【正文】 應(yīng)機(jī)理與OVD法相同，也是由火焰水解生成氧化物玻璃?？傊?，OVD法可以用來(lái)制造多模光纖，單模光纖，大芯徑高數(shù)值孔徑光纖，單模偏振保持光纖等多種光纖產(chǎn)品。SOCl2,Cl2進(jìn)行脫水處理的原理與化學(xué)反應(yīng)方程式如下：高溫?zé)Y(jié)(≡SiOH)+SOCl2 (SiCl)+HCl +SO2 (5220)H2O+SOCl2 2HCl +SO2 (5221)2Cl2+2H2O 4HCl +O2 (5222)在脫水后，經(jīng)高溫作用，松疏的多孔質(zhì)玻璃沉積體被燒結(jié)成致密、透明的光纖預(yù)制棒，抽去靶棒時(shí)遺留的中心孔也被燒成實(shí)心。在燒結(jié)期間，要不間斷的通入氯氣、氧氣、氮?dú)夂吐然瘉嗧浚⊿OCl2）組成的干燥氣體，并噴吹多孔預(yù)制棒，使殘留水分全部除去。例如：梯度折射率分布，芯層中GeO2摻雜量由第一層開始逐漸減少，直到最后沉積到SiO2包層為止。在MCVD工藝中，石英包皮管固定旋轉(zhuǎn)，而氫氧火焰左右移動(dòng)進(jìn)行逐層沉積。圖5210 OVD法工藝示意圖沉積工藝：OVD法的沉積順序恰好與MCVD法相反，它是先沉積芯層，后沉積包層，所用原料完全相同。以獲得寬的帶寬；光纖的幾何特性和光學(xué)特性的重復(fù)性好，適于批量生產(chǎn)，沉積效率高，對(duì)SiCl4等材料的沉積效率接近100%，沉積速度快，有利于降低生產(chǎn)成本。圖5—29 PCVD法工藝示意圖PCVD法制備光纖預(yù)制棒的工藝有兩個(gè)工序，即沉積和成棒。1975年，由荷蘭菲利浦公司的Koenings先生研究發(fā)明。并可以提高光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)效率。MCVD法的優(yōu)點(diǎn)是工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境要求不是太高，可以用于制造一切已知折射率剖面的光纖預(yù)制棒，但是由于反應(yīng)所需熱量是通過傳導(dǎo)進(jìn)入石英包皮管內(nèi)部，熱效率低，沉積速度慢，同時(shí)又受限于外部石英包皮管的尺寸，預(yù)制棒尺寸不易做大，從而限制了連續(xù)光纖的制造長(zhǎng)度。：所謂腐蝕法是在熔縮成實(shí)芯棒時(shí)，向管內(nèi)繼續(xù)送入CF2ClSF6等含氟飽和蒸汽和純氧氣，使它們與包皮管中心孔表面失去部分GeO2的玻璃層發(fā)生反應(yīng)，生成SiFGeF4，從而把沉積的芯層內(nèi)表面折射率降低部分的玻璃層腐蝕掉，這樣中心凹陷區(qū)會(huì)被減少或完成被消除掉，濃縮成棒后可大大改善光纖的帶寬特性。這種現(xiàn)象對(duì)光纖的衰減和色散都有很大的影響，尤其對(duì)多模光纖的傳輸帶寬影響是非常大的，僅此一項(xiàng)有時(shí)就把光纖寬度限制在了1GHZ?km之內(nèi)，對(duì)單模光纖的色散、帶寬也會(huì)造成一定的影響。在光纖預(yù)制棒沉積過程中，如果摻雜試劑的含量過多，沉積層之間的玻璃熱膨脹系數(shù)會(huì)出現(xiàn)不一致，在最后的軟化吸收熔縮成棒工藝中，棒內(nèi)玻璃將會(huì)產(chǎn)生裂紋，影響預(yù)制棒的最終質(zhì)量與合格率，所以必須嚴(yán)格控制摻雜劑的含量。為使光纖預(yù)制棒的折射率分布達(dá)到所需的要求，可以通過向二氧化硅基體中加入少量摻雜劑來(lái)改變其折射率的方法實(shí)現(xiàn)。沉積第x層時(shí)所需的摻雜試劑載氣總流量。外包層不起導(dǎo)光作用，因?yàn)橐狼皫渍碌姆治隹芍杭す馐窃诔练e的芯層玻璃中傳播。沉積芯層過程中，高溫氧化的原理與化學(xué)反應(yīng)方程式如下：高溫氧化高溫氧化高溫氧化SiCl4＋ O2 SiO2＋2Cl2 （525）GeCl4＋O2 GeO2＋2Cl2 （526）2POCl3＋4O2 2P2O5＋3Cl2 （527）芯層經(jīng)數(shù)小時(shí)的沉積，石英包皮管內(nèi)壁上已沉積相當(dāng)厚度的玻璃層，已初步形成了玻璃棒體，只是中心還留下一個(gè)小孔。不斷從左到右緩慢移動(dòng)，然后，快速返回到原處，進(jìn)行第二次沉積，重復(fù)上述沉積步驟，那么在石英包皮管的內(nèi)壁上就會(huì)形成一定厚度的SiO2SiFSiO2B2O3玻璃層，作為SiO2光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層。圖523管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法工藝示意圖首先利用超純氧氣O2或氬氣Ar作為載運(yùn)氣體，通過蒸發(fā)瓶1將已汽化的飽和蒸氣SiCl4和摻雜劑（如CF2Cl2）經(jīng)氣體轉(zhuǎn)輸裝置導(dǎo)入石英包皮管中，這里，純氧氣一方面起載氣作用，另一方面起反應(yīng)氣體的作用，它的純度一定要滿足要求。MCVD法制備光纖預(yù)制棒工藝可分為二步：第一步，熔煉光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層玻璃MCVD法制備光纖預(yù)制棒工藝可分為二步：第一步，熔煉光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層玻璃制備內(nèi)包層玻璃時(shí)，由于要求其折射率稍低于芯層的折射率，因此，主體材料選用四氯化硅（SiCl4），低折射率摻雜材料可以選擇氟利昂（CF2Cl2）、六氟化硫（SF6）、四氟化二碳C2F4 、氧化硼B(yǎng)2O3等化學(xué)試劑。盡管利用氣相沉積技術(shù)可制備優(yōu)質(zhì)光纖預(yù)制棒，但是氣相技術(shù)也有其不足之處，如原料昂貴，工藝復(fù)雜，設(shè)備資源投資大，玻璃組成范圍窄等。上述四種方法相比，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，但都能制造出高質(zhì)量的光纖產(chǎn)品，因而在世界光纖產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中各領(lǐng)一份風(fēng)騷。幾何尺寸:將制得的光纖預(yù)制棒放入高溫拉絲爐中加溫軟化，并以相似比例尺寸拉制成線徑很小的又長(zhǎng)又細(xì)的玻璃絲。嚴(yán)重斑點(diǎn)（非玻璃化粒子）：決不允許外來(lái)物質(zhì)（指紋、沖洗的污斑和灰塵）：決不允許溝棱凹凸：（mm）表514 石英包皮管中雜質(zhì)含量的極限值金屬離子雜質(zhì)名稱 Al Ca Fe K Li Mg Mn Na Ti最大允許值（ppm） 24 傳統(tǒng)實(shí)體SiO2玻璃光纖制造方法有兩種:一種是早期用來(lái)制作傳光和傳像的多組分玻璃光纖的方法；另一種是當(dāng)今通信用石英光纖最常采用的制備方法。為提高成品光纖的機(jī)械強(qiáng)度和傳輸性能，對(duì)石英包皮管的內(nèi)在的雜質(zhì)含量和幾何尺寸精度，都必須提出嚴(yán)格的要求。一旦當(dāng)光纖受到張應(yīng)力作用時(shí)，若主裂紋上的應(yīng)力集中程度達(dá)到材料的臨界斷裂應(yīng)力δe，光纖就斷裂。干燥試劑或干燥氣體等在沉積過程中或熔縮成棒過程中起脫水作用，對(duì)它們的純度要求與氧氣相同，這樣才能避免對(duì)沉積玻璃的污染。氬氣（Ar）有時(shí)也被用來(lái)作為載送氣體，對(duì)它的純度要求與氧氣相同。如采用四氯化鍺與純氧氣反應(yīng)得到高摻雜物質(zhì)GeO2，而利用氟里昂與SiCl4加純O2反應(yīng)得到低摻雜物質(zhì)SiF4等。采用這種提純工藝可使SiCl4純度達(dá)到很高的水平，金屬雜質(zhì)含量可降低到5ppb左右，含氫化物SiHCl3的含量可降低到。常用的吸附劑有活性炭、硅氧膠、活性氧化鋁和分子篩等。精餾塔由多層塔板和蒸餾釜構(gòu)成，蒸餾得到的產(chǎn)品可分為塔頂餾出液（SiCl4液體）和蒸餾釜?dú)堃海ê饘匐s質(zhì)物質(zhì)）二種，SiCl4餾出液由塔頂蒸汽凝結(jié)得到，為使其純度更高，將其再回流入塔內(nèi)，并與從蒸餾釜連續(xù)上升的蒸汽在各層塔板上或填料表面密切接觸，不斷地進(jìn)行部分汽化與凝縮，這一過程相當(dāng)于對(duì)SiCl4液體進(jìn)行了多次簡(jiǎn)單的蒸餾，可進(jìn)一步提高SiCl4的分離純度。然而，精餾法對(duì)沸點(diǎn)（）與SiCl4相近的組分雜質(zhì)及某些極性雜質(zhì)不能最大限度的除去。目前在光纖原料提純工藝中，廣泛采用的是“精餾－吸附－精餾”混合提純法。反應(yīng)生成的SiCl4蒸氣流入冷凝器，這樣制得SiCl4液體原料,工藝流程如圖512。以SiCl4為例，它的水解化學(xué)反應(yīng)式如下：SiCl4+2H2O 4HCl+SiO2 (511) SiCl4+4H2O H4SiO4+4HCl (512)由于鹵化物試劑的沸點(diǎn)低，℃，故易汽化，故提純工藝多采用汽相提純。在擠制內(nèi)外護(hù)套時(shí)，注意擠出機(jī)的擠出速度、出口溫度與冷卻水的溫度梯度、冷卻速度的合理控制，保證形成合理的材料溫度性能。（3）在層絞結(jié)構(gòu)中要特別注意絞合節(jié)距和形式的選擇，要合理科學(xué)，作到在成纜、？設(shè)和使用運(yùn)輸中避免光纖受力。：每種光纜都有自己的生產(chǎn)工藝，因?yàn)樗鼈冎g存在著不同的性能要求和結(jié)構(gòu)型式，所以各部分材料不盡相同，結(jié)構(gòu)方面存在差異。，光纖預(yù)制棒、拉絲、測(cè)量等工序均應(yīng)在10000級(jí)以上潔凈度的凈化車間中進(jìn)行。第五章 光纖光纜制造工藝及設(shè)備重點(diǎn)內(nèi)容:原料提純工藝、預(yù)制棒汽相沉積工藝、拉絲工藝、套塑工藝、余長(zhǎng)形成、松套水冷、絞合工藝、層絞工藝難點(diǎn): 汽相沉積工藝參數(shù)確定、拉絲環(huán)境保護(hù)、余長(zhǎng)的控制、梯度水冷的控制、絞合參數(shù)的選擇主要內(nèi)容:（1）光纖制造工藝光纖原料制備及提純質(zhì)量檢測(cè)與控制光纖預(yù)制棒熔煉及表面處理合格光纖拉絲及一次涂覆工藝二次涂覆工藝光纖張力篩選及著色工藝(2)纜芯制造工藝（成纜工藝）中心管式單元帶狀光纖緊套光纖松套光纖層絞式單元加強(qiáng)件張力篩選合格一次著色光纖性能檢測(cè)骨架式纜芯單元光纖防水油膏光纖防水石油膏絞合機(jī)光纜油膏阻水帶包扎帶填充繩光纖防水油膏性能檢測(cè) 二次套塑 纜芯 (3)護(hù)套擠制工藝合格的纜芯檢驗(yàn)光纜油膏內(nèi)護(hù)套裝鎧外護(hù)套打印標(biāo)記檢驗(yàn)加強(qiáng)件阻水帶包扎帶填充繩護(hù)套膠 成品光纜 圖5－01光纖光纜制造工藝流程圖通信用光纖是由高純度SiO2與少量高折射率摻雜劑GeOTiOAl2OZrO2和低折射率摻雜劑SiF4(F)或B2O3或P2O5等玻璃材料經(jīng)涂覆高分子材料制成的具有一定機(jī)械強(qiáng)度的涂覆光纖。目前，世界上將光纖光纜的制造技術(shù)分成三大工藝.:，用作原料的化學(xué)試劑需嚴(yán)格提純，其金屬雜質(zhì)含量應(yīng)小于幾個(gè)ppb，含氫化合物的含量應(yīng)小于1ppm，參與反應(yīng)的氧氣和其他氣體的純度應(yīng)為6個(gè)9（％）以上，干燥度應(yīng)達(dá)－80℃露點(diǎn)。光纖制造設(shè)備上所有氣體管道在工作間歇期間，均應(yīng)充氮?dú)獗Ｗo(hù)，避免空氣中潮氣進(jìn)入管道，影響光纖性能。只有保持穩(wěn)定的工藝參數(shù)，才有可能持續(xù)生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的光纖產(chǎn)品。成纜工藝首先要做兩方面的準(zhǔn)備并應(yīng)注意這樣幾點(diǎn)技術(shù)要點(diǎn)：（1）選擇具有優(yōu)良傳輸特性的光纖，此光纖可以是單模光纖也可以是多模光纖，并對(duì)光纖施加相應(yīng)應(yīng)力的篩選，篩選合格之后才能用來(lái)成纜；（2）對(duì)成纜用各種材料，強(qiáng)度元件，包扎帶，填充油膏等進(jìn)行抽樣檢測(cè)，100％的檢查外形和備用長(zhǎng)度，同時(shí)，按不同應(yīng)用環(huán)境，選擇專用的成纜材料。根據(jù)不同使用環(huán)境，選擇不同的護(hù)套結(jié)構(gòu)和材料，并要考慮？設(shè)效應(yīng)和老化效應(yīng)的影響。這些液態(tài)試劑在常溫下呈無(wú)色的透明液體，有刺鼻氣味，易水解，在潮濕空氣中強(qiáng)烈發(fā)煙，同時(shí)放出熱量，屬放熱反應(yīng)。SiCl4的制備可采用多種方法，最常用的方法是采用工業(yè)硅在高溫下氯化制得粗SiCl4，化學(xué)反應(yīng)如下：Si+2Cl2 SiCl4 (513)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)爐內(nèi)溫度隨著反應(yīng)加劇而升高，所以要控制氯氣流量，防止反應(yīng)溫度過高，生成Si2Cl6和Si3Cl8。鹵化物試劑目前已有成熟的提純技術(shù)，如精餾法，吸附法，水解法，萃取法和絡(luò)合法等。其中金屬氧化物和某些非金屬氧化物的沸點(diǎn)和光纖化學(xué)試劑的沸點(diǎn)相差很大，可采用精餾法除去，即在精餾工藝中把它們作為高、低沸點(diǎn)組分除去，光纖中含有的金屬雜質(zhì)的某些特性如表513所示。精餾是蒸餾方法之一，主要用于分離液體混合物，以便得到純度很高的單一液體物質(zhì)。一般為多孔性的固體顆?；蚍勰＿@就構(gòu)成了所謂的“精餾－吸附－精餾”綜合提純工藝。如B2O3，F(xiàn)，SiF4等；在沉積芯層時(shí)，需要摻雜少量的高折射率的摻雜劑，如GeOP2OTiOZrOAl2O3等。它的純度對(duì)光纖的衰減影響很大，一般要求它含水(H2O)的露點(diǎn)在－70℃～－83℃，含H2O量1ppm；其它氫化物含量。在光纖制造過程中起脫水作用的干燥劑－SOCl2或Cl2。如果包皮管上某些部位存在氣泡，未熔化的生料粒子和雜質(zhì)，或某些堿金屬元素（Na、K、Mg等）雜質(zhì)富集到某一點(diǎn)，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中或者使光纖玻璃內(nèi)造成缺陷或微裂紋。它決定了光纖在有張應(yīng)力作用情況下的使用壽命期限。 壁厚公差：～（mm）長(zhǎng)度：1000～1200mm錐度：≤（外徑）弓形: ≤1mm/m不同心度：≤橢圓度（長(zhǎng)、短軸差）：≤CSA:同一根包皮管，平均CSA＝％；同一批包皮管，平均CSA＝4％（CSA包皮管橫截面的變化量）OH濃度：≤150ppm開放形氣泡：不允許存在任何大小的開放形氣泡；封閉形氣泡可允許：⑴～5mm、⑵每米1－～、⑶每米3－～、夾雜物：在同一批包皮管中2％。折射率獲得:純石英玻璃的折射率n＝，根據(jù)光纖的導(dǎo)光條件可知，欲保證光波在光纖芯層傳輸，必須使芯層的折射率稍高于包層的折射率，為此，在制備芯層玻璃時(shí)應(yīng)均勻地?fù)饺肷倭康妮^石英玻璃折射率稍高的材料，如GeO2,使芯層