专利名称：：大尺寸石英光纤预制棒制造的方法
技术领域：
：本发明涉及光纤制造领域的光纤预制棒制造的方法，尤其是制造大尺寸石英光纤预制棒的方法。技术背景制造大尺寸的石英光纤预制棒、增加单根预制棒的可拉制光纤长度是提高光纤生产效率、降低生产成本的有效途径。现有制造大尺寸光纤预制棒的方法通常先采用轴向汽相沉积工艺(VAD工艺)制造大尺寸石英芯棒，再将芯棒插入石英套管中形成组合体，然后将组合体加热软化并熔成大尺寸的预制棒。中国专利200610052195.X公开了这样一种大尺寸预制棒的制造方法，这种方法要求芯棒有良好的几何精度和均匀性，而采用VAD工艺制得的大尺寸芯棒，几何精度不易控制好，其包芯比波动较大，限制了制造预制棒的尺寸。
发明内容本发明的目的是克服现有制造大尺寸光纤预制棒的方法的不足，提供一种可以降低对大尺寸芯棒的几何精度和均匀性的要求、使VAD工艺制造的大尺寸芯棒能适用于大尺寸石英光纤预制棒制造的方法。本发明提供的大尺寸石英光纤预制棒制造的方法包括采用VAD工艺制备大尺寸芯棒，将芯棒延伸后测试该芯棒包芯比的轴向分布，将测试好的芯棒插入石英套管内，在插入前对芯棒表面和套管表面进行HF酸洗和纯水清洗，待干燥后再插入，然后将芯棒与石英套管组合送入延伸炉，将芯棒尾柄和套管柄分别安装在各自的夹具上，延伸炉升温后，套管和芯棒按照各自的速度进入延伸炉，芯棒进棒速度根据其自身包芯比的轴向分布调节。为了防止芯棒与套管之间进入空气产生二次污染，在石英套管尾柄顶部设置密封装置，将芯棒和套管的间隙抽真空与外界密封。本发明的有益效果是能够克服VAD工艺沉积大尺寸芯棒存在的轴向均匀性不佳所造成的限制制造大尺寸预制棒的问题。芯棒和套管分开安装在不同的夹具上，可以采用芯棒和套管不同步延伸的办法控制芯棒进棒速度，解决包芯比波动大的芯棒对制造大尺寸预制棒的限制问题。本发明采用在套管尾柄顶部设置密封装置对芯棒和套管间隙抽真空，有效防止芯棒和套管在旋转延伸过程中受到二次污染的问题，是一种高效率、低成本制造大尺寸光纤预制棒的方法。图1是采用本发明制造大尺寸光纤预制棒的设备的示意图；图2是图1中的排风罩的示意图；图3是图1中的芯棒的纵截面示意图。在图l、图2、图3中，l.芯棒夹具，2.芯棒尾柄，3.排风罩，4.密封装置，5.套管夹具，6.芯棒，7.套管，8.延伸炉，9.预制棒拉伸尾柄，IO.拉伸尾柄夹具，ll.套管尾柄；31.氮气入口，32.金属罩壳，33.排气口；41.石墨封环，42.排气孔，43.石英压环；61.包层，62.芯层；A.芯层直径，B.芯棒直径。具体实施方式下面以两个实施例来说明本发明的具体实施方式。为描述方便，对相关术语和参数作以下说明-芯棒采用VAD工艺制造的实心石英棒，包含掺Ge的芯层和纯Si02的包层；套管高几何精度的圆柱形高纯石英玻璃管；Rr:芯棒包芯比，即芯棒的直径B和芯棒中芯层直径A的比值；Rf:光纤的包芯比，即裸光纤的直径和光纤中芯层直径的比值；DO:套管外径；Di:套管内径；Lc:套管的长度；Dv:VAD工艺制备得到的芯棒的原始直径；Dr:经过延伸的芯棒的直径；Lv:VAD工艺制备得到的未延伸的芯棒长度；Lr:经过延伸后的芯棒长度；V:芯棒速度与套管速度比。实施例1:制造<!>120mmX1500mm光纤预制棒。采用内径为55mm，外径为158mm，长为1500mm的套管7生产G652D单模光纤，目标光纤的裸光纤直径为125um，其中光纤的芯径为8um，光纤的包芯比Rf为15.625。因为套管7和芯棒6间需要留有一定的空间，主样可以允许芯棒6具有一定的弯度和不均匀性，因此设定芯棒6延伸后的直径为50mm。由公式Dr2XV=Rr^X[(Do2-Di2)/(M-Rr2)]可以计算出当芯棒6速度与套管7速度相同即V为1时的基准Rr=4.997。因此设定本发明中VAD工艺制备的芯棒6的设计包芯比为5.0，受到VAD设备和工艺的限制，芯棒6轴向包芯比(B/A)波动的标准偏差为STDEV《0.2，实际包芯的变化范围在5.0±0.3之间。延伸炉8控制系统由公式D一XV-R^X[(Do2-Di2)/(M-Rr")]根据输入芯棒6的Rr测试结果可以计算出相应的V从而精确延伸光纤预制棒。表1列出了本实施例中同一根芯棒6中三个典型点的包芯比与相应的速度比。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本实施例中，采用VAD工艺生产的芯棒6原长Lv为590.625mm，直径Dv为80mm，延伸后长度为1512mm，直径为50mm。由公式Lr=LvX(dVVDt^)按Dv=80mm并考虑充分利用套管7和加工损耗设Lc《Lr,计算出原始芯棒尺寸Lv应不低于587mm。将延伸后的芯棒6与本实施例的套管7相组合，在延伸炉8上以6.3mm/min的基准进棒速度、每分钟3圈的转速可以制成①120mm预制棒总长为2543mm，可拉丝长度为2362.5km。实施例2:制造①80mmX2000mm光纤预制棒。采用内径为50mm，外径为180mm，长为3000mm的套管7生产G652D单模光纤，目标光纤的裸光纤直径为125um，其中光纤的芯径为8um，光纤的包芯比Rf为15.625。因为套管7和芯棒6间需要留有一定的空间，这样可以允许芯棒6具有一定的弯度和不均匀性，因此设定芯棒6延伸后的直径为45mm。由公式D一XV-R^X[(Do2-Di2)/(R^-Rr2)]可以计算出当芯棒6速度与套管7速度相同即V为1时的基准Rr=3.9352。所以设定本发明中VAD工艺制备的芯棒6的设计包芯比为4.0，受到VAD设备和工艺的限制，芯棒6轴向包芯比(B/A)波动的标准偏差为STDEV《0.2，实际包芯比的变化范围在4.0±0.24之间。延伸炉8控制系统由公式Dr2XV=Rr2X[(Do2-Di2)/(Rf2-Rr2)]根据输入芯棒6的Rr测试结果可以计算出相应的V从而精确延伸光纤预制棒。表2列出了本实施例中同一根芯棒6中三个典型点的包芯比与相应的速度比。表2点RrV14.01.03623.760.907634.241.1737本实施例中，采用VAD工艺生产的芯棒6原长Lv为950mm，直径Dv为80mm,延伸后长度为3002.47mm，直径为45mm。由公式Lr=LvX(Dv2/Di^)按Dv=80mm并考虑充分利用套管7和加工损耗Lc《Lr，计算出原始芯棒尺寸Lv应不低于949.22mm。将延伸后的芯棒6与本实施例的套管7相组合，在延伸炉8上以5.8mm/min的基准进棒速度、每分钟2.8圈的转速可以制成080mm预制棒长为14890mm，可拉丝长度为6099km。考虑生产中原料的使用率，实际可制成①80mm、长2000mm预制棒6根，可拉丝长度大于5000km。权利要求1、一种大尺寸石英光纤预制棒制造的方法，包括采用VAD工艺制备大尺寸芯棒，将芯棒延伸后测试该芯棒包芯比的轴向分布，将测试好的芯棒插入石英套管内，在插入前对芯棒表面和套管表面进行HF酸洗和纯水清洗，待干燥后再插入，然后将芯棒与石英套管组合送入延伸炉，其特征在于将芯棒尾柄和套管尾柄分别安装在各自的夹具上，延伸炉升温后，套管和芯棒按照各自的速度进入延伸炉，芯棒进棒速度根据其自身包芯比的轴向分布调节。2、按权利要求1所述的大尺寸石英光纤预制棒制造的方法，其特征在于在制棒全过程通过石英套管尾柄顶部设置的密封装置将芯棒和套管的间隙抽真空与外界密封。全文摘要一种大尺寸石英光纤预制棒制造的方法，包括采用VAD工艺制备大尺寸芯棒，将芯棒延伸后并测试好其包芯比的轴向分布后插入石英套管内，在插入前对芯棒和套管表面进行HF酸洗和纯水清洗并干燥，然后将芯棒与石英套管组合送入延伸炉，将芯棒尾柄和套管尾柄分别安装在各自的夹具上，延伸炉升温后，套管和芯棒按照各自的速度进入延伸炉，芯棒进棒速度根据其自身包芯比的轴向分布调节；在套管尾柄顶部设置密封装置，将芯棒和套管的间隙抽真空与外界密封，本发明可以采用芯棒和套管不同步延伸的办法控制芯棒进棒速度，解决包芯比波动大的芯棒对制造大尺寸预制棒的限制问题，而将芯棒和套管的间隙抽真空与外界密封可以防止其在旋转延伸过程中的二次污染，本发明是一种高效率、低成本制造大尺寸石英光纤预制棒的方法。文档编号C03B37/018GK101328012SQ20071004254公开日2008年12月24日申请日期2007年6月21日优先权日2007年6月21日发明者柳锦炜,平江,华肖,顾志华申请人:江苏亨通光纤科技有限公司;江苏亨通光电股份有限公司