光纖生產(chǎn)工藝 (1)課件

1、第四章第四章 光纖制造工藝光纖制造工藝第一節(jié)第一節(jié) 工藝方法的分類工藝方法的分類第二節(jié)第二節(jié) 氣相沉積工藝氣相沉積工藝第三節(jié)第三節(jié) 非氣相技術(shù)非氣相技術(shù)一、概述一、概述1、光纖性能的影響因素：材料組成、結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、光纖性能的影響因素：材料組成、結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(折折 射率分布射率分布)和制造工藝。和制造工藝。第一節(jié)第一節(jié) 工藝方法的分類工藝方法的分類2、光纖制造工藝要求、光纖制造工藝要求(1)光纖的質(zhì)量在很大程度上取決于原材料的純度，用作原光纖的質(zhì)量在很大程度上取決于原材料的純度，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)個(gè)ppb

2、，含氫化合物的含量應(yīng)小于，含氫化合物的含量應(yīng)小于1ppm，參與反應(yīng)的，參與反應(yīng)的 氧氣和其他氣體的純度應(yīng)為氧氣和其他氣體的純度應(yīng)為6個(gè)個(gè)9（99.9999）以上。）以上。 ppb是表示液體濃度的一種單位符號。一般讀作十億分之是表示液體濃度的一種單位符號。一般讀作十億分之一，即一，即10的的-9次方的代表符號。類似的還有次方的代表符號。類似的還有ppm，ppt等，等，分別是分別是-6次和次和-12次。次。(2)光纖制造應(yīng)在凈化恒溫的環(huán)境中進(jìn)行，光纖預(yù)制棒、光纖制造應(yīng)在凈化恒溫的環(huán)境中進(jìn)行，光纖預(yù)制棒、 拉絲、測量等工序均應(yīng)在拉絲、測量等工序均應(yīng)在10000級以上級以上潔凈度潔凈度的凈化的凈化 車

3、間中進(jìn)行。在光纖拉絲爐光纖成形部位應(yīng)達(dá)車間中進(jìn)行。在光纖拉絲爐光纖成形部位應(yīng)達(dá)100級級 以上。光纖預(yù)制棒的沉積區(qū)應(yīng)在密封環(huán)境中進(jìn)行。光以上。光纖預(yù)制棒的沉積區(qū)應(yīng)在密封環(huán)境中進(jìn)行。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。氮?dú)獗Ｗo(hù)，避免空氣中潮氣進(jìn)入管道，影響光纖性能。(3)光纖質(zhì)量的穩(wěn)定取決于加工工藝參數(shù)的穩(wěn)定。光纖的光纖質(zhì)量的穩(wěn)定取決于加工工藝參數(shù)的穩(wěn)定。光纖的 制備不僅需要一整套精密的生產(chǎn)設(shè)備和控制系統(tǒng)，尤制備不僅需要一整套精密的生產(chǎn)設(shè)備和控制系統(tǒng)，尤 其重要的是要長期保持加工工藝參數(shù)

4、的穩(wěn)定，必須配其重要的是要長期保持加工工藝參數(shù)的穩(wěn)定，必須配 備一整套的用來檢測和校正光纖加工設(shè)備各部件的運(yùn)備一整套的用來檢測和校正光纖加工設(shè)備各部件的運(yùn) 行參數(shù)的設(shè)施和裝置。行參數(shù)的設(shè)施和裝置。潔凈度指潔凈空氣中空氣含塵（包括微生物）量多少的程度。潔凈度指潔凈空氣中空氣含塵（包括微生物）量多少的程度。 通信光纖大都采用石英玻璃為基礎(chǔ)材料，通過氣相沉積通信光纖大都采用石英玻璃為基礎(chǔ)材料，通過氣相沉積 方法向基礎(chǔ)材料摻雜方法向基礎(chǔ)材料摻雜(Ge、F)來改變折射率分布結(jié)構(gòu)；來改變折射率分布結(jié)構(gòu)； 由于石英玻璃的優(yōu)異性能與氣相沉積法能夠精確地調(diào)整由于石英玻璃的優(yōu)異性能與氣相沉積法能夠精確地調(diào)整 折射

5、率分布結(jié)構(gòu)，所以目前多采用石英玻璃與氣相沉積折射率分布結(jié)構(gòu)，所以目前多采用石英玻璃與氣相沉積 法制造通信光纖。法制造通信光纖。3、工藝方法、工藝方法 一步法：預(yù)制棒的芯一步法：預(yù)制棒的芯/包層都是由氣相沉積工藝完成包層都是由氣相沉積工藝完成 二步法：氣相沉積芯棒技術(shù)二步法：氣相沉積芯棒技術(shù)+外包技術(shù)外包技術(shù)(大尺寸的預(yù)制棒大尺寸的預(yù)制棒 可降低成本、提高生產(chǎn)效率可降低成本、提高生產(chǎn)效率)4、工藝分類方法、工藝分類方法 (1)氣相沉積技術(shù)氣相沉積技術(shù) 芯棒：芯棒：外部化學(xué)氣相沉積法外部化學(xué)氣相沉積法(OVD) 軸向化學(xué)氣相沉積法軸向化學(xué)氣相沉積法(VAD) 改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積

6、法(MCVD) 等離子化學(xué)氣相沉積法等離子化學(xué)氣相沉積法(PCVD) 美國康寧公司在美國康寧公司在1974年開發(fā)成功，年開發(fā)成功，1980年全面投入使用。年全面投入使用。美國阿爾卡特公司在美國阿爾卡特公司在1974年開發(fā)，又稱年開發(fā)，又稱管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法日本日本NTT公司在公司在1977年開發(fā)年開發(fā) 荷蘭菲利浦公司開發(fā)荷蘭菲利浦公司開發(fā) 外包層：外包層：套管法套管法 粉末法粉末法 等離子噴涂法等離子噴涂法 (2)非氣相沉積技術(shù)：非氣相沉積技術(shù)：界面凝膠界面凝膠 機(jī)械擠壓法機(jī)械擠壓法 管束拉絲法管束拉絲法 溶膠溶膠-凝膠凝膠 打孔拉絲法打孔拉絲法 第二節(jié)第二節(jié) 氣相沉積工藝氣

7、相沉積工藝一、芯棒技術(shù)一、芯棒技術(shù)1、原理：將液態(tài)的、原理：將液態(tài)的SiCl4和和GeCl4等鹵化物氣體，在一定條等鹵化物氣體，在一定條 件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成摻雜的高純石英玻璃。件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成摻雜的高純石英玻璃。 可嚴(yán)格控制金屬離子。可嚴(yán)格控制金屬離子。 2、工藝流程、工藝流程3SiO2光纖原料試劑與制備光纖原料試劑與制備 制備制備SiO2石英系光纖的主要原料多數(shù)采用一些高純度的石英系光纖的主要原料多數(shù)采用一些高純度的液態(tài)鹵化物化學(xué)試劑，如四氯化硅（液態(tài)鹵化物化學(xué)試劑，如四氯化硅（SiCl4）、四氯化鍺）、四氯化鍺（GeCl4）、三氯氧磷（）、三氯氧磷（POCl3）、）、 三氯化硼（

8、三氯化硼（BCl3）、）、 三氯化鋁（三氯化鋁（AlCl3）、溴化硼（）、溴化硼（BBr3）、氣態(tài)的六氟化硫）、氣態(tài)的六氟化硫（SF6）、四氟化二碳）、四氟化二碳(C2F4)等。這些液態(tài)試劑在常溫下呈等。這些液態(tài)試劑在常溫下呈無色的透明液體，有刺鼻氣味，易水解，在潮濕空氣中強(qiáng)無色的透明液體，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)。烈發(fā)煙，同時(shí)放出熱量，屬放熱反應(yīng)。以以SiCl4為例，它的水解化學(xué)反應(yīng)式如下：為例，它的水解化學(xué)反應(yīng)式如下：SiCl4+2H2O 4HCl+SiO2 SiCl4+4H2O H4SiO4(硅酸硅酸) +4HCl SiCl4是制備光纖的主要材料

9、，占光纖成分總量的是制備光纖的主要材料，占光纖成分總量的8595。Si + 2Cl2 SiCl4 控制氯氣的注量：反應(yīng)為放熱反應(yīng)，爐內(nèi)溫度隨著反應(yīng)控制氯氣的注量：反應(yīng)為放熱反應(yīng)，爐內(nèi)溫度隨著反應(yīng) 加劇而升高，所以要控制氯氣的注量，防止反應(yīng)溫度過加劇而升高，所以要控制氯氣的注量，防止反應(yīng)溫度過 高，生成高，生成Si2Cl6和和Si3Cl8。SiCl4的制備可采用多種方法，最常用的方法是采用工業(yè)硅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在高溫下氯化制得粗SiCl4，化學(xué)反應(yīng)如下：，化學(xué)反應(yīng)如下：4、SiO2光纖原料的提純光纖原料的提純 經(jīng)大量研究表明，用來制造光纖的各種原料

10、純度應(yīng)達(dá)經(jīng)大量研究表明，用來制造光纖的各種原料純度應(yīng)達(dá)到到99.9999，或者雜質(zhì)含量要小于，或者雜質(zhì)含量要小于10-6。大部分鹵化物材。大部分鹵化物材料都達(dá)不到如此高的純度，必須對原料進(jìn)行提純處理。料都達(dá)不到如此高的純度，必須對原料進(jìn)行提純處理。鹵化物試劑目前已有成熟的提純技術(shù)，如鹵化物試劑目前已有成熟的提純技術(shù)，如精餾法，吸附精餾法，吸附法或精餾吸附混合法法或精餾吸附混合法。目前在光纖原料提純工藝中，廣。目前在光纖原料提純工藝中，廣泛采用的是泛采用的是“精餾吸附精餾精餾吸附精餾”混合提純法。混合提純法。 一般情況下，一般情況下，SiCl4中可能存在的雜質(zhì)有四類：中可能存在的雜質(zhì)有四類：金屬

11、氧化物、金屬氧化物、非金屬氧化物、含氫化合物和絡(luò)合物。非金屬氧化物、含氫化合物和絡(luò)合物。 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，可采用劑的沸點(diǎn)相差很大，可采用精餾法精餾法除去，即在精餾工藝中把除去，即在精餾工藝中把它們作為高、低沸點(diǎn)組分除去。它們作為高、低沸點(diǎn)組分除去。 然而，精餾法對沸點(diǎn)與然而，精餾法對沸點(diǎn)與SiCl4 （57.6）相近的組分雜質(zhì)及）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。例如：在某些極性雜質(zhì)不能最大限度的除去。例如：在SiCl4中對衰中對衰減危害最大的減危害最大的OH-離子，大多有極性，

12、趨向于形成化學(xué)鍵，離子，大多有極性，趨向于形成化學(xué)鍵，容易被吸附劑所吸收，而容易被吸附劑所吸收，而SiCl4是偶極矩為零的非極性分子。是偶極矩為零的非極性分子。有著不能或者很少形成化學(xué)鍵的穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)，不易被吸附有著不能或者很少形成化學(xué)鍵的穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)，不易被吸附劑吸附，因此，利用被提純物質(zhì)和雜質(zhì)的化學(xué)鍵極性的不同，劑吸附，因此，利用被提純物質(zhì)和雜質(zhì)的化學(xué)鍵極性的不同，選擇適當(dāng)?shù)奈絼行У剡x擇性地進(jìn)行吸附分離，可以達(dá)選擇適當(dāng)?shù)奈絼?，有效地選擇性地進(jìn)行吸附分離，可以達(dá)到進(jìn)一步提純極性雜質(zhì)的目的。到進(jìn)一步提純極性雜質(zhì)的目的。常用的摻雜劑對石英玻璃折射率變化的作用常用的摻雜劑對石英玻璃折射率變

13、化的作用二、芯棒工藝二、芯棒工藝氣相沉積法的基本工作原理：首先將經(jīng)提純的液態(tài)氣相沉積法的基本工作原理：首先將經(jīng)提純的液態(tài)SiCl4和起和起摻雜作用的液態(tài)鹵化物，并在一定條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生摻雜作用的液態(tài)鹵化物，并在一定條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成摻雜的高純石英玻璃。由于該方法選用的原料純度極高，成摻雜的高純石英玻璃。由于該方法選用的原料純度極高，加之氣相沉積工藝中選用高純度的氧氣作為載氣，將汽化后加之氣相沉積工藝中選用高純度的氧氣作為載氣，將汽化后的鹵化物氣體帶入反應(yīng)區(qū)，從而可進(jìn)一步提純反應(yīng)物的純度，的鹵化物氣體帶入反應(yīng)區(qū)，從而可進(jìn)一步提純反應(yīng)物的純度，達(dá)到嚴(yán)格控制過渡金屬離子和達(dá)到嚴(yán)格控制過渡

14、金屬離子和OH-羥基的目的。羥基的目的。1、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)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，它又稱為穩(wěn)定可靠的方法，它又稱為“改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法”（MCVD）。）。MCVD法的特點(diǎn)是在一根石英包皮管內(nèi)沉積法的特點(diǎn)是在一根石英包皮管內(nèi)沉積內(nèi)包皮層和芯層玻璃，整個(gè)系統(tǒng)是處于全封閉的超提純狀內(nèi)包皮層和芯層玻璃，整個(gè)系統(tǒng)是處于全封閉的超提純狀態(tài)，所以用這種方法制得的預(yù)制棒純度非常的高，可以用態(tài)，所以用這種方法制得的預(yù)制棒純度非常的高，可以用來生產(chǎn)高質(zhì)量的單模和

15、多模光纖。來生產(chǎn)高質(zhì)量的單模和多模光纖。(1)系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 將一根石英玻璃管將一根石英玻璃管（20020mm）安裝在臥式玻璃車床的兩個(gè)同安裝在臥式玻璃車床的兩個(gè)同步旋轉(zhuǎn)卡盤上，反應(yīng)管的一端與化學(xué)原料供應(yīng)系統(tǒng)相連，以便將步旋轉(zhuǎn)卡盤上，反應(yīng)管的一端與化學(xué)原料供應(yīng)系統(tǒng)相連，以便將各種化學(xué)原料按照流量進(jìn)行混合并輸入到反應(yīng)管中，反應(yīng)管的另各種化學(xué)原料按照流量進(jìn)行混合并輸入到反應(yīng)管中，反應(yīng)管的另一端與反應(yīng)尾氣及粉塵處理設(shè)備相連，反應(yīng)管下方有噴燈，以可一端與反應(yīng)尾氣及粉塵處理設(shè)備相連，反應(yīng)管下方有噴燈，以可控的速度沿反應(yīng)管縱向平移對其加熱?？氐乃俣妊胤磻?yīng)管縱向平移對其加熱。(2)工藝流程工藝流程 1)沉

16、積沉積第一步第一步 熔煉光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層玻璃熔煉光纖預(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。率。主體材料：主體材料：四氯化硅（四氯化硅（SiCl4）；）；低折射率摻雜材料：低折射率摻雜材料：氟利昂（氟利昂（CF2Cl2）、六氟化硫；）、六氟化硫；載氣：載氣：O2或或Ar；輔助材料：輔助材料：脫泡劑（脫泡劑（He）、干燥劑（）、干燥劑（三氯氧磷三氯氧磷POCl3或或 Cl2） 。 首先利用超純氧氣首先利用超純氧氣O2或氬氣或氬氣Ar作為載運(yùn)氣體，通過蒸發(fā)瓶將已作為載運(yùn)氣體，通過蒸發(fā)瓶將已汽化的飽和蒸氣汽化的飽和蒸

17、氣SiCl4和摻雜劑和摻雜劑(CF2Cl2)經(jīng)氣體轉(zhuǎn)輸裝置導(dǎo)入石英包經(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。然后，啟動玻璃車床，以幾的作用，它的純度一定要滿足要求。然后，啟動玻璃車床，以幾十轉(zhuǎn)十轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速使其旋轉(zhuǎn)，并用分鐘的轉(zhuǎn)速使其旋轉(zhuǎn)，并用14001600高溫氫氧火焰加熱高溫氫氧火焰加熱石英包皮管的外壁，氫氧噴燈按一定速度左右往復(fù)地移動，氫氧石英包皮管的外壁，氫氧噴燈按一定速度左右往復(fù)地移動，氫氧火焰每移動一次，就會在石英包皮管的內(nèi)壁上沉積一層透明的火焰每移動一

18、次，就會在石英包皮管的內(nèi)壁上沉積一層透明的SiO2-SiF4玻璃薄膜，厚度約為玻璃薄膜，厚度約為810m。不斷從左到右緩慢移動，。不斷從左到右緩慢移動，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，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)壁上就會形成一定厚度的那么在石英包皮管的內(nèi)壁上就會形成一定厚度的SiO2-SiF4玻璃層，玻璃層，作為作為SiO2光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氯氣和沒有充分光纖預(yù)制棒的內(nèi)包層。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，并通過廢氣處反應(yīng)完的原料均被從石英包皮管的另一尾端排出，并

19、通過廢氣處理裝置進(jìn)行中和處理。理裝置進(jìn)行中和處理。高溫氧化高溫氧化溫高氧化在內(nèi)包層沉積過程中，可以使用的低折射率摻雜劑有在內(nèi)包層沉積過程中，可以使用的低折射率摻雜劑有CF2Cl2、SF6 、C2F4、B2O3等，其氧化原理與化學(xué)反應(yīng)方等，其氧化原理與化學(xué)反應(yīng)方程式如下：程式如下： SiCl4O2 SiO22Cl2SiCl42O22CF2Cl2 SiF42Cl2 2CO2 第二步第二步 熔煉芯層玻璃熔煉芯層玻璃 光纖預(yù)制棒芯層的折射率比內(nèi)包層的折射率要稍高些，可以光纖預(yù)制棒芯層的折射率比內(nèi)包層的折射率要稍高些，可以選擇高折射率材料（選擇高折射率材料（四氯化四氯化鍺鍺GeCl4）作摻雜劑，熔煉方法

20、與）作摻雜劑，熔煉方法與沉積內(nèi)包層相同。用超純氧（沉積內(nèi)包層相同。用超純氧（O2）氣把蒸發(fā)瓶）氣把蒸發(fā)瓶1、2中已汽化中已汽化的飽和蒸氣的飽和蒸氣SiCl4、 GeCl4 等化學(xué)試劑經(jīng)氣體輸送系統(tǒng)送入石等化學(xué)試劑經(jīng)氣體輸送系統(tǒng)送入石英包皮管中，進(jìn)行高溫氧化反應(yīng)，形成粉末狀的氧化物英包皮管中，進(jìn)行高溫氧化反應(yīng)，形成粉末狀的氧化物或或SiO2-GeO2 ，并沉積在氣流下漩的內(nèi)壁上，氫氧火焰經(jīng)過的，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地方，就會在包皮管內(nèi)形成一層均勻透明的氧化物SiO2-GeO2沉積在內(nèi)包層沉積在內(nèi)包層SiO2-SiF4玻璃表面上。經(jīng)一

21、定時(shí)間的沉積，玻璃表面上。經(jīng)一定時(shí)間的沉積，在內(nèi)包層上就會沉積出一定厚度的摻鍺（在內(nèi)包層上就會沉積出一定厚度的摻鍺（GeO2）玻璃，作為）玻璃，作為光纖預(yù)制棒的芯層。光纖預(yù)制棒的芯層。 高溫氧化高溫氧化高溫氧化高溫氧化沉積芯層過程中，高溫氧化的原理與化學(xué)反應(yīng)方程式如下：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：SiCl4 O2 SiO22Cl2GeCl4O2 GeO22Cl22)熔縮：芯層經(jīng)數(shù)小時(shí)的沉積，石英包皮管內(nèi)壁上已沉積熔縮：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。為

22、制作實(shí)心棒，必須加是中心還留下一個(gè)小孔。為制作實(shí)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(gè)實(shí)心玻璃棒。為使溫度軟化收縮，最后成為一個(gè)實(shí)心玻璃棒。為使溫度 升高，可以加大氫氧火焰，也可以降低火焰左右升高，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)到態(tài)，使石英包皮管外壁溫度達(dá)到1800。原石英。原石英 包皮管這時(shí)與沉積的石英玻璃熔縮成一體，成為包皮管這時(shí)與沉積的石英玻璃熔縮成一體，成為 預(yù)制棒的外包層。預(yù)制棒的外

23、包層。 由于光脈沖需經(jīng)芯層傳輸，芯層剖面折射率的分布型式由于光脈沖需經(jīng)芯層傳輸，芯層剖面折射率的分布型式 將直接影響其傳輸特性，那么如何將直接影響其傳輸特性，那么如何控制芯層的折射率控制芯層的折射率呢？呢？答：芯層折射率的保證主要依靠攜帶摻雜試劑的氧氣流量答：芯層折射率的保證主要依靠攜帶摻雜試劑的氧氣流量 來精確控制。在沉積熔煉過程中，由質(zhì)量流量控制器來精確控制。在沉積熔煉過程中，由質(zhì)量流量控制器 調(diào)節(jié)原料組成的載氣流量實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)原料組成的載氣流量實(shí)現(xiàn)。 (3)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：管內(nèi)反應(yīng)，雜質(zhì)不容易進(jìn)入，易生成低損耗光纖；管內(nèi)反應(yīng)，雜質(zhì)不容易進(jìn)入，易生成低損耗光纖； 折射率的分布容易得到

24、精密控制；折射率的分布容易得到精密控制； 試劑的蒸汽壓大；試劑的蒸汽壓大；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 棒形不成太大尺寸；棒形不成太大尺寸； 沉積效率低；沉積效率低； 沉積速度慢；沉積速度慢； 如沉積過程摻雜試劑過多，導(dǎo)致玻璃的膨脹系數(shù)如沉積過程摻雜試劑過多，導(dǎo)致玻璃的膨脹系數(shù) 不一致，收縮成棒時(shí)，棒內(nèi)玻璃易斷裂；不一致，收縮成棒時(shí)，棒內(nèi)玻璃易斷裂； 收縮成棒時(shí)，收縮成棒時(shí)，GeCl4易升華，使折射率容易形成凹易升華，使折射率容易形成凹 陷。陷。 2、外部化學(xué)氣相沉積法、外部化學(xué)氣相沉積法(OVD) 管外化學(xué)氣相沉積法，簡稱管外化學(xué)氣相沉積法，簡稱OVD法。于法。于1974年，由美國康年，由美國康寧公司的寧公

25、司的Kcpron先生等研究發(fā)明，先生等研究發(fā)明，1980年全面投入應(yīng)用的一年全面投入應(yīng)用的一種光纖預(yù)制棒制作工藝技術(shù)。種光纖預(yù)制棒制作工藝技術(shù)。OVD法的反應(yīng)機(jī)理為法的反應(yīng)機(jī)理為火焰水解火焰水解，即所需的玻璃組份是通過氫氧焰或甲烷焰水解鹵化物氣體產(chǎn)即所需的玻璃組份是通過氫氧焰或甲烷焰水解鹵化物氣體產(chǎn)生生“粉塵粉塵”逐漸地沉積而獲得。逐漸地沉積而獲得。 (1)系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成OVD法工藝示意圖法工藝示意圖 (2)工藝流程工藝流程1)沉積沉積 OVD法的沉積順序是先沉積芯層，后沉積包層，所用原料完全相同。法的沉積順序是先沉積芯層，后沉積包層，所用原料完全相同。沉積過程首先需要一根母棒，如母棒用氧化

26、鋁陶瓷或高純石墨制成，則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(yīng)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(shí)，應(yīng)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(shí)，這時(shí)只需沉積包層玻璃。這時(shí)只需沉積包層玻璃。 在在OVD工藝中，氫氧火焰固定而靶棒邊旋轉(zhuǎn)邊來回左右移動，然后，工藝中，氫氧火焰固定而靶棒邊旋轉(zhuǎn)邊來回左右移動，然后，將高純度的原料化合物，如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。噴到靶棒上，高溫下，水解產(chǎn)生的氧化物玻璃

27、微粒粉塵，沉積在靶棒上。正是靶棒沿縱向來回移動，才可以實(shí)現(xiàn)一層一層地沉積生成多孔的玻璃正是靶棒沿縱向來回移動，才可以實(shí)現(xiàn)一層一層地沉積生成多孔的玻璃體。光纖芯層和包層的沉積層沉積量滿足要求時(shí)（約體。光纖芯層和包層的沉積層沉積量滿足要求時(shí)（約200層），即達(dá)到層），即達(dá)到所設(shè)計(jì)的多孔玻璃預(yù)制棒的組成尺寸和折射率分布要求，沉積過程即可所設(shè)計(jì)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。通過改變每層的摻雜物的種類和摻雜量可以控制折射率分布。停止。通過改變每層的摻雜物的種類和摻雜量可以控制折射率分布。在在OVD法的化學(xué)反應(yīng)中，不僅有從化學(xué)試劑系統(tǒng)中輸送來法的化學(xué)反應(yīng)中，不僅有從化學(xué)試劑

28、系統(tǒng)中輸送來的氣相物質(zhì)，還有火炬中的氣體，而燃料燃燒產(chǎn)生的水也成的氣相物質(zhì)，還有火炬中的氣體，而燃料燃燒產(chǎn)生的水也成為反應(yīng)的副產(chǎn)品，而化學(xué)氣相物質(zhì)則處于燃燒體中間，水份為反應(yīng)的副產(chǎn)品，而化學(xué)氣相物質(zhì)則處于燃燒體中間，水份進(jìn)入了玻璃體，故稱為進(jìn)入了玻璃體，故稱為火焰水解反應(yīng)火焰水解反應(yīng)。芯層：芯層：SiCl4+2H2O SiO2+4HClGeCl4+2H2O GeO2+4HCl包層：包層：Sicl4+H2O SiO2+4HCl 2BCl3+3H2O B2O3+6HCl2H2+O2 2H2O或或 CH4+2O2 2H2O+CO2火焰水解反應(yīng)：火焰水解反應(yīng)：反應(yīng)原理和化學(xué)反應(yīng)方程式如下：反應(yīng)原理和化

29、學(xué)反應(yīng)方程式如下： 2)燒結(jié)工藝燒結(jié)工藝當(dāng)沉積工序完成后，抽去中心靶棒，將形成的多孔質(zhì)母體當(dāng)沉積工序完成后，抽去中心靶棒，將形成的多孔質(zhì)母體送入一高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，在送入一高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，在14001600的高溫下，進(jìn)行脫的高溫下，進(jìn)行脫水處理，并燒縮成透明的無氣泡的固體玻璃預(yù)制棒，這一水處理，并燒縮成透明的無氣泡的固體玻璃預(yù)制棒，這一過程稱為燒結(jié)。過程稱為燒結(jié)。在脫水后，經(jīng)高溫作用，松疏的多孔質(zhì)玻在脫水后，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)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。遺留的中心孔也被燒成實(shí)心。在燒結(jié)期間，要不

30、間斷的通入氯氣、氧氣、氮?dú)夂吐然跓Y(jié)期間，要不間斷的通入氯氣、氧氣、氮?dú)夂吐然?亞砜亞砜（SOCl2）組成的干燥氣體，并噴吹多孔預(yù)制棒，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。使殘留水分全部除去。氮?dú)獾淖饔玫獨(dú)獾淖饔茫簼B透到多孔玻璃質(zhì)點(diǎn)內(nèi)部排除預(yù)制棒中殘留：滲透到多孔玻璃質(zhì)點(diǎn)內(nèi)部排除預(yù)制棒中殘留 的氣體；的氣體；氯氣和氯化亞砜作用氯氣和氯化亞砜作用：脫水，除去預(yù)制棒中殘留的水分。：脫水，除去預(yù)制棒中殘留的水分。 氯氣、氯化亞砜脫水的實(shí)質(zhì)是將多孔玻璃中氯氣、氯化亞砜脫水的實(shí)質(zhì)是將多孔玻璃中 的的OH-置換出來，經(jīng)脫水處理后，可使石英置換出來，經(jīng)脫水處理后，可使石英 玻璃中玻璃中

31、OH-的含量降低的含量降低1PPb左右，保證光左右，保證光 纖低損耗性能要求。纖低損耗性能要求。(3)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，其沉積速度是生產(chǎn)效率高，其沉積速度是MCVD法的法的10倍；倍； 光纖預(yù)制棒的尺寸不受母棒限制，尺寸可以做得很大，生產(chǎn)光纖預(yù)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(yù)制棒可重達(dá)出的大型預(yù)制棒可重達(dá)23Kg，甚至更重，可拉制，甚至更重，可拉制100 200Km或更長的光纖；或更長的光纖； 不需要高質(zhì)量的石英管作套管；不需要高質(zhì)量的石英管作套管； 全部預(yù)制棒材料均由沉積工藝生成，棒芯層中全部預(yù)制棒材料均由沉積工藝生成，棒芯層中OH-的含量很的含量

32、很 低，可低于低，可低于0.01PPm； 由于沉積是中心對稱，光纖幾何尺寸精度非常高，易制成損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(qiáng)度高的光纖產(chǎn)品；減少，強(qiáng)度高的光纖產(chǎn)品； 可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低?？蛇M(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)：采用氧化鋁陶瓷或高純石墨作靶棒，在抽去靶棒時(shí)，將引起預(yù)缺點(diǎn)：采用氧化鋁陶瓷或高純石墨作靶棒，在抽去靶棒時(shí)，將引起預(yù) 制棒中心層折射率分布紊亂，而導(dǎo)致光纖傳輸性能的降低。制棒中心層折射率分布紊亂，而導(dǎo)致光纖傳輸性能的降低。 3、軸向化學(xué)氣相沉積法、軸向化學(xué)氣相沉積法(VAD)軸向氣相沉積法，簡稱軸向氣相沉積法，簡稱VAD法。于法。于19

33、77年，由日本電報(bào)年，由日本電報(bào)電話電話(NTT Lab)公司茨城電氣通信研究所的伊澤立男等公司茨城電氣通信研究所的伊澤立男等人發(fā)明。人發(fā)明。VAD法的反應(yīng)機(jī)理與法的反應(yīng)機(jī)理與OVD法相同，也是由火焰法相同，也是由火焰水解生成氧化物玻璃。水解生成氧化物玻璃。 (1)系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成軸向氣相沉積法工藝示意圖軸向氣相沉積法工藝示意圖 與與OVD法有兩個(gè)主要區(qū)別：法有兩個(gè)主要區(qū)別：1)靶棒沉積方向是垂直的，氧化物玻璃沉積在靶棒的下端；靶棒沉積方向是垂直的，氧化物玻璃沉積在靶棒的下端；2)芯層和包層玻璃同時(shí)沉積在靶棒上，預(yù)制棒折射率剖面分芯層和包層玻璃同時(shí)沉積在靶棒上，預(yù)制棒折射率剖面分 布型式是通過

34、沉積部位的溫度分布、氫氧火焰的位置和角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(shí)現(xiàn)的。度、原料飽和蒸氣的氣流密度的控制等多因素來實(shí)現(xiàn)的。 從工藝原理上而言，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。能所在。(2)(2)工藝流程工藝流程VAD法光纖預(yù)制棒的制備工藝同樣有二個(gè)工序

35、：沉積和燒法光纖預(yù)制棒的制備工藝同樣有二個(gè)工序：沉積和燒結(jié)。且二個(gè)工序是在同一設(shè)備中不同空間同時(shí)完成。結(jié)。且二個(gè)工序是在同一設(shè)備中不同空間同時(shí)完成。 1)沉積工序沉積工序首先將一根靶棒垂直放置在反應(yīng)爐上方的夾具上，并旋首先將一根靶棒垂直放置在反應(yīng)爐上方的夾具上，并旋轉(zhuǎn)靶棒底端面接受沉積的部位，用高純氧載氣將形成的玻轉(zhuǎn)靶棒底端面接受沉積的部位，用高純氧載氣將形成的玻璃鹵化物璃鹵化物(SiCl4，GeCl4)飽和蒸氣帶至氫氧噴燈和噴嘴入口，飽和蒸氣帶至氫氧噴燈和噴嘴入口，在高溫火焰中水解反應(yīng)，生產(chǎn)玻璃氧化物粉塵在高溫火焰中水解反應(yīng)，生產(chǎn)玻璃氧化物粉塵SiO2-GeO2和和SiO2，并沉積在邊旋轉(zhuǎn)邊

36、提升的靶棒底部內(nèi)、外表面上，并沉積在邊旋轉(zhuǎn)邊提升的靶棒底部內(nèi)、外表面上，隨著靶棒端部沉積層的逐步形成，旋轉(zhuǎn)的靶棒應(yīng)不斷向上隨著靶棒端部沉積層的逐步形成，旋轉(zhuǎn)的靶棒應(yīng)不斷向上提升，使沉積面始終處于同一個(gè)位置。最終沉積生成具有提升，使沉積面始終處于同一個(gè)位置。最終沉積生成具有一定機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率圓柱形的多孔預(yù)制棒。一定機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率圓柱形的多孔預(yù)制棒。整個(gè)反應(yīng)必須在反應(yīng)爐中進(jìn)行，通過保持排氣的恒速來保整個(gè)反應(yīng)必須在反應(yīng)爐中進(jìn)行，通過保持排氣的恒速來保證氫氧焰的穩(wěn)定。為獲得所設(shè)計(jì)的不同芯層和包層的折射證氫氧焰的穩(wěn)定。為獲得所設(shè)計(jì)的不同芯層和包層的折射率分布，可以通過合理設(shè)計(jì)氫氧噴燈的結(jié)構(gòu)、噴燈與靶

37、棒率分布，可以通過合理設(shè)計(jì)氫氧噴燈的結(jié)構(gòu)、噴燈與靶棒的距離、沉積溫度和同時(shí)使用幾個(gè)噴燈等措施來實(shí)現(xiàn)。的距離、沉積溫度和同時(shí)使用幾個(gè)噴燈等措施來實(shí)現(xiàn)。例如，在制作單模光纖預(yù)制棒時(shí)，由于包層很厚例如，在制作單模光纖預(yù)制棒時(shí)，由于包層很厚 (2a=8.39.6um，2b=125um)，可以用三個(gè)噴燈火焰同時(shí)，可以用三個(gè)噴燈火焰同時(shí)沉積，一個(gè)火焰用于沉積芯層，另外二個(gè)用于沉積包層。沉積，一個(gè)火焰用于沉積芯層，另外二個(gè)用于沉積包層。在芯層噴燈噴嘴處通入在芯層噴燈噴嘴處通入SiCl4、GeCl4，水解生成，水解生成SiO2-GeO2玻璃粉塵，而在包層噴燈噴嘴處只通入玻璃粉塵，而在包層噴燈噴嘴處只通入SiC

38、l4，水解，水解生成生成SiO2玻璃粉塵，并使它們沉積在相應(yīng)的部位，這樣可玻璃粉塵，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。得到滿足折射率要求的光纖預(yù)制棒。2)燒結(jié)工序：燒結(jié)工序：隨著沉積的結(jié)束，多孔預(yù)制棒沿垂直方向提升到反應(yīng)爐隨著沉積的結(jié)束，多孔預(yù)制棒沿垂直方向提升到反應(yīng)爐的上部石墨環(huán)狀加熱爐中，充入氯氣的上部石墨環(huán)狀加熱爐中，充入氯氣Cl2，氫氣，氫氣H2，以及氯，以及氯化亞砜化亞砜(SOCl2)進(jìn)行脫水處理并燒結(jié)成透明的玻璃光纖預(yù)制進(jìn)行脫水處理并燒結(jié)成透明的玻璃光纖預(yù)制棒。棒。(3) VAD法的工藝特點(diǎn)：法的工藝特點(diǎn)：依靠大量的載氣送化學(xué)試劑的氣體通過氫氧火焰，大

39、幅度的提高氧依靠大量的載氣送化學(xué)試劑的氣體通過氫氧火焰，大幅度的提高氧 化物粉塵化物粉塵(SiO2，SiO2-GeO2)的沉積速度。它的的沉積速度。它的沉積速度快沉積速度快，是，是MCVD 法的法的10倍；倍；一次性形成纖芯層和沉積包層的粉塵棒，然后對粉塵棒分段熔融，一次性形成纖芯層和沉積包層的粉塵棒，然后對粉塵棒分段熔融， 并通入氫氣、氯氣以及氯化亞砜進(jìn)行脫水處理并燒結(jié)成透明的預(yù)制并通入氫氣、氯氣以及氯化亞砜進(jìn)行脫水處理并燒結(jié)成透明的預(yù)制 棒。棒。工序緊湊，簡潔，且潛在發(fā)展很大工序緊湊，簡潔，且潛在發(fā)展很大；對制備預(yù)制棒所需的環(huán)境潔凈度要求高，適于大批量生產(chǎn)，一根棒對制備預(yù)制棒所需的環(huán)境潔凈

40、度要求高，適于大批量生產(chǎn)，一根棒 可可拉數(shù)百公里的拉數(shù)百公里的連續(xù)連續(xù)光纖；光纖；可制備多模光纖，單模光纖且可制備多模光纖，單模光纖且折射率分布截面好，折射率分布截面好，無無MCVD法中的中法中的中 心凹陷，克服了心凹陷，克服了MCVD法對光纖帶寬的限制。法對光纖帶寬的限制。 此工藝程序多，氫氧噴燈采用的多，此工藝程序多，氫氧噴燈采用的多，38個(gè)，對產(chǎn)品的總成品率有個(gè)，對產(chǎn)品的總成品率有 一定的影響，一定的影響，成本成本是是OVD法的法的1.6倍。倍。 4、等離子體化學(xué)氣相沉積法、等離子體化學(xué)氣相沉積法 微波等離子體化學(xué)氣相沉積法，簡稱為微波等離子體化學(xué)氣相沉積法，簡稱為PCVD法，法，197

41、5年，由荷蘭年，由荷蘭菲利浦公司的菲利浦公司的Koenings先生研究發(fā)明。先生研究發(fā)明。 PCVD法與法與MCVD法工藝十分相似，都是采用管內(nèi)氣相沉積工藝和法工藝十分相似，都是采用管內(nèi)氣相沉積工藝和氧化反應(yīng)，所用原料相同，不同之處在于反應(yīng)機(jī)理的差別。氧化反應(yīng)，所用原料相同，不同之處在于反應(yīng)機(jī)理的差別。PCVD法法的反應(yīng)機(jī)理是將的反應(yīng)機(jī)理是將MCVD法中的氫氧火焰加熱源改為法中的氫氧火焰加熱源改為微波腔體加熱源微波腔體加熱源。將數(shù)百瓦千瓦級的微波（將數(shù)百瓦千瓦級的微波（f2450MHz）功率送入微波諧振腔中，）功率送入微波諧振腔中，使微波諧振腔中石英包皮管內(nèi)的低壓氣體受激產(chǎn)生等離子體，形成輝使

42、微波諧振腔中石英包皮管內(nèi)的低壓氣體受激產(chǎn)生等離子體，形成輝光放電，使氣體電離，等離子體中含有電子、原子、分子、離子，是光放電，使氣體電離，等離子體中含有電子、原子、分子、離子，是一種混合態(tài)，這些粒子在石英包皮管內(nèi)遠(yuǎn)離熱平衡態(tài)，電子溫度可高一種混合態(tài)，這些粒子在石英包皮管內(nèi)遠(yuǎn)離熱平衡態(tài)，電子溫度可高達(dá)達(dá)10000K，而原子、分子等粒子的溫度可維持在幾百度甚至是室溫，而原子、分子等粒子的溫度可維持在幾百度甚至是室溫，是一種非等溫等離子體，各種粒子重新結(jié)合，釋放出的熱量足以熔化是一種非等溫等離子體，各種粒子重新結(jié)合，釋放出的熱量足以熔化蒸發(fā)低熔點(diǎn)低沸點(diǎn)的反應(yīng)材料蒸發(fā)低熔點(diǎn)低沸點(diǎn)的反應(yīng)材料SiCl4和

43、和GeCl4等化學(xué)試劑，形成氣相沉等化學(xué)試劑，形成氣相沉積層。積層。 (1)工藝過程工藝過程 PCVD法制備光纖預(yù)制棒的工藝有兩個(gè)工序，即沉積和法制備光纖預(yù)制棒的工藝有兩個(gè)工序，即沉積和成棒。成棒。沉積沉積工藝是借助工藝是借助1Kpa的低壓等離子體使注入石英包皮管的低壓等離子體使注入石英包皮管內(nèi)氣體鹵化物（內(nèi)氣體鹵化物（SiCl4，GeCl4）和氧氣，在約）和氧氣，在約1000下直下直接沉積一層所設(shè)計(jì)成份玻璃層，接沉積一層所設(shè)計(jì)成份玻璃層，PCVD法每層沉積層厚度法每層沉積層厚度約約1um，沉積層數(shù)可高達(dá)上千層，因此它更適合用于制造，沉積層數(shù)可高達(dá)上千層，因此它更適合用于制造精確和復(fù)雜波導(dǎo)光纖

44、，例如：帶寬大的梯度型多模光纖和精確和復(fù)雜波導(dǎo)光纖，例如：帶寬大的梯度型多模光纖和衰減小單模光纖。衰減小單模光纖。成棒成棒是將沉積好的石英玻璃棒移至成棒車床上，利用氫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。氧火焰的高溫作用將其熔縮成實(shí)心光纖預(yù)制棒。 (2)PCVD法工藝的特點(diǎn)法工藝的特點(diǎn)不用氫氧火焰加熱沉積，沉積溫度低于相應(yīng)的熱反應(yīng)溫度，不用氫氧火焰加熱沉積，沉積溫度低于相應(yīng)的熱反應(yīng)溫度，石英包皮管不易變形石英包皮管不易變形；控制性能好控制性能好，由于氣體電離不受包皮管的熱容量限制，所，由于氣體電離不受包皮管的熱容量限制，所以微波加熱腔體可以沿石英

45、包皮管作快速往復(fù)運(yùn)動，沉積層以微波加熱腔體可以沿石英包皮管作快速往復(fù)運(yùn)動，沉積層厚度可小于厚度可小于1um，從而制備出芯層達(dá)上千層以上的接近理想，從而制備出芯層達(dá)上千層以上的接近理想分布的折射率剖面；分布的折射率剖面；光纖的幾何特性和光學(xué)特性的重復(fù)性好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)，適于批量生產(chǎn)，沉積效率高，對沉積效率高，對SiCl4等材料的沉積效率接近等材料的沉積效率接近100%，沉積速沉積速度快，有利于降低生產(chǎn)成本度快，有利于降低生產(chǎn)成本。方法方法 MCVD OVD VADPCVD 反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 高溫氧化高溫氧化火焰水解火焰水解火焰水解火焰水解低溫氧化低溫氧化熱源熱源

46、 氫氧焰氫氧焰甲烷或氫氧焰甲烷或氫氧焰氫氧焰氫氧焰等離子體等離子體沉積方向沉積方向管內(nèi)表面管內(nèi)表面靶棒外徑向靶棒外徑向靶同軸向靶同軸向管內(nèi)表面管內(nèi)表面沉積速率沉積速率中中 大大大大小小 沉積工藝沉積工藝間歇間歇 間歇間歇連續(xù)連續(xù)間歇間歇預(yù)制棒尺寸預(yù)制棒尺寸 小小 大大大大小小折射率分布控制折射率分布控制容易容易容易容易單模：容易單模：容易多模：稍難多模：稍難極易極易 原料純度要求原料純度要求嚴(yán)格嚴(yán)格 不嚴(yán)格不嚴(yán)格 不嚴(yán)格不嚴(yán)格嚴(yán)格嚴(yán)格 現(xiàn)使用廠家現(xiàn)使用廠家(代代表表) 美國阿爾美國阿爾卡特公司、卡特公司、天津天津46所所美國康寧公司、美國康寧公司、日本西古公司、日本西古公司、中國富通公司中國富

47、通公司日本住友、日本住友、古河等公司古河等公司荷蘭飛利荷蘭飛利浦公司、浦公司、中國武漢中國武漢長飛公司長飛公司 三、外包層工藝三、外包層工藝 光纖由芯、芯棒包層和附加外包層等三部分玻璃材料組成。光纖由芯、芯棒包層和附加外包層等三部分玻璃材料組成。 1、套管法、套管法(1)工藝步驟：工藝步驟：第一步：制造芯棒第一步：制造芯棒 第二步：套管第二步：套管 選擇具有適當(dāng)幾何尺寸、光學(xué)質(zhì)量的套管在高溫選擇具有適當(dāng)幾何尺寸、光學(xué)質(zhì)量的套管在高溫 下把芯棒和套管熔為一體，形成預(yù)制棒，必要時(shí)下把芯棒和套管熔為一體，形成預(yù)制棒，必要時(shí) 可以在一根芯棒上依次套上多根套管?？梢栽谝桓景羯弦来翁咨隙喔坠?。在線套管

48、法在線套管法：在套好套管后可以先不熔縮，而在拉絲過程：在套好套管后可以先不熔縮，而在拉絲過程 中邊拉絲邊熔縮，這種稱為在線套管法。中邊拉絲邊熔縮，這種稱為在線套管法。(2)分類：水平式套管法、垂直式套管法、抽真空套管法及分類：水平式套管法、垂直式套管法、抽真空套管法及 在線抽真空套管法。在線抽真空套管法。 2、粉末外包法粉末外包法 美國美國Spectram光纖公司在光纖公司在1995年開發(fā)的預(yù)制棒制備技術(shù)。年開發(fā)的預(yù)制棒制備技術(shù)。它是用它是用VAD法作光纖預(yù)制棒的芯層部分，不同處在于水平法作光纖預(yù)制棒的芯層部分，不同處在于水平放置靶棒，氫氧焰在一端進(jìn)行火焰水解沉積，然后再用放置靶棒，氫氧焰在一

49、端進(jìn)行火焰水解沉積，然后再用OVD法在棒的側(cè)面沉積、制作預(yù)制棒的外包層部分。粉末法在棒的側(cè)面沉積、制作預(yù)制棒的外包層部分。粉末外包法是將外包法是將VAD 和和OVD法兩種工藝巧妙地結(jié)合在一起，工法兩種工藝巧妙地結(jié)合在一起，工藝效果十分顯著藝效果十分顯著1999年以后，粉末外包技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)有商品、逐漸年以后，粉末外包技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)有商品、逐漸 代替套管法。代替套管法。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)不同芯棒的芯徑和相對折射率差來沉積適可根據(jù)不同芯棒的芯徑和相對折射率差來沉積適 當(dāng)厚度的外包層，不受套管尺寸規(guī)格的限制；當(dāng)厚度的外包層，不受套管尺寸規(guī)格的限制； 以芯棒為中心的圓對稱沉積，通過調(diào)節(jié)噴燈位置以芯棒為中心的圓對稱沉積，通過調(diào)節(jié)噴燈位置 和預(yù)制棒的移動方式，可有效控制沉積均勻性、和預(yù)制棒的移動方式，可有效控制沉積均勻性、 光纖同心度、縱向均勻性改善。光纖同心度、縱向均勻性改善。第三節(jié)第三節(jié) 非氣相技術(shù)非氣相技術(shù) 雖然利用氣相沉積技術(shù)可制備優(yōu)質(zhì)光纖，