一种光纤预制棒及其制备方法与流程

本发明涉及光纤传输技术领域，尤其涉及一种光纤预制棒及其制备方法。

背景技术：

随着国际通信业务的发展，尤其是互联网技术以及3g和无源光网络等技术的迅猛发展，通信系统对光纤带宽的需求呈现出飞快的增长趋势。在长距离、大容量、高速率传输的通信系统中，通常需要用到光纤放大器技术以及波分复用技术，尤其在主干网和海底通信中，对光纤的无中继传输距离和传输容量有着更高的要求。然而，传输容量和距离的增长需要更高的入纤功率和更低的光纤损耗来满足可分辨的信噪比需求。而随着光纤传输距离的日渐增长，特别是海底传输的情况下，减少中继站的数量显得格外重要。

公开号cn104203850a《光纤的制造方法》，提供了掺碱金属光纤的制造方法，在设计中采用管内碱金属掺杂的方法，这种方法掺杂速度慢，规模化后成本较高。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种光纤预制棒及其制备方法。

本发明提出的一种光纤预制棒，包括松散体，所述松散体包括涂覆层、外包层和芯层，所述芯层的外表面包裹有外包层，且外包层的外壁上粘合有涂覆层，所述松散体穿插在石墨套筒内，且石墨套筒设置在套管的内腔中，所述石墨套筒的内腔底端放置有碱金属，所述套管的外侧下端设置有加热炉。

优选地，所述芯层为纯硅芯棒，芯层由vad工艺制备。

优选地，所述外包层以c2f6或sif6作为掺氟原料，在掺氟管内壁气相反应沉积掺氟石英层。

优选地，所述碱金属为na、k。

优选地，所述碱金属含量为2000ppm。

优选地，所述芯层相对折射率差δ1≈0％，芯层半径r1为5～7um。

优选地，所述外包层采用sicl4作为si02原料。

一种光纤预制棒的制备方法，具体包括以下步骤：

s1：沉积松散体，芯层、外包层和涂覆层采用vad法制造，制得松散体后烧结延伸；

s2：芯棒脱水，在芯棒松散体制备完成后，通入氯气脱水；

s3：碱金属掺杂芯棒，(1)在芯棒脱水完成后，放入石墨筒中，且碱金属(na、

k)均匀地放置在整个石墨套筒内腔底部，(2)启动加热炉，碱金属盐加热超过700℃，饱和蒸气压高于0.2kpa，其中，升温速度为5℃/min-20℃/min，维持3-4小时，(3)当炉内温度升高至1000-1200℃，维持1-2小时，(4)炉内降温至室温，降温速度10℃/min，室温下冷却2-3小时，(5)最后通入氦气、氩气等保护气体，同时升温至1500-2000℃，烧结4-5小时；

s4：芯棒烧结，温场控制为600-900℃，温度上升后芯棒匀速旋转，当松散体暴露在碱金属蒸汽中12-36小时后取出，烧结后得到掺杂均匀的芯棒再延伸；

s5：包覆套管融缩，芯棒外匹配掺氟套管，塌缩延伸后制得芯棒，再次增加包层套管二次延伸拉丝，制备光纤预制棒；

s6：预制棒检测，利用pk2200对光纤光学参数进行测试确认，并测试光纤在1550nm和1625nm波长不同弯曲半径下的附加损耗，利用otdr对光纤衰减进行测量，再利用nr9200对光纤折射率剖面进行测试。

本发明中的有益效果：：1、本发明芯层由vad工艺制备，掺杂碱金属后在套管中融缩后制得光棒后拉丝，生产工艺以及波导结构简单，非常适用于规模化生产。

2、本发明的vad制备此类芯棒时，为匹配包层粘度，芯层为纯硅芯棒，包层以c2f6或sif6作为掺氟原料，在掺氟管内壁气相反应沉积掺氟石英层，逐层形成包层，使其折射率达到所需目标值，又掺入微量碱金属元素，使得芯层黏度降低，整个网络结构更加松弛。

3、本发明中融缩的套管使用深掺氟低折射率石英基管，能降低oh-渗入到芯层，大大降低光纤的水峰。

4、本发明能够将光纤传输中衰减这一指标达到尽可能的优化，这对于长距离低衰减的高速传输具有极其重要的意义，不但能够节省光纤通信系统的敷设成本，也降低了敷设工程中对通信系统性能造成的不良影响，具有重要的应用价值。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的结构示意图；

图2为本发明的松散体结构图；

图3为本发明的工艺流程图。

图中：1-松散体、11-涂覆层、12-外包层、13-芯层、2-石墨套筒、3-碱金属、4-加热炉、5-套管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

如图1-3，实施例1

一种光纤预制棒，包括松散体，所述松散体包括涂覆层、外包层和芯层，所述芯层的外表面包裹有外包层，且外包层的外壁上粘合有涂覆层，所述松散体穿插在石墨套筒内，且石墨套筒设置在套管的内腔中，所述石墨套筒的内腔底端放置有碱金属，所述套管的外侧下端设置有加热炉。

所述芯层为纯硅芯棒，芯层由vad工艺制备，所述外包层以c2f6或sif6作为掺氟原料，在掺氟管内壁气相反应沉积掺氟石英层，所述碱金属为na、k，所述碱金属离子含量为2000ppm，所述芯层相对折射率差δ1≈0％，纤芯层半径r1为5um，所述外包层采用sicl4作为sio2原料。

一种光纤预制棒的制备方法，具体包括以下步骤：

s1：沉积松散体，芯层、外包层和涂覆层采用vad法制造，制得松散体后烧结延伸；

s2：芯棒脱水，在芯棒松散体制备完成后，通入氯气脱水；

s3：碱金属掺杂芯棒，(1)在芯棒脱水完成后，放入石墨筒中，且碱金属(na、k)均匀地放置在整个石墨套筒内腔底部，(2)启动加热炉，碱金属盐加热超过700℃，饱和蒸气压高于0.2kpa，其中，升温速度为5℃/min，维持3小时，(3)当炉内温度升高至1000℃，维持1小时，(4)炉内降温至室温，降温速度10℃/min，室温下冷却2小时，(5)最后通入氦气、氩气等保护气体，同时升温至1500℃，烧结4小时；

s4：芯棒烧结，温场控制为600℃，温度上升后芯棒匀速旋转，当松散体暴露在碱金属蒸汽中12小时后取出，烧结后得到掺杂均匀的芯棒再延伸；

s5：包覆套管融缩，芯棒外匹配掺氟套管，塌缩延伸后制得芯棒，再次增加包层套管二次延伸拉丝，制备光纤预制棒；

s6：预制棒检测，利用pk2200对光纤光学参数进行测试确认，并测试光纤在1550nm和1625nm波长不同弯曲半径下的附加损耗，利用otdr对光纤衰减进行测量，再利用nr9200对光纤折射率剖面进行测试。

实施例2

一种光纤预制棒，包括松散体，所述松散体包括涂覆层、外包层和芯层，所述芯层的外表面包裹有外包层，且外包层的外壁上粘合有涂覆层，所述松散体穿插在石墨套筒内，且石墨套筒设置在套管的内腔中，所述石墨套筒的内腔底端放置有碱金属，所述套管的外侧下端设置有加热炉。

方法步骤同实施例1，不同的工艺参数在于：

碱金属含量为2000ppm。

芯层半径r1为7um。

升温速度为20℃/min，维持4小时，炉内温度升高至1200℃，维持2小时，室温下冷却3小时，再升温至2000℃，烧结5小时。

芯棒烧结后温度控制为900℃，暴露在碱金属蒸汽中36小时。

实施例3

一种光纤预制棒，包括松散体，所述松散体包括涂覆层、外包层和芯层，所述芯层的外表面包裹有外包层，且外包层的外壁上粘合有涂覆层，所述松散体穿插在石墨套筒内，且石墨套筒设置在套管的内腔中，所述石墨套筒的内腔底端放置有碱金属，所述套管的外侧下端设置有加热炉。

方法步骤同实施例1，不同的工艺参数在于：

碱金属含量为2000ppm。

芯层半径r1为6um。

升温速度为15℃/min，维持3.5小时，炉内温度升高至1100℃，维持1.5小时，室温下冷却2.5小时，再升温至1800℃，烧结4.5小时。

芯棒烧结后温度控制为800℃，暴露在碱金属蒸汽中24小时。

实施例4

一种光纤预制棒，包括松散体，所述松散体包括涂覆层、外包层和芯层，所述芯层的外表面包裹有外包层，且外包层的外壁上粘合有涂覆层，所述松散体穿插在石墨套筒内，且石墨套筒设置在套管的内腔中，所述石墨套筒的内腔底端放置有碱金属，所述套管的外侧下端设置有加热炉。

方法步骤同实施例1，不同的工艺参数在于：

碱金属含量为2000ppm。

芯层半径r1为5.5um。

升温速度为10℃/min，维持4小时，炉内温度升高至1100℃，维持2小时，室温下冷却3小时，再升温至1700℃，烧结4小时。

芯棒烧结后温度控制为700℃，暴露在碱金属蒸汽中30小时。

实施例5

一种光纤预制棒，包括松散体，所述松散体包括涂覆层、外包层和芯层，所述芯层的外表面包裹有外包层，且外包层的外壁上粘合有涂覆层，所述松散体穿插在石墨套筒内，且石墨套筒设置在套管的内腔中，所述石墨套筒的内腔底端放置有碱金属，所述套管的外侧下端设置有加热炉。

方法步骤同实施例1，不同的工艺参数在于：

碱金属含量为2000ppm。

芯层半径r1为7um。

升温速度为20℃/min，维持3小时，炉内温度升高至1200℃，维持1小时，室温下冷却3小时，再升温至2000℃，烧结4小时。

芯棒烧结后温度控制为650℃，暴露在碱金属蒸汽中18小时。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。