一种损耗较小的光纤制造工艺的制作方法

文档序号:15596253发布日期:2018-10-02 19:33阅读:177来源:国知局

本发明涉及光电信息技术领域,具体为一种损耗较小的光纤制造工艺。



背景技术:

随着现代社会与技术的不断进步,电子电器产品逐渐走上了生活与工业的舞台,电子电器产品的更新换代也日趋加速,主要包括电子电器工具、电子电器零部件和安防电子电器等等,其中各个电子电器之间的连接问题日益突出,传输线本体就应运而生,而影响传输线本体质量的因素主要包括绝缘效果、信号屏蔽效果、传输速率等,其中光缆光纤是数据传输的主要载体之一,光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。

光纤是由成同心圆的双层透明介质构成的一种纤维,内层介质称为纤芯,其折射率高于外层介质,通过在石英玻璃中掺锗、磷、氟、硼等杂质的方法调节纤芯或包层的折射率,通信用光纤的传输波长主要为0.8-1.7微米的近红外光,光纤的芯径因类型而异,通常为数微米到100微米,外径大多数约为125微米,它的外面有塑料被覆层,而由单根或多根光纤组合并加以增强和保护可制成的光缆,具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点。

但是现有的光纤在传输时,散射损耗、吸收损耗和微弯损耗较高,需要一种散射损耗、吸收损耗和微弯损耗较小的光纤,而且现在的在材料提纯和制取上材料浪费较大,从而导光纤的价格偏高。



技术实现要素:

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足,本发明提供了一种损耗较小的光纤制造工艺,解决了传输时,散射损耗、吸收损耗和微弯损耗较高,且现在的在材料提纯和制取上浪费较大,从而导光纤的价格偏高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种损耗较小的光纤制造工艺,所述光纤是由高纯度sio2与少量高折射率掺杂剂geo2、tio2、al2o3、zro2和低折射率掺杂剂sif4或b2o3或p2o5等玻璃材料经涂覆高分子材料制成的具有一定机械强度的涂覆光纤,具体操作如下:

第一步:原料的制取和提纯

将5kg的工业硅在500℃下氯化,在经过冷凝制得粗制是sicl4,sicl4的重量百分数为95%的工业级sic14原料先进入脱轻组分塔中脱掉轻,将得到的塔釜采出物进入脱重组分塔,脱掉重组分,得到的塔顶采出物采出即得光纤用普通级sicl4,剩余的塔顶采出物继续进入减压精馏塔,进-一步分离出难分离的轻组分,侧线采出光纤用高纯级sicl4;

第二步:光纤预制棒熔炼

先将经过提纯的原料制成一根满足一定性能要求的玻璃棒,称之为光纤预制棒或毌棒,然后利用mcvd法,在一根石英包皮管内沉积内包皮层和芯层玻璃,用超纯氧气把已汽化的饱和蒸气sicl4、gecl4或pocl3等化学试剂经气体输送系统送入石英包皮管中,进行高温氧化反应,形成粉末状的氧化物sio2-geo2或sio2-p2o5,并沉积在气流下漩的内壁上,氢氧火焰经过的地方,就会在包皮管内形成一层均匀透明的氧化物sio2-geo2沉积在内包层sio2-sif4玻璃表面上,经一定时间的沉积,在内包层上就会沉积出一定厚度的掺锗玻璃,作为光纤预制棒的芯层,然后将制造的母棒和接尾棒采用火焰抛光法,将母棒和接尾棒距离调至3mm,喷灯台靠近母棒一侧,高温烧烤至接头呈乳白色融态,一般需5分钟左右,推进母棒使其和接尾棒连接,移动喷灯台测量母棒直径,同时用卷尺测量母棒的有效长度,氢氧火焰温度达到2300℃时,开始研磨母棒,以40rpm的转速转动玻璃车床,并以30mm/min的速度移动喷灯,研磨2次可达到最低强度要求,若增加研磨次数,会使强度增加,最后进行尾棒的分离;

第三步:拉丝及一次涂覆工

将已制备好的预制棒安放在拉丝塔上部的预制棒馈送机构的卡盘上。馈送机构缓慢地将预制棒送入高温加热炉内,在ar气氛保护下,高温加热炉将预制棒尖端加热至2000c℃在此温度下,足以使玻璃预制棒软化,软化的熔融态玻璃从高温加热炉底部的喷嘴处滴落出来并凝聚形成一带小球细丝,靠自身重量下垂变细而成纤维,即我们所说的裸光纤,将有小球段纤维称为“滴流头”,操作者应及时将滴流头去除,并预先采用手工方式将已涂覆一次涂层的光纤头端绕过拉丝塔上的张力轮、导轮、牵引轮后,最后绕在收线盘上然后再启动自动收线装置收线,完成拉线过程,待光纤冷却之后进行涂覆,涂覆结束后通过紫外化固炉进行固化,最后进行收丝;

第四步:光纤张力筛选及着色工

经涂覆固化后光纤用独立式光纤张力筛选方式进行光纤张力筛选,然后将筛选的光纤通过着色机,并使得光纤表面的颜料固化;

第五步:二次涂覆工艺

将lpc与聚酰胺按照1:5的比例进行混合,然后进行二次涂覆,涂覆结束后通过紫外化固炉进行固化,固化完成后将光纤放入剥离层装置,然后进入塑料挤出机,通过冷热水槽,进行定型,调节光纤的放线张力、牵引张力或收线张力,改变光纤紧套涂层涂覆质量并使光纤不受力,完成紧套光纤过程,从而完成二次涂覆工艺;

第六步:检测

将制作完成的光纤进行筛选,将沉积层中的气泡、裂纹以及沉积层结构偏差与沿轴向不均匀的光纤去除,即可。

优选的,所述火焰抛光法对预制棒的表面不平整大于10um,裂纹深度大于0.1um的表面缺陷,且在2000℃温度范围内,抛光3次,可除去所有的缺陷,并使光纤的最低强度保持在3.5gpa以上。

优选的,所述拉丝过程中热源必须要提供足以熔融石英玻璃的2000℃以上高温,还必须在拉制区域能够非常精确的控制温度。

优选的,所述着色机用的油墨必须储存在30℃以下,干燥无日光照射环境下,且使用前,应搅拌均匀之后使用。

优选的,所述纤预制棒是控制光纤的原始棒体材料,组元结构为多层圆柱体,它的内层为高折射率的纤芯层,外层为低折射率的包层,且应具有符合要求的折射率分布型式和几何尺寸。

优选的,所述一次涂覆的层数一般为二层,预涂层和缓冲层,而且涂覆后立即以遥控激光测径仪测量涂覆层与光纤的同心度,并利用误差处理系统进行处理,同时自动地水平移动涂覆器,以获得适宜的涂覆同心度。

(三)有益效果

本发明提供了一种损耗较小的光纤制造工艺,具备以下有益效果:

(1)该损耗较小的光纤制造工艺,通过第一步的材料提纯方法,该方法原料范围广,可回收利用多晶硅生产中的副产物,能够连续稳定生产满足光纤要求f的普通级和高纯级sicl4,适合大规模工业化生产,避免材料的过度浪费,配合mcvd法,整个系统是处于全封闭的超提纯状态,用这种方法制得的预制棒纯度非常的高,可以用来生产高质量的单模和多模光纤,实现了材料高度提纯,且提纯花费的资源较少,达到节约材料的效果。

(2)该损耗较小的光纤制造工艺,通过将lpc与聚酰胺混合,进行二次涂料,使得光纤在散射损耗、吸收损耗和微弯损耗减少,配合火焰抛光,使得预制棒表面平整,减少应预制棒表面表面缺陷,防止光纤使用时,传送效率降低,而利用棒管法进行拉丝,使得光纤的芯包直径比和折射率分布型式可以保持不变,且尺寸精确度良好,避免拉丝过程中光纤的芯包直径比和折射率分布型式发生不可预料的改变,从而达到在散射损耗、吸收损耗和微弯损耗减少的效果。

具体实施方式

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案:一种损耗较小的光纤制造工艺,所述光纤是由高纯度sio2与少量高折射率掺杂剂geo2、tio2、al2o3、zro2和低折射率掺杂剂sif4或b2o3或p2o5等玻璃材料经涂覆高分子材料制成的具有一定机械强度的涂覆光纤,具体操作如下:

第一步:原料的制取和提纯

将5kg的工业硅在500℃下氯化,在经过冷凝制得粗制是sicl4,sicl4的重量百分数为95%的工业级sic14原料先进入脱轻组分塔中脱掉轻,将得到的塔釜采出物进入脱重组分塔,脱掉重组分,得到的塔顶采出物采出即得光纤用普通级sicl4,剩余的塔顶采出物继续进入减压精馏塔,进-一步分离出难分离的轻组分,侧线采出光纤用高纯级sicl4;

第二步:光纤预制棒熔炼

先将经过提纯的原料制成一根满足一定性能要求的玻璃棒,称之为光纤预制棒或毌棒,然后利用mcvd法,在一根石英包皮管内沉积内包皮层和芯层玻璃,用超纯氧气把已汽化的饱和蒸气sicl4、gecl4或pocl3等化学试剂经气体输送系统送入石英包皮管中,进行高温氧化反应,形成粉末状的氧化物sio2-geo2或sio2-p2o5,并沉积在气流下漩的内壁上,氢氧火焰经过的地方,就会在包皮管内形成一层均匀透明的氧化物sio2-geo2沉积在内包层sio2-sif4玻璃表面上,经一定时间的沉积,在内包层上就会沉积出一定厚度的掺锗玻璃,作为光纤预制棒的芯层,然后将制造的母棒和接尾棒采用火焰抛光法,将母棒和接尾棒距离调至3mm,喷灯台靠近母棒一侧,高温烧烤至接头呈乳白色融态,一般需5分钟左右,推进母棒使其和接尾棒连接,移动喷灯台测量母棒直径,同时用卷尺测量母棒的有效长度,氢氧火焰温度达到2300℃时,开始研磨母棒,以40rpm的转速转动玻璃车床,并以30mm/min的速度移动喷灯,研磨2次可达到最低强度要求,若增加研磨次数,会使强度增加,最后进行尾棒的分离;

第三步:拉丝及一次涂覆工

将已制备好的预制棒安放在拉丝塔上部的预制棒馈送机构的卡盘上。馈送机构缓慢地将预制棒送入高温加热炉内,在ar气氛保护下,高温加热炉将预制棒尖端加热至2000c℃在此温度下,足以使玻璃预制棒软化,软化的熔融态玻璃从高温加热炉底部的喷嘴处滴落出来并凝聚形成一带小球细丝,靠自身重量下垂变细而成纤维,即我们所说的裸光纤,将有小球段纤维称为“滴流头”,操作者应及时将滴流头去除,并预先采用手工方式将已涂覆一次涂层的光纤头端绕过拉丝塔上的张力轮、导轮、牵引轮后,最后绕在收线盘上然后再启动自动收线装置收线,完成拉线过程,待光纤冷却之后进行涂覆,涂覆结束后通过紫外化固炉进行固化,最后进行收丝;

第四步:光纤张力筛选及着色工

经涂覆固化后光纤用独立式光纤张力筛选方式进行光纤张力筛选,然后将筛选的光纤通过着色机,并使得光纤表面的颜料固化;

第五步:二次涂覆工艺

将lpc与聚酰胺按照1:5的比例进行混合,然后进行二次涂覆,涂覆结束后通过紫外化固炉进行固化,固化完成后将光纤放入剥离层装置,然后进入塑料挤出机,通过冷热水槽,进行定型,调节光纤的放线张力、牵引张力或收线张力,改变光纤紧套涂层涂覆质量并使光纤不受力,完成紧套光纤过程,从而完成二次涂覆工艺;

第六步:检测

将制作完成的光纤进行筛选,将沉积层中的气泡、裂纹以及沉积层结构偏差与沿轴向不均匀的光纤去除,即可。

火焰抛光法对预制棒的表面不平整大于10um,裂纹深度大于0.1um的表面缺陷,且在2000℃温度范围内,抛光3次,可除去所有的缺陷,并使光纤的最低强度保持在3.5gpa以上,拉丝过程中热源必须要提供足以熔融石英玻璃的2000℃以上高温,还必须在拉制区域能够非常精确的控制温度,着色机用的油墨必须储存在30℃以下,干燥无日光照射环境下,且使用前,应搅拌均匀之后使用,纤预制棒是控制光纤的原始棒体材料,组元结构为多层圆柱体,它的内层为高折射率的纤芯层,外层为低折射率的包层,且应具有符合要求的折射率分布型式和几何尺寸,一次涂覆的层数一般为二层,预涂层和缓冲层,而且涂覆后立即以遥控激光测径仪测量涂覆层与光纤的同心度,并利用误差处理系统进行处理,同时自动地水平移动涂覆器,以获得适宜的涂覆同心度。

综上所述,该损耗较小的光纤制造工艺,通过第一步的材料提纯方法,该方法原料范围广,可回收利用多晶硅生产中的副产物,能够连续稳定生产满足光纤要求f的普通级和高纯级sicl4,适合大规模工业化生产,避免材料的过度浪费,配合mcvd法,整个系统是处于全封闭的超提纯状态,用这种方法制得的预制棒纯度非常的高,可以用来生产高质量的单模和多模光纤,实现了材料高度提纯,且提纯花费的资源较少,达到节约材料的效果;通过将lpc与聚酰胺混合,进行二次涂料,使得光纤在散射损耗、吸收损耗和微弯损耗减少,配合火焰抛光,使得预制棒表面平整,减少应预制棒表面表面缺陷,防止光纤使用时,传送效率降低,而利用棒管法进行拉丝,使得光纤的芯包直径比和折射率分布型式可以保持不变,且尺寸精确度良好,避免拉丝过程中光纤的芯包直径比和折射率分布型式发生不可预料的改变,从而达到在散射损耗、吸收损耗和微弯损耗减少的效果;解决了传输时,散射损耗、吸收损耗和微弯损耗较高,且现在的在材料提纯和制取上浪费较大,从而导光纤的价格偏高的问题。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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