【正文】 對環(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)光纖的制造長度。1975年，由荷蘭菲利浦公司的Koenings先生研究發(fā)明。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。在MCVD工藝中，石英包皮管固定旋轉(zhuǎn)，而氫氧火焰左右移動進(jìn)行逐層沉積。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。總之，OVD法可以用來制造多模光纖，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。且二個工序是在同一設(shè)備中不同空間同時完成，工藝示意圖如圖5211所示。VAD法的工藝特點(diǎn)：，大幅度的提高氧化物粉塵(SiO2,SiO2GeO2)的沉積速度。所謂大棒套管法意思是指沉積芯層時采用一種方法，然后利用另一種方法沉積包層或外包層，之后將沉積的內(nèi)包層連同芯層一道放入到外包層內(nèi)，在燒結(jié)成一體而成，現(xiàn)擇其一、二說明之。為此，人們經(jīng)不斷的努力研究開發(fā)出一些非氣相沉積技術(shù)來制備SiO2光纖預(yù)制棒，并取得了一定的成績。（2）溶膠凝膠形成階段溶膠：又稱膠體溶液，是一種分散相尺寸在10—1013米之間的分散系統(tǒng)，粘度一般為幾個泊。H+和OH是正硅酸乙酯水解反應(yīng)的催化劑，因此水解反應(yīng)隨著溶液的酸度或堿度的增加而加快，縮聚反應(yīng)一般在中性和偏堿性的條件下進(jìn)行較快，PH值在1－2范圍，縮聚反應(yīng)特別慢，因此凝膠化時間相對較長，PH，縮聚反應(yīng)形成的硅氧鍵又重新有溶解的傾向，這也是在高PH值條件下膠凝時間特別長的原因。在制備石英系光纖時，采用硅的醇鹽為原料，其水解和聚合的基本反應(yīng)式如下：１）完全水解反應(yīng)Si(OR)4+H2O Si(OH)4+4ROH （5223）2)不完全水解反應(yīng)2Si(OR)4 +XH2O Si(OH)4 .(OH)X+XROH （5224）3)脫水聚合反應(yīng)Si(OR)(OH)x (OR)X1(OR)4X SiOSi(OH)4X(OH)X1+4ROH （5225）4)水解聚合反應(yīng)2Si(OR)(OH)x Si2O(OR)62X+2R（OH） （5226）在上述反應(yīng)中應(yīng)注意以下幾個問題：①全水解反應(yīng)是水解反應(yīng)速度太快而發(fā)生的，它并不是我們所期望的，因?yàn)镾i(OH)4是一種沉淀物；②聚合反應(yīng)僅發(fā)生在反應(yīng)的初期階段，而脫水聚合反應(yīng)只要在硅的化合物上存在OR根就會連續(xù)的進(jìn)行，從而形成整體的硅氧網(wǎng)絡(luò)。C溫度下進(jìn)行，在此階段除去大部分的溶膠和物理吸附水，所獲得的干凝膠具有600~900m2/g比表面積，~（5）熱處理階段：。他們認(rèn)為此時He氣氛中加熱比較合理。通入氯氣處理，可導(dǎo)致Cl2含量過高，這種玻璃材料拉絲時也會發(fā)泡，故需在更高的溫度下，%。C的溫度下拉成光纖后，會遺留在光纖表面，形成裂紋和微晶缺陷。另一方面，是來自生產(chǎn)現(xiàn)場大氣氣氛中的塵粒，例如CaCOMgCO3等塵埃。在使用有機(jī)溶劑清洗和隨后的酸蝕處理中，若采用超聲波攪動清洗和酸蝕，利用溶液的渦旋作為驅(qū)動力，效果會更佳。C溫度范圍內(nèi)，拋光2~5次，即可很好的除去所有的缺陷，（500kpsi）以上。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)，業(yè)內(nèi)專家建議，為取得良好的效果，酸蝕到拋光。在工藝上，一次涂覆與拉絲是相互獨(dú)立的兩個工藝步驟，而在實(shí)際生產(chǎn)中，一次涂覆與拉絲是在一條生產(chǎn)線上一次完成的。后一種方法由于難以保證芯/包的同心度并在芯/包界面上存在著氣泡或微彎等缺陷，影響光纖的最終性能，使用受到限制。在Ar氣氛保護(hù)下，高溫加熱爐將預(yù)制棒尖端加熱至2000186。根據(jù)熔化前的棒體容積等于熔化拉絲后光纖的容積的特點(diǎn)，可知，前三者與光纖的外徑有如下關(guān)系： VD2=Vfdf2 (531)因此，光纖的外徑可由（531）給出：d2=VD2/Vf (532)光纖預(yù)制棒饋送系統(tǒng)主要由光纖預(yù)制棒卡盤、饋送及控制系統(tǒng)和調(diào)心機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)構(gòu)成。常用的拉絲熱源有：（1）氣體噴燈；（2）各種電阻及感應(yīng)加熱爐；（3）大功率CO2激光器。在加熱中為防止石墨材料在高溫下發(fā)生氧化，進(jìn)而產(chǎn)生粉塵污染，一般需采用惰性氣體如Ar氧進(jìn)行氣氛保護(hù)。C時，就會變成導(dǎo)體的特點(diǎn)而設(shè)計制造。C時，則將石墨火花塞移開，氧化鋯在1500186。常用的激光器為CO2激光器，它是一種分子激光器，基本工作原理：采用CO2氣體和一些輔助氣體（N2 Or He）等混合氣體作為激光激活介質(zhì)，密封于放電管中，管的端部為互相平行的兩個反射鏡構(gòu)成諧振腔。由001躍遷至（100）或（020）的過程，能級圖如圖536所示。一般選用非接觸法之一的激光散射法對剛出爐的裸光纖同步進(jìn)行遙測。收排線裝置：主要由收線排線傳感器、光纖收線盤、收線張力測量儀、牽引張力測量輪、收線張力調(diào)節(jié)輪等設(shè)備組成。主要構(gòu)成部分有：位于加熱爐出口的激光測徑儀及涂覆后位于張力輪前端的涂層測徑儀控制系統(tǒng)，Ar氣液面、壓力和流量控制系統(tǒng)，爐內(nèi)溫度控制系統(tǒng)以及各自相應(yīng)的誤差信號處理系統(tǒng)及控制拉絲速度的控制機(jī)構(gòu)。控制系統(tǒng)如圖5310所示。PROFIBUSDP是一種優(yōu)化的通訊模塊，特別適用于對時間要求嚴(yán)格的自動控制系統(tǒng)，最大的站數(shù)是256。矩形排線梯形排線倒梯形排線圖539排線方式在拉絲設(shè)備中第五個重要組成部分是控制系統(tǒng)。牽引拉絲輪的速度在10～20m/s間，要求保證光纖所受拉力為“零”。為此，在加熱爐及預(yù)制棒下端拉錐部位要求有相當(dāng)平靜的氣氛，任何氣流的攪動都會造成光纖直徑的高頻波動；加熱爐內(nèi)由于“煙囪效應(yīng)”以及溫度梯度引起的氣流波動、保護(hù)氣體氣流紊亂流動等現(xiàn)象均需嚴(yán)格控制。每種量子數(shù)不同，分別表示為（100）、（010）、（001）。圖535 ZrO2氧化鋯感應(yīng)加熱爐截面示意圖高功率激光器是一理想加熱源。用RF線圈進(jìn)行加熱。氣體Ar在這里的另一個最重要的作用是擠出爐內(nèi)的空氣，由于Ar氣比重較空氣的大的多，向爐內(nèi)通入Ar氣后，它將排擠爐內(nèi)的空氣向上運(yùn)動，并從爐內(nèi)排出空氣，填充Ar在爐內(nèi)的氣體界面應(yīng)高于光纖預(yù)制棒底部尖端的熔化高度，目的是防止空氣中的濕氣與熔融的SiO2接觸，是制備低損耗光纖最重要的手段之一。C及以上高溫。同時，由于2000186。絕大多數(shù)光纖制造者是將高溫加熱爐溫度和送棒速度保持不變，通過改變光纖拉絲速度的方法來達(dá)到控制光纖外徑尺寸的目的。圖531拉絲與一次涂覆工藝流程操作步驟：將已制備好的預(yù)制棒安放在拉絲塔（機(jī)）上部的預(yù)制棒饋送機(jī)構(gòu)的卡盤上。雖然，管棒法拉制光纖具有一定的局限性，但在現(xiàn)階段仍是光纖拉絲工藝最常采用的重要方法。如果光纖表面受到損傷，將會影響光纖機(jī)械強(qiáng)度與使用壽命，而外徑發(fā)生波動，由于結(jié)構(gòu)不完善不僅會引起光纖波導(dǎo)散射損耗，而且在光纖接續(xù)時，連接損耗也會增大，因此在控制光纖拉絲工藝流程時，必須使各種工藝參數(shù)與條件保持穩(wěn)定。為防止已處理好的預(yù)制棒被“再次污染”，最好將預(yù)制棒立刻拉絲。這種工藝對預(yù)制棒的表面不平整10um，裂紋深度，只要在1530176。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)證明，酸蝕的最佳參數(shù)如表524所示。C~2000176。眾所周知，預(yù)拉制光纖的強(qiáng)度和強(qiáng)度分布，強(qiáng)烈地取決于初始光纖預(yù)制棒的質(zhì)量，特別是它的表面質(zhì)量。OH含量的降低與通入Cl2的時間有關(guān)，例如，熱處理溫度在1000176。C間，OH根凝聚成水分揮發(fā)掉，并在1100176。水解反應(yīng)是可逆反應(yīng)，如果在反應(yīng)時排除掉水和醇的共沸物，則可以阻止逆反應(yīng)的進(jìn)行。首先形成濕膠再形成凝膠，一般在室溫下進(jìn)行，有時也可提高一些溫度以加快膠化速度。最常用的酸性催化劑是鹽酸，實(shí)際使用的酸類也可以是硫酸或硝酸。溶膠－凝膠法制備光纖預(yù)制棒的主要工藝生產(chǎn)步驟是首先將酯類化合物或金屬醇鹽溶于有機(jī)溶劑中，形成均勻溶液，然后加入其它組分材料，在一定溫度下發(fā)生水解、縮聚反應(yīng)形成凝膠，最后經(jīng)干燥、熱處理、燒結(jié)制成光纖預(yù)制棒。光纖預(yù)制棒的幾種氣相沉積制作方法可以相互貫通，彼此結(jié)合。表522 四種氣相沉積工藝的特點(diǎn)方法 MCVD PCVD OVD VAD反應(yīng)機(jī)理 高溫氧化 低溫氧化 火焰水解 火焰水解熱源 氫氧焰 等離子體 甲烷或氫氧焰 氫氧焰沉積方向 管內(nèi)表面 管內(nèi)表面 靶棒外徑向 靶同軸向沉積速率 中 小 大 大沉積工藝 間歇 間歇 間歇 連續(xù)預(yù)制棒尺寸 小 小 大 大折射率分 單模：容易布控制 容易 極易 容易 多模：稍難原料純度要求 嚴(yán)格 嚴(yán)格 不嚴(yán)格 不嚴(yán)格現(xiàn)使用廠家(代表) 美國阿爾卡特公司 荷蘭飛利浦公司 美國康寧公司 日本住友，日本西古公司， 古河等公司天津46所 中國武漢長飛公司 中國富通公司 （或稱二步法）由表522可知，四種氣相沉積工藝各有優(yōu)劣，技術(shù)均已成熟，但尚有二個方面的問題需要解決：；，達(dá)到一棒拉出數(shù)百乃至數(shù)千公里以上的連續(xù)光纖。在芯層噴燈噴嘴處通入SiClGeCl4,水解生成SiO2—GeO2玻璃粉塵，而在包層噴燈噴嘴處只通入SiCl4,水解生成SiO2玻璃粉塵，并使它們沉積在相應(yīng)的部位，這樣可得到滿足折射率要求的光纖預(yù)制棒。從工藝原理上而言，VAD法沉積形成的預(yù)制棒多孔母材向上提升即可實(shí)現(xiàn)脫水、燒結(jié)，甚至進(jìn)而直接接拉絲成纖工序，所以這種工藝的連續(xù)光纖制造長度可以不受限制，這也是此工藝潛能所在。若采用中心石英靶棒作為種子模，則其可與沉積玻璃層熔為一體，成為芯層的一部分。一旦光纖芯層和包層的沉積層沉積量滿足要求時（約200層），即達(dá)到所設(shè)計的多孔玻璃預(yù)制棒的組成尺寸和折射率分布要求，沉積過程即可停止。首先使一根靶棒在水平玻璃車床上沿縱軸旋轉(zhuǎn)并往復(fù)移動，然后，將高純度的原料化合物，如SiCl4,GeCl4等，通過氫氧焰或甲烷焰火炬噴到靶棒上，高溫下，水解產(chǎn)生的氧化物玻璃微粒粉塵，沉積在靶棒上，形成多孔質(zhì)母材。成棒是將沉積好的石英玻璃棒移至成棒車床上，利用氫氧火焰的高溫作用將其熔縮成實(shí)心光纖預(yù)制棒，工藝示意圖見529。然而，近年來MCVD法又有了突破性的發(fā)展，這主要得益于合成石英管的開發(fā)成功。腐蝕原理與化學(xué)反應(yīng)式如下：2CF2Cl2＋O2 2COF2＋2Cl2 （5－211）2COF2＋SiO2 SiF4＋2CO2 (5212)2COF2＋GeO GeF4＋2CO (5213)這個反應(yīng)是不完全的，由于較高的溫度和較高的氧濃度，平衡狀態(tài)更多地向正向移動，如圖526所示。GeO2 GeO ＋O2 （5－10）圖525光纖折射率分布曲線中心凹陷分解反應(yīng)的結(jié)果是使沉積層材料成份產(chǎn)生變化。沉積的第x層。為使溫度升高，可以加大氫氧火焰，也可以降低火焰左右移動的速度，并保證石英包皮管始終處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，使石英包皮管外壁溫度達(dá)到1800℃。凡氫氧火焰經(jīng)過的高溫區(qū)，都會沉積一層（約8－10μm）均勻透明的摻雜玻璃SiO2SiF4（或SiO2B2O3），反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氯氣和沒有充分反應(yīng)完的原料均被從石英包皮管的另一尾端排出，并通過廢氣處理裝置進(jìn)行中和處理。．管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法，是目前制作高質(zhì)量石英系玻璃光纖穩(wěn)定可靠的方法，它又稱為“改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法”（MCVD）。當(dāng)今，SiO2光纖預(yù)制棒的制造工藝是光纖制造技術(shù)中最重要、也是難度最大的工藝，傳統(tǒng)的SiO2光纖預(yù)制棒制備工藝普遍采用氣相反應(yīng)沉積方法。（mm） 外徑公差：～（mm）壁厚：2177。這些石英包皮管均與沉積的芯層和或內(nèi)包層玻璃熔為一整體，拉絲后成為光纖外包層，它起保護(hù)層的作用。氧氣是攜帶化學(xué)試劑進(jìn)入石英反應(yīng)管的載流氣體，同時，也是氣相沉積（如MCVD）法中參加高溫氧化反應(yīng)的反應(yīng)氣體。在