专利名称：一种疏松体预制棒烧结装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单模光纤的制造领域，更准确的说涉及一种通过改变烧结工艺来控制芯棒相对折射率差⑶,其中Ill为芯层折射率，η2为包层折射率)来提高预制芯棒均一性的方法。
背景技术：
在光纤通信领域，光纤是以光纤预制棒为母材，同比例拉丝制成，因此光纤的性能在很大程度上取决于光纤预制棒的制备质量。理想的单模光纤折射率分布状态是阶跃式分布，折射率从芯层到包层是突变的，但在实际制造的光纤中，特别是当采用VAD(汽相轴向沉积法)法来制造光纤预制棒时，对应于芯棒的沉积是在一个单独的工序中产生的，在沉积芯棒疏松体时主要发生的化学反应由于采用VAD法制备芯棒工艺，刚开始沉积过程中温度偏低，导致化学反应过程中生成GeA的含量相对较高，提高了疏松体顶部的折射率；在芯棒疏松体烧结过程脱水环节中，疏松体尾部接触烧结炉高温区的时间相对较少，GeO2含量也相对较高，上述两方面的原因导致芯棒两端的相对折射率差高于芯棒中间部分的相对折射率差(见附图3)。在芯棒疏松体脱水环节中通氯气的主要作用有两种一是去除疏松体内一定量物理吸附和化学吸附的水份，二是和一些金属杂质反应，生成金属卤化物蒸发掉。而在高温时也伴随着一个副反应因此通过增加氯气的量，导致高温反应向右进行，生成GeCl4气体而溢出，芯棒中芯层GeO2含量降低，相对折射率差也降下来。鉴于上述情况，本实用新型的目的是提供一种疏松体预制棒烧结装置，用该装置在对芯棒疏松体进行烧结时通过控制氯气的流量，特别是控制通入疏松体两端氯气的流量，来调节整个芯棒的相对折射率差，使整根芯棒的相对折射率差分布在一个水平，从而保证使用该光纤预制棒芯棒拉制出的光纤参数的均一性，同时也可以减少芯棒的报废率，提高合格率和利用率，从而节约成本。
发明内容本实用新型的目的是提供一种疏松体预制棒烧结装置，通过调整预制芯棒的相对折射率差分布，来提高光纤预制棒利用率，节约成本。本实用新型解决现有技术问题采用的技术方案是加热装置，用于对玻璃炉芯管进行加温，控制烧结温度；玻璃炉芯管，在其内悬挂疏松体预制棒并在其内通过干燥气体； 芯棒疏松体，其放置在玻璃炉芯管内；引杆，芯棒疏松体通过引杆与伺服电机相连；伺服电机，用于控制烧结速度；进气口，用作干燥气体的入口 ；排气口，用作干燥气体的出口。本实用新型的烧结装置进一步包括高精度质量流量控制器，其与进气口相连，用来调节氯气的流量。通过分多时间段来供应不同流量的氯气进入到进气口，调节整个芯棒的相对折射率差。实用新型优点 根据本实用新型装置制造的光纤预制棒，通过调节芯棒相对折射率差分布，保证使用该光纤预制棒芯棒拉制出的光纤参数的均一性，同时也可以减少芯棒的报废率，提高合格率和利用率，从而节约成本。
图1为本实用新型疏松体预制棒的烧结装置示意图。图2为本实用新型氯气流量控制示意图。图3为本实用新型工艺改进前芯棒相对折射率差分布图。图4为本实用新型工艺改进后芯棒A、B、C相对折射率差分布图。图5为本实用新型工艺改进后芯棒D、E、F相对折射率差分布图。图中标号说明1、加热装置；2、玻璃炉芯管；3、芯棒疏松体；4、引杆；5、伺服电机； 6、进气口 ；7、排气口 ；8、高精度质量流量控制器(MFC) ；9、改进前芯棒1 ；10、改进前芯棒2 ； 11、改进前芯棒3 ；12、改进后芯棒A ；13、改进后芯棒B ；14、改进后芯棒C ;15、改进后芯棒D ； 16、改进后芯棒E ;17、改进后芯棒F。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型进行具体说明。根据图1所示，疏松体预制棒的烧结装置包括加热装置，用于对玻璃炉芯管进行加温，控制烧结温度；玻璃炉芯管，在其内悬挂疏松体预制棒并在其内通过干燥气体；芯棒疏松体，其放置在玻璃炉芯管内；引杆，芯棒疏松体通过引杆与伺服电机相连；伺服电机， 用于控制烧结速度；进气口，用作干燥气体的入口 ；排气口，用作干燥气体的出口，高精度质量流量控制器(MFC)与进气口相连来调节氯气的流量。烧结是在一个封闭的玻璃炉芯管内，通过对烧结温度，烧结速度，气体流量控制来完成的，具体分为脱水和玻璃化两个过程。采用常规VAD法沉积芯棒疏松体，芯棒疏松体在烧结炉内完成脱水、玻璃化过程。本实用新型旨在芯棒疏松体脱水过程中通入氯气，通过高精度质量流量控制器(MFC)调节氯气的流量，进而调节烧结后芯棒的相对折射率差。具体实施过程是氯气的流量规定一个标准值为0.6-1. 4 Ipm (升/分钟)，分多个时间段供应氯气，氯气的流量控制在相对于标准值的110%-120%。氦气的流量控制在10-40 Ipm(升 /分钟)，大约脱水2-5 h (小时)。氯气流量控制见附图2，烧结炉内装有一个高温加热装置 1，只有当疏松体进入到这个高温区域时，才可以完成脱水，图2中横轴表示疏松体的位置坐标，例如在疏松体前20毫米进入高温区域的时间段，控制高精度质量流量控制器(MFC) 调节氯气的流量，以此类推，实现分时间段来控制氯气流量。然后升温到1400-1600°C，进行玻璃化，让疏松的SiO2颗粒在高温下熔融，排除内部气体，这样疏松体就变成了透明的玻璃预制芯棒，再经过延伸设备延伸至目标直径后，通过检测，得出相对折射率差分布图。整个过程控制烧结速度(伺服电机下降速度)为1-5 mmpm (毫米/分钟)。根据本实用新型制造的玻璃芯棒预制棒，经过延伸设备延长至目标直径后，进行检测，发现整根芯棒的相对折射率差，尤其是芯棒两端的相对折射率差基本控制在合格参数范围内，较以前相比，提高芯棒相对折射率差分布的均一性，合格率，节约成本。 实施例1 取3根沉积好的编号为A、B、C的疏松体预制棒，分别悬挂于3个玻璃炉芯管烧结炉内以4-10 rpm(转数/分钟)的速度旋转，控制烧结速度(伺服电机下降速度)为1_5 mmpm (毫米/分钟)，将炉温升到1100-130(TC，让干燥气体如氯气和氦气由下至上缓慢通过炉芯管对疏松体预制棒进行脱水，氯气的流量规定一个标准值为0. 6-1. 4 Ipm (升/分钟)，分3 个时间段供应，氯气流量分别为疏松体尾端的60-120mm (毫米)为相对于标准值的120% ； 疏松体中部为标准值；疏松体首端的60-120mm (毫米)为相对于标准值的120%。氦气的流量控制在10-40 Ipm (升/分钟)，大约脱水2-5h (小时)。然后升温到1400-1600°C，进行玻璃化，让疏松的SiO2颗粒在高温下熔融，排除内部气体，这样疏松体就变成了透明的玻璃预制芯棒，再经过延伸设备延伸至目标芯棒后，通过检测，得出相对折射率差分布图。见附图4。实施例2 取3根沉积好的编号为D、E、F的疏松体预制棒，分别悬挂于3个玻璃炉芯管烧结炉内以4-10 rpm(转数/分钟)的速度旋转，控制烧结速度(伺服电机下降速度)为l-5mmpm， 将炉温升到1100-130(TC，让干燥气体如氯气和氦气由下至上缓慢通过炉芯管对疏松体预制棒进行脱水，氯气的流量规定一个标准值为0. 6-1. 4 Ipm(升/分钟)，分7个时间段供应， 氯气流量分别为疏松体尾端的60-120 mm(毫米)为相对于标准值的120%、115%、110% ；疏松体中部为标准值；疏松体首端的60-120 mm (毫米)为相对于标准值的110%、115%、120%。氦气的流量控制在10-40 Ipm(升/分钟)，大约脱水2-5 h(小时)。然后升温到1400-1600°C， 进行玻璃化，让疏松的SiO2颗粒在高温下熔融，排除内部气体，这样疏松体就变成了透明的玻璃预制芯棒，再经过延伸设备延伸至目标芯棒后，通过检测，得出相对折射率差分布图。 见附图5。通过以上分段通氯气的实验，发现调节疏松体预制棒脱水时段通氯气的分段步骤，可以调节整根芯棒的相对折射率差分布基本处于一个水平，且分的步骤越多，越趋于平整。因此，通过修改氯气流量控制程序，在标准值的110%_130%之间，拟合一条平滑曲线， 可使整根芯棒的均一性得到明显改善。
权利要求1.一种疏松体预制棒烧结装置，其特征在于包括以下部件加热装置，用于对玻璃炉芯管进行加温，控制烧结温度；玻璃炉芯管，在其内悬挂疏松体预制棒并在其内通过干燥气体；芯棒疏松体，其放置在玻璃炉芯管内；引杆，芯棒疏松体通过引杆与伺服电机相连；伺服电机，用于控制烧结速度；进气口，用作干燥气体的入口 ； 排气口，用作干燥气体的出口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于 干燥气体包括氯气和氦气。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于高精度质量流量控制器与进气口相连，用来调节氯气的流量。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于通过分多时间段来供应不同流量的氯气进入到进气口，调节整个芯棒的相对折射率差。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述多个时间段可以为3个时间段或7个时间段。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于在分3个时间段供应时，氯气流量分别为疏松体尾端的6(Γ120毫米为相对于标准值的120% ；疏松体中部为标准值；疏松体首端的6(Γ120毫米为相对于标准值的120%。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于在分7个时间段供应时，氯气流量分别为疏松体尾端的6(Γ120毫米为相对于标准值的120%、115%、110% ；疏松体中部为标准值；疏松体首端的6(Γ120毫米为相对于标准值的 110%、115%、120%。
专利摘要本实用新型公开了一种疏松体预制棒烧结装置，其包括以下部件加热装置，用于对玻璃炉芯管进行加温；玻璃炉芯管，在其内悬挂疏松体预制棒并在其内通过干燥气体；芯棒疏松体，其放置在玻璃炉芯管内；引杆，芯棒疏松体通过引杆与伺服电机相连；伺服电机，用于控制烧结速度；进气口，用作干燥气体的入口；排气口，用作干燥气体的出口。根据本实用新型制造的玻璃芯棒预制体，经过延伸设备延长至目标直径后，进行检测，发现整根芯棒的相对折射率差，尤其是芯棒两端的相对折射率差基本控制在合格参数范围内，较以前相比，提高芯棒相对折射率差分布的均一性，合格率，节约成本。
文档编号C03B37/014GK202063828SQ20112015282
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者劳雪刚, 孙贵林, 江平, 王亚玲, 王友兵, 肖华, 赵姝, 马康库, 高安敏 申请人:江苏亨通光电股份有限公司