光纖通信課件第四講(已修改)
2025-01-08 13:55 本頁(yè)面
【正文】 光纖制造工藝 以石英光纖為例，實(shí)用的制造方法有 內(nèi)氣相氧化法(IVPO)、外氣相氧化法 (OVPO)、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)、氣相軸向沉積法 (VAD)及 等離子化學(xué)氣相沉積法 (PCVD)等。歐美及我國(guó)主要采用 改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法 MCVD法，該法 提高了反應(yīng)物濃度使沉積速率 ，比化學(xué)氣相沉積 (CVD)法 快 100倍 以上，并且可在數(shù)小時(shí)內(nèi)將預(yù)制件拉成幾公里長(zhǎng)的多模纖維，由于簡(jiǎn)單實(shí)用，已成為常規(guī)的光纖生產(chǎn)方法。日本則開發(fā) 氣相軸向沉積法 VAD工藝，除回收率高外，還可制成大型預(yù)制件 (達(dá) 2500g，可拉制50181。m芯徑的光纖 580km)，可采用低純?cè)稀? 1 ? 許多廠家均以 SiCl4為原料 生產(chǎn)石英光纖，原因是 Fe、 Ni、 Cu等氯化物易于用精餾法除去。某些多晶硅生產(chǎn)廠家在用 SiHCl3氫還原生產(chǎn)多晶硅的過程中產(chǎn)生大約 30％的副產(chǎn)物 SiCl4，用這種副產(chǎn)物生產(chǎn)光纖顯著降低了成本。 ? 為了獲得纖芯與包層折射指數(shù)呈階躍變化 (SI型 )或梯度變化 (GI型 )的光纖，生產(chǎn)芯料時(shí)皆在高純 SiCl4(％ )中加入百分之幾的GeCl4，也有摻 鍺烷 的。 2 表： MCVD和 VAD工藝水平比較 方 法 最高沉積速率 （ g/min） 沉積效率 （ %） 拉絲長(zhǎng)度 （ km） MCVD VAD 9 50%(SiO2) 15% (GeO2) 70% 40 300 3 光纖光纜制造流程圖 材料提純 預(yù)制棒熔煉 材料分析檢驗(yàn) 拉絲 套塑 成纜 預(yù)制棒檢驗(yàn) 光纖測(cè)試 一、光纖材料的提純工藝 制造石英光纖的主體原料是四氯化硅，摻雜材料主要是四氯化鍺 輔助原料：高純氧 (用于氧化成二氧化硅 )；氦 (增強(qiáng)熱傳導(dǎo)，提高沉積效率 )；氯氣 (脫水用 ) 雜質(zhì)：鐵，鈷，銅，錳，鉻，釩，氫氧根等。 (影響光纖損耗，必須使其總濃度下降到幾個(gè) ppb,即負(fù) 6次方量級(jí) ) 4 提純方法： 多次精餾 +選擇性吸附 以四氯化硅的提純?yōu)槔?，說(shuō)明其提純?cè)? 四氯化硅中可能存在的雜質(zhì)有金屬氧化物，非金屬氧化物，含氫化合物。金屬氧化物和非金屬氧化物的沸點(diǎn) 與四氯化硅 ( )相差很大，可用精餾法提純；含氫化合物沸點(diǎn)與其接近，但一般有極性，容易被吸附，適當(dāng)?shù)奈絼┛梢詫?shí)現(xiàn)分離 精餾：利用原料和雜質(zhì)沸點(diǎn)不同，通過反復(fù)蒸餾，達(dá)到提純目的 (可達(dá)到 %) 高純四氯化硅提純工藝示意圖 一級(jí)精餾塔 二級(jí)精餾塔 簡(jiǎn)單蒸餾塔 三級(jí)精餾塔 四級(jí)精餾塔 精料槽 活性氧化鋁吸附柱 活性硅膠吸附柱 5 二、 熔煉工藝：將超純的化學(xué)原料經(jīng)過高溫化學(xué)反應(yīng)，合成一個(gè)具一定折射率分布的預(yù)制棒。 常用方法： MCVD法 (改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法 )； PCVD(微波等離子體法 )； VAD和 OVD法等 (汽相軸向沉積法和管外汽相沉積法 ) MCVD法熔煉過程： MCVD法熔煉工藝示意圖 計(jì)算機(jī)流量控制 高純氧 四氯化硅 四氯化鍺 輔助摻雜劑 配好比例的反應(yīng)物混合氣體 移動(dòng)火焰 旋轉(zhuǎn)石英反應(yīng)管 同步卡盤 排氣 6 ????2224 2 closocls ii高溫 ????23223 6234 cloBoBcl高溫MCVD法熔煉過程：分為 3個(gè)階段 混合階段：高純氧以一定的流量在四氯化硅和四氯化鍺中鼓泡，使其以適當(dāng)?shù)谋壤渌偷绞⒎磻?yīng)管 沉積階段：高純氧和四氯
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