降低，同时由于极性分子剧烈振动产生的热能可以作为反应能量来源，对外界加热的需求减小，由于微波加热的选择性，就可以大大降低能耗，提高生产效率。检测装置10对光纤预制棒前驱体4进行实时监视和测量，控制器11对整个过程进行控制。
[0021]实施例1
[0022]利用MCVD法制备光纤预制棒前驱体后，将光纤预制棒前驱体放入脱水、烧结设备中，开启微波脱水装置电源，选择使用915MHz微波与光纤预制棒前驱体反应，在微波脱水的过程中，通入脱水剂(:12和SOCl 2，下方玻璃化炉开始由待机温度开始升温，监视光纤预制棒前驱体温度，实时反馈控制器，调节微波发生器功率，使光纤预制棒前驱体在通过微波谐振腔前脱水完成，此时玻璃化炉温到达烧结温度，光纤预制棒前驱体可以继续开始下一步玻璃化过程。
[0023]实施例2
[0024]利用PCVD法制备光纤预制棒前驱体后，将光纤预制棒前驱体放入脱水、烧结设备中，开启微波脱水装置电源，选择使用915MHz微波与光纤预制棒前驱体反应，在微波脱水的过程中，通入脱水剂(:12和SOCl 2，下方玻璃化炉开始由待机温度开始升温，监视光纤预制棒前驱体温度，实时反馈控制器，调节微波发生器功率，使光纤预制棒前驱体在通过微波谐振腔前脱水完成，此时玻璃化炉温到达烧结温度，光纤预制棒前驱体可以继续开始下一步玻璃化过程。
[0025]实施例3
[0026]利用VAD法制备光纤预制棒前驱体后，将光纤预制棒前驱体放入脱水、烧结设备中，开启微波脱水装置电源，选择使用915MHz微波与光纤预制棒前驱体反应，在微波脱水的过程中，通入脱水剂氯气，下方玻璃化炉开始由待机温度开始升温，监视光纤预制棒前驱体温度，实时反馈控制器，调节微波发生器功率，使光纤预制棒前驱体在通过微波谐振腔前脱水完成，此时玻璃化炉温到达烧结温度，光纤预制棒前驱体可以继续开始下一步玻璃化过程。
[0027]实施例4
[0028]利用VAD法制备光纤预制棒前驱体后，将光纤预制棒前驱体放入脱水、烧结设备中，开启微波脱水装置电源，选择使用2450MHz微波与光纤预制棒前驱体反应，在微波脱水的过程中，通入脱水剂氯气，下方玻璃化炉开始由待机温度开始升温，监视光纤预制棒前驱体温度，实时反馈控制器，调节微波发生器功率，使光纤预制棒前驱体在通过微波谐振腔前脱水完成，此时玻璃化炉温到达烧结温度，光纤预制棒前驱体可以继续开始下一步玻璃化过程。
【主权项】
1.一种光纤预制棒制造过程中微波脱水方法，其特征在于，采用微波对光纤预制棒前驱体进行作用进而脱水。
2.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒制造过程中微波脱水方法，其特征在于，微波使光纤预制棒前驱体中的物理吸附的水分子蒸发，微波使光纤预制棒前驱体中的极性OH基团在微波的作用下，振动、碰撞速率极大加快，与脱水剂的反应活化能降低，同时由于极性分子剧烈振动产生的热能可以作为反应能量来源，对外界加热的需求减小。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤预制棒制造过程中微波脱水的方法，其特征在于，微波的波长范围为0.001?lm，频率范围为0.3?300GHz。
4.根据权利要求3所述的一种光纤预制棒制造过程中微波脱水的方法，其特征在于，波长范围为0.001?lm，频率范围0.3?300GHz的微波由微波发生器产生。
5.根据权利要求3所述的一种光纤预制棒制造过程中微波脱水的方法，其特征在于，微波频率为915MHz或2450MHz。
6.根据权利要求1或2所述的一种光纤预制棒制造过程中微波脱水的方法，其特征在于，所述光纤预制棒前驱体主要由二氧化硅颗粒组成，二氧化硅颗粒直径分布在1nm?100 μ m0
7.根据权利要求6所述的一种光纤预制棒制造过程中微波脱水的方法，其特征在于，光纤预制棒前驱体是由轴向气相沉积法，或外部化学气相沉积法，或改进的化学气相沉积法，或等离子体化学气相沉积法，或溶胶凝胶法制成。
8.—种光纤预制棒制造过程中微波脱水装置，包括微波发生装置、控制器、检测装置、波导管、谐振腔、石英玻璃空心管、保温层、壳体，其特征在于，所述玻璃化烧结炉上设置有微波发生器， 微波发生器内设置有波导管，所述波导管连接有谐振腔，所述谐振腔套在石英玻璃管夕卜，所述石英玻璃管外设置有保温层，波导管均匀设置在保温层中。
【专利摘要】本发明公开了一种光纤预制棒制造过程中微波脱水装置及方法。与现有技术相比，本发明利用微波与介质的作用原理，辅助光纤预制棒前驱体脱水，当微波作用于光纤预制棒前驱体中的物理吸附水时，水分子在高频电磁场的作用下，剧烈振动，产生热量，进而变成水蒸汽被排除。同时，由于极性的OH基团同样会受到微波的作用，OH基团在微波的作用下，运动、碰撞加剧，与脱水剂反应的活化能降低，脱水反应所需温度降低，反应速率相比传统加热方法极大加快，可以在保证产品质量前提下，节约能源，提高效率。
【IPC分类】C03B37-012
【公开号】CN104817264
【申请号】CN201510289371
【发明人】胡付俭, 肖华, 杜森, 柏文俊, 马康库
【申请人】江苏亨通光电股份有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月29日