【正文】 包層。但與OVD法有兩個主要區(qū)別：，氧化物玻璃沉積在靶棒的下端；，預制棒折射率剖面分布型式是通過沉積部位的溫度分布、氫氧火焰的位置和角度、原料飽和蒸氣的氣流密度的控制等多因素來實現(xiàn)的。OVD法的優(yōu)點主要是生產(chǎn)效率高，其沉積速度是MCVD法的10倍，光纖預制棒的尺寸不受母棒限制，尺寸可以做得很大，生產(chǎn)出的大型預制棒一根可重達23Kg，甚至更重，可拉制100—200Km或更長的光纖，不需要高質(zhì)量的石英管作套管，全部預制棒材料均由沉積工藝生成，棒芯層中OH的含量很低，由于沉積是中心對稱，光纖幾何尺寸精度非常高；易制成損減少，強度高的光纖產(chǎn)品；可進行大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。沉積中能熔融成玻璃的摻雜劑很多，除常用的摻雜劑GeO2,P2O5，B2O3外，甚至可以使用ZnO,Ta2O3,PbO5,Al2O3等摻雜材料。沉積過程首先需要一根母棒，如母棒用氧化鋁陶瓷或高純石墨制成，則應先沉積芯層，后沉積包層，如母棒是一根合成的高純度石英玻璃時，這時只需沉積包層玻璃。沉積工藝是借助1Kpa的低壓等離子體使注入石英包皮管內(nèi)氣體鹵化物（SiCl4,GeCl4）和氧氣，在約1000℃下直接沉積一層所設計成份玻璃層，PCVD法每層沉積層厚度約1um，沉積層數(shù)可高達上千層，因此它更適合用于制造精確和復雜波導光纖，例如：帶寬大的梯度型多模光纖和衰減小單模光纖。但是傳統(tǒng)使用的石英包皮管及套管都是采用天然石英材料制成的天然石英管，天然石英管比起化學沉積層得到的包皮管的損耗相對要大，因此在制作單模光纖預制棒時，包層的大部分還必須采用沉積層來獲得低損耗的光纖預制棒，加之天然石英管的尺寸本身在制造上也受到限制，因此采用大棒套管技術(shù)的MCVD法仍無法與OVD、VAD相抗衡。同時，由于氯氣具有極強的除濕作用，因此，利用CF2Cl2作蝕刻材料，具有蝕刻和除濕雙重作用。此外，使用MCVD法熔煉光纖預制棒時，由于最后一道工序－熔縮成棒時的溫度過高，1800℃，使石英包皮管芯層中心孔內(nèi)表面附近的摻雜劑分解升華，擴散（GeO2沸點 ？℃），最終導致預制棒中心的折射率下降，折射率分布曲線出現(xiàn)中心凹陷，如圖5－25所示。沉積芯層過程中的總層數(shù)。為制作實心棒，必須加大加熱包皮管的溫度，使包皮管在更高的溫度下軟化收縮，最后成為一個實心玻璃棒。然后，啟動玻璃車床，以幾十轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速使其旋轉(zhuǎn)，并用1400～1600℃高溫氫氧火焰加熱石英包皮管的外壁，這時管內(nèi)的SiCl4和CF2Cl2等化學試劑在高溫作用下，發(fā)生氧化反應，形成粉塵狀的化合物SiO2與SiF4 （或B2O3），并沉積在石英包皮管的內(nèi)壁上。為此，人們經(jīng)不斷的艱苦努力，終于研究開發(fā)出一些非氣相技術(shù)制備光纖預制棒：⑴界面凝膠法－BSG，主要用于制造塑料光纖；⑵直接熔融法－DM，主在用于制備多組份玻璃光纖；⑶玻璃分相法－PSG；⑷溶膠－凝膠法－SOLGFL，最常用于生產(chǎn)石英系光纖的包層材料；⑸機械擠壓成型法－MSP。這種玻璃絲中的芯層和包層的厚度比例及折射率分布，與原始的光纖預制棒材料完全一致，這些很細的玻璃絲就是我們所需要的光纖。管內(nèi)沉積石英包皮管技術(shù)指標要求：外徑：20177。光纖用石英包皮管技術(shù)要求石英包皮管質(zhì)量的好壞，對光纖性能的影響很大，例如，用MCVD法和PCVD法制備光纖，都要求質(zhì)量好的石英包皮管，用VAD法制作的棒上，有時也加質(zhì)量好的外套石英管，然后再拉絲。作為載氣使用的輔助氣體－純Ar或O2。在光纖原料提純工藝中使用的吸附劑有兩種：活性氧化鋁吸附柱和活性硅膠，利用活性氧化鋁和活性硅膠吸附柱完成對OH、H+等離子的吸附。例如：在SiCl4中對衰減危害最大的OH離子，它可能主要來源于SiHCl3和其他含氫化合物，而且大多有極性，趨向于形成化學鍵，容易被吸附劑所吸收。2．SiO2光纖原料的提純試劑提純工藝經(jīng)大量研究表明，％，或者雜質(zhì)含量要小于10－6。對于金屬鎧裝層應注意鎧裝機所施加壓力的控制。故生產(chǎn)過程中都有自己的生產(chǎn)工藝流程。在光纖拉絲爐光纖成形部位應達100級以上。在光纖光纜制造過程中，要求嚴格控制并保證光纖原料的純度，這樣才能生產(chǎn)出性能優(yōu)良的光纖光纜產(chǎn)品，同時，合理的選擇生產(chǎn)工藝也是非常重要的。以MCVD工藝為例：要對用來控制反應氣體流量的質(zhì)量流量控制器（MFC）定期進行在線或不在線的檢驗校正，以保證其控制流量的精度；需對測量反應溫度的紅外高溫測量儀定期用黑體輻射系統(tǒng)進行檢驗校正，以保證測量溫度的精度；要對玻璃車床的每一個運轉(zhuǎn)部件進行定期校驗，保證其運行參數(shù)的穩(wěn)定；甚至要對用于控制工藝過程的計算機本身的運行參數(shù)要定期校驗等。（5）中心管式結(jié)構(gòu)中特別注意中心管內(nèi)部空間的合理利用，同時注意填充油膏的壓力與溫度的控制。SiCl4是制備光纖的主要材料，占光纖成分總量的85％～95％。一般情況下，SiCl4中可能存在的雜質(zhì)有四類：金屬氧化物、非金屬氧化物、含氫化合物和絡合物。在應用上要求具有巨大的吸附表面，同時對某些物質(zhì)必須具有選擇性的吸附能力。在沉積包層時，需摻入少量的低折射率的摻雜劑。氦氣有時被用來消除沉積玻璃中的氣泡和提高沉積效率，對它的純度要求與純氧氣相同。這樣就使裂紋的擴展速度逐漸加快，直至應力集中重新達到臨界值，并出現(xiàn)斷裂，這種現(xiàn)象屬材料的靜態(tài)疲勞。光纖預制棒是控制光纖的原始棒體材料，組元結(jié)構(gòu)為多層圓柱體，它的內(nèi)層為高折射率的纖芯層，外層為低折射率的包層，它應具有符合要求的折射率分布型式和幾何尺寸。氣相沉積法的基本工作原理:首先將經(jīng)提純的液態(tài)SiCl4和起摻雜作用的液態(tài)鹵化物，并在一定條件下進行化學反應而生成摻雜的高純石英玻璃。所需設備主要有可旋轉(zhuǎn)玻璃車床、加熱用氫氧噴燈、蒸化化學試劑用的蒸發(fā)瓶及氣體輸送設備和廢氣處理裝置、氣體質(zhì)量流量控制器、測溫裝置等。用超純氧（O2）氣把蒸發(fā)瓶2中已汽化的飽和蒸氣SiClGeCl4或POCl3等化學試劑經(jīng)氣體輸送系統(tǒng)送入石英包皮管中，進行高溫氧化反應，形成粉末狀的氧化物SiO2GeO2或SiO2P2O5,并沉積在氣流下漩的內(nèi)壁上，氫氧火焰經(jīng)過的地方，就會在包皮管內(nèi)形成一層均勻透明的氧化物SiO2GeO2（或SiO2P2O5）沉積在內(nèi)包層SiO2SiF4玻璃表面上。在沉積熔煉過程中，由質(zhì)量流量控制器（MFC）調(diào)節(jié)原料組成的載氣流量實現(xiàn)。，摻雜方法與“1”中相同，n1n0；而在制備包層時，只沉積二氧化硅材料，不摻雜任何摻雜劑，得到純SiO2玻璃層，其折射率為n2＝n0，滿足n1n2＝n0的光纖導光條件的要求。 使用此種方法會使光纖預制棒中金屬鍺的含量增高，導致瑞利散色損耗的增加。因此在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本上難與OVD和VAD法競爭。PCVD法的反應機理是將MCVD法中的氫氧火焰加熱源改為微波腔體加熱源。于1974年，由美國康寧公司的Kcpron先生等研究發(fā)明，1980年全面投入應用的一種光纖預制棒制作工藝技術(shù)。正是靶棒沿縱向來回移動，才可以實現(xiàn)一層一層地沉積生成多孔的玻璃體。氯氣、氯化亞砜脫水的實質(zhì)是將多孔玻璃中的OH置換出來，使產(chǎn)生的Si—Cl鍵的基本吸收峰在25μm附近。軸向氣相沉積法，簡稱VAD法。最終沉積生成具有一定機械強度和孔隙率圓柱形的多孔預制棒。工序緊湊，簡潔，且潛在發(fā)展很大；，適于大批量生產(chǎn)，一根棒可拉數(shù)百公里的連續(xù)光纖，單模光纖且折射率分布截面上無MCVD法中的中心凹陷，克服了MCVD法對光纖帶寬的限制。這種組合的預制棒制備工藝可以避免大套管技術(shù)中存在的同心度誤差的問題，又可以提高沉積速率，因而很有發(fā)展前途。當sol－Gel法技術(shù)成熟后，預計可使光纖的生產(chǎn)成本降到1美分/米。把濕膠內(nèi)液體除去，就成為干膠，是一種超顯微結(jié)構(gòu)多孔體。在堿性催化劑條件下，硅酸單體水解迅速凝聚，生成相對致密的膠體顆粒。水中的氧原子與硅原子進行親核反應：(RO)3SiOR+H18OH Si(OR)3(OR)+ROH （5231）在這一反應過程中，溶劑的活化效應、極性極短和多活潑質(zhì)子的獲取性等因素對水解過程有非常重要的影響，而且在不同的介質(zhì)中反應機理也有所差別。由于干膠內(nèi)包含有大量的孔隙，具有大的比表面積，并含有大量的OH和OR，因此在干膠進一步熱處理過程中所采用的程序?qū)τ诮档凸饫w內(nèi)OH含量和避免玻璃產(chǎn)品在加溫時是非常關(guān)鍵的。但是，當用單純的He氣氛處理和燒結(jié)時，最終玻璃內(nèi)的OH含量最高甚至大于5000ppm，盡量采用較慢的升溫速度有利于降低OH根的含量，但僅僅是量的變化，即使加上其他合理的措施，最終玻璃內(nèi)的OH含量仍保持在600ppm。（6）燒結(jié)階段：在此階段，通過粘性流動，膠體內(nèi)微孔收縮最終成為無氣泡透明玻璃棒。目前采用的光纖制棒表面處理方法主要有五種，它們是：（1）.采用Etoh，Meoh，丙酮和MEK等有機溶劑清洗預制棒表面；（2）.采用酸溶液浸蝕預制棒；（3）.采用火焰拋光預制棒；(4).采用有機溶劑清洗后的預制棒，再進一步用火焰拋光處理；(5).采用有機溶劑清洗后，再經(jīng)酸蝕后的預制棒，進一步采用火焰拋光處理。這本身又誘發(fā)了在這些點處的化學成分的變化，這一變化可導致在光纖表面的熱應力和結(jié)晶化，致使微裂紋的形成，最終導致光纖強度的降低，使用中發(fā)生斷裂?；谏鲜鲈颍瑔为毸嵛g處理，對提高光纖強度效果難以確定，所以，在光纖預制棒表面處理中，酸蝕處理不宜單獨采用。 該工藝操作主要有三個步驟：（1）將母棒和接尾棒距離調(diào)至2~3mm，噴燈臺靠近母棒一側(cè)，高溫燒烤至接頭呈乳白色融態(tài)，一般需5分鐘左右，推進母棒使其和接尾棒連接；（2）移動噴燈臺測量母棒直徑，同時用卷尺測量母棒的有效長度；2．研磨母棒氫氧火焰溫度達到2300176。預制棒缺陷是指沉積層中的氣泡、裂紋以及沉積層結(jié)構(gòu)偏差與沿軸向不均勻分布等因素問題，它反應出預制棒的沉積質(zhì)量。相對雙坩堝法，管棒法是一種既古老又簡單操作工藝方法。拉絲工藝流程及設備如圖531所示。將有小球段纖維稱為“滴流頭”，操作者應及時將滴流頭去除，并預先采用手工方式將已涂覆一次涂層的光纖頭端繞過拉絲塔上的張力輪、導輪、牽引輪后，最后繞在收線盤上。拉絲操作對加熱源的要求是十分苛刻的。目前，這種方法極少應用。由于加熱爐中充入Ar保持，而爐內(nèi)Ar的紊亂流動將導致爐內(nèi)溫度的變化。因為氧化鋯的氧化溫度在2500186。C時，即可以拉制光纖。連續(xù)輸出的光功率可達kw級，最大可達10kw以上, ,其電光轉(zhuǎn)換效率很高，超過10%。在使用CO2激光器作加熱源時，有一點需要特別注意，而硅材料的熱容又很低，因此，在光纖預制棒表面溫度相當高，會使Si材料迅速汽化。測量精度可達到零點幾個微米，利用測得的光纖直徑誤差信號去調(diào)節(jié)牽引輪的拉絲速度，以獲得光纖設計要求正確外徑121150177。要求收線張力和排線節(jié)距合理科學。包括控制收線盤和牽引輪的電動機以及機構(gòu)自身的特性。其中，S7300是DP主站，S7200和測徑儀作為DP從站。下面簡要介紹中國電子科技集團第八研究所軒傳吳、舒福勝等人設計的實用型拉絲機控制系統(tǒng)的構(gòu)成?？刂坪门啪€質(zhì)量的關(guān)鍵是第一層光纖的排線質(zhì)量，首先，要調(diào)整好排線節(jié)距B的大小，其次要控制制好光纖與收線圓盤邊緣距離（7－8μm），否則，將會出現(xiàn)夾線、斷線等現(xiàn)象。在拉絲設備中第四個重要組成部分是拉絲和卷繞系統(tǒng)。CO2激光器結(jié)構(gòu)復雜，龐大，價格昂貴，但它的工作可靠性高、壽命長、性能穩(wěn)定、無污染，因而成為光纖拉絲加熱設備的首選。碳居正中，兩端各一個氧，三個原子處于一條直線上。兩種加熱爐比較，石墨爐價格低廉，升溫迅速，存在氧化污染，ZrO2爐升溫需幾個小時，價格昂貴，而且易受熱輻射力的破壞而產(chǎn)生斷裂，因而從經(jīng)濟性考慮，石墨爐的采用更為廣泛。因此氧化鋯感應爐一般不需要氣氛保護，但在制造光纖時，為隔離空氣降低制造過程中產(chǎn)生的衰減，必須充Ar氣進行氣氛保護。在拉制光纖時，需安裝光纖外徑測量儀反饋測量光纖外徑的變化情況，因此可通過這一反饋測量值的變化來控制保護氣體Ar的流量，使光纖外徑的變化量控制在允許（1um）范圍內(nèi)。現(xiàn)代拉絲機主要采用石墨或ZrO2氧化鋯電阻或高頻感應爐作熱源。C以上高溫，還必須在拉制區(qū)域能夠非常精確的控制溫度，因為在軟化范圍內(nèi)，玻璃光纖的精度隨溫度而變化，在此區(qū)域內(nèi)，任何溫度梯度的波動都可能引起不穩(wěn)定性而影響光纖直徑的控制。預制棒送入高溫加熱爐內(nèi)的饋送速度主要取決于高溫爐的結(jié)構(gòu)、預制棒的直徑、光纖的外徑尺寸和拉絲機的拉絲速度，～ 。五者之間精確的配合構(gòu)成完整拉絲工藝。缺點在于它是一次性生產(chǎn),也就是說，當每一次預制棒拉制完成后，必須停機重新裝料?！iO2光纖拉絲及一次涂覆工藝光纖拉絲是指將制備好的光纖預制料（棒），利用某種加熱設備加熱熔融后拉制成直徑符合要求的細小光纖纖維，并保證光纖的芯/包直徑比和折射率分布形式不變的工藝操作過程。為避免預制棒被污染，拋光處理過程應在一個清潔的小房間內(nèi)進行，房間的潔凈度應在1000級以上。此方法可以顯著地提高光纖的強度。4HF+SiO2 SiF4+H2O （5239）2HF+CaCO3 CaF2+H2CO3 （5240）在酸蝕過程中常用到的酸蝕劑有這樣幾種：氫氟酸（HF）、氫硫酸（HF、H2SO4）和氫硝酸（HF、HN O3），其中最強的酸蝕劑為49%（w）的HF酸。酸蝕玻璃是一種常規(guī)的強化玻璃表面技術(shù)。C的溫度下燒結(jié)。因此后來采用了Cl2處理技術(shù)，降低OH含量，與Cl2硅氧網(wǎng)絡內(nèi)OH能發(fā)生以下反應：Si（OH）4+2 Cl2 Si Cl4+H2O （5233）在800176。C溫度范圍存在著有機雜質(zhì)的氧化反應，所以，在此階段，如采用保溫并加上充分的氧氣氣氛，可使有機雜質(zhì)氧化分解為氣體產(chǎn)物逸出體外，隨后在500176