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CN102092936B - 光纤预制棒的制造方法 - Google Patents

光纤预制棒的制造方法 Download PDF

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CN102092936B
CN102092936B CN 201010610166 CN201010610166A CN102092936B CN 102092936 B CN102092936 B CN 102092936B CN 201010610166 CN201010610166 CN 201010610166 CN 201010610166 A CN201010610166 A CN 201010610166A CN 102092936 B CN102092936 B CN 102092936B
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Abstract

本发明公开了一种光纤预制棒的制造方法，包括步骤：(1)采用轴向气相沉积VAD工艺制备光纤芯棒，采用等离子化学气相沉积PCVD工艺制备掺氟下陷包层；(2)将步骤(1)中制备的光纤芯棒和掺氟下陷包层，熔缩成光纤芯棒预制件；(3)将所述光纤芯棒预制件安置在外部气相沉积OVD车床上，进行外包层的沉积，沉积完成后，将其烧结成透明的光纤预制棒。本发明能够大幅度提高弯曲不敏感单模光纤预制棒的制造效率，降低生产成本，便于规模化生产的推广，以满足高速宽带接入网络对弯曲不敏感单模光纤发展的需求，而且提升了氟的沉积效率，增大了氟沉积包层的下陷深度，显著提升了光纤的抗弯能力。

Description

光纤预制棒的制造方法
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及一种光纤预制棒的制造方法。
背景技术
在当代通信网络中，面向客户端的接入技术，始终是限制高带宽业务快速发展的难点，这就是所谓的通信网络中的最后一公里难题，海量的信息在经由传输设备到达接入网后，必须分割成涓涓溪流，才能与终端用户互联互通。对目前已占到全球信息流量80％以上的光纤通信网络来说，光纤接入技术是解决这一难题的天然手段。利用光纤的海量带宽，通过一系列的技术手段，实现整个信息网络的“光纤化”，将能充分支撑随着高清电视、三网融合、IPTV等新业务带来的爆炸性网络带宽的增长需求，有力推动光纤通信市场持续稳定的发展。
接入网的光缆布线环境较为复杂，在大楼的楼道或者室内布线时空间非常狭小，光缆必须以较小的弯曲半径进行安装与铺设，例如，光纤弯曲半径小到7.5mm，甚至达到5mm。因此，接入网的实际环境要求光纤具备良好的弯曲性能，这种光纤是宽带光纤接入技术的关键材料，它是光纤接入网络的基础传输媒介，该光纤能穿过复杂多变的区域将海量的信息传送到终端用户，稳定的实现高带宽的互联互通。ITU-T于2009年11月发布了修订后的第二版G.657A光纤标准，即《接入网用弯曲不敏感的单模光纤和光缆特性》(“Characteristics ofa bending loss insensitive single mode optical fibre and cable for theaccess network”)。可见，弯曲不敏感光纤的开发和低成本的规模化生产，对于推动我国宽带高速接入网技术的发展，具有重要的意义，其中用于制造光纤的光纤预制棒的生产成为最为核心的关键材料。
为了方便理解本发明，将本发明涉及的专业术语集中定义如下：
沉积：光纤原材料在一定的环境下发生化学反应生成掺杂的石英玻璃的工艺过程。
熔缩：将沉积后的空心玻璃管在一定的热源下逐渐烧成实心玻璃棒的工艺过程。
套管：满足一定截面积和尺寸均匀性的高纯石英玻璃管。
基管：用于沉积的高纯石英玻璃管。
折射率剖面(RIP)：光纤或光纤预制棒(包括光纤芯棒)的折射率与其半径之间的关系曲线。
绝对折射率差(δn)：光纤预制棒中各个部分的折射率与纯石英玻璃折射率的差。
相对折射率(Δ％)：
Figure GSB00000908651900021
其中ni为第i层光纤材料的折射率，n0为纯石英玻璃的折射率。
有效面积：其中，E为与传播有关的电场，r为光纤半径。
总色散：光纤波导色散与材料色散的代数和。
色散斜率：色散对波长的依赖性。
PMD：光纤的偏振模色散；
PCVD：等离子化学气相沉积；
MCVD：改进的化学气相沉积；
OVD：外部气相沉积；
VAD：轴向气相沉积；
APVD：等离子体增强气相沉积法。
RIT：管套棒法；
RIC：管套圆柱法。
公开号为US6771865的美国专利，公开了采用OVD工艺制造一种空气包层结构的单模光纤的方案，该方案可以显著提高光纤的抗弯曲性能，但是该方案的制造成本高，空气孔尺寸与数量具备随机性，工艺重复性差，光纤性能一致性不好，不利于推广使用。公开号为US7773848B2的美国专利，介绍了一种低弯曲损耗单模光纤，该光纤采用OVD工艺制造，其下陷包层的相对折射率差最大做到-0.35％，该光纤在弯曲直径为15mm情况下1550nm波长的弯曲损耗为0.19dB。在沉积掺氟下陷包层时，沉积效率低，下陷深度很难做到再低，限制了光纤预制棒制备工艺的规模化应用。公开号为CN101182113A的中国专利，介绍了大直径光纤芯棒的PCVD制作方法，该方法的芯棒沉积速率为2.5g/min～4.5g/min左右，下陷包层和芯层同时沉积，受限于微波腔体尺寸限制，芯棒尺寸不能够做大，生产效率不高，成本较高。公开号为CN101891380的中国专利，介绍了一种大尺寸光纤预制棒及其制造方法，采用掺氟衬底管，利用PCVD工艺沉积芯棒，下陷包层在沉积芯棒的同时进行沉积，其实施实例显示的下陷包层相对折射率差最深为-0.54％；芯棒完成后采用RIC(管套圆柱法)或者OVD或者VAD的方法沉积外包层，采用该方法，光纤芯棒的生产效率较低，成本较高。
综上所述，在制造这种弯曲不敏感曲单模光纤预制棒过程中，常规的工艺存在如下缺陷：采用常规的VAD(轴向气相沉积)工艺、OVD(外部气相沉积)工艺和APVD(等离子体增强气相沉积法)工艺，制造光纤预制棒时，在沉积过程中，石英玻璃掺氟的沉积效率非常低，氟的掺杂浓度在2％～2.5％之间，氟掺杂后的石英玻璃复合材料相对于纯石英玻璃材料在633nm波长的相对折射率差0％～-0.35％之内。这种较低的折射率下陷光纤波导，不能够提供较好的光电磁场限制能力，光纤的抗弯能力较差；同时，较低的氟沉积效率，不仅造成了光纤原材料的浪费，而且提高了光纤预制棒的制造成本，使光纤的性能得不到保障。采用PCVD(等离子化学气相沉积)工艺，掺氟具有较高的沉积效率，但是PCVD工艺制造光纤芯棒的沉积速率太低，当前的最大速率在2.5g/min～4.5g/min之间，并且PCVD工艺属于管内法沉积工艺，其沉积光纤芯棒的尺寸受腔体的限制，光纤芯棒直径较小，生产效率低，制造成本高，不具备规模化生产的竞争力。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种光纤预制棒的制造方法，能够大幅度提高弯曲不敏感单模光纤预制棒的制造效率，降低生产成本，便于规模化生产的推广，以满足高速宽带接入网络对弯曲不敏感单模光纤发展的需求，而且提升了氟的沉积效率，增大了氟沉积包层的下陷深度，显著提升了光纤的抗弯能力。
本发明提供的光纤预制棒的制造方法，包括以下步骤：(1)采用轴向气相沉积VAD工艺制备光纤芯棒，采用等离子化学气相沉积PCVD工艺制备掺氟下陷包层；其中，采用PCVD工艺制备掺氟下陷包层，具体包括以下步骤：将外直径为58.5mm、内直径为52.5mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，PCVD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为8500～9500ml/min，在9.6～13.8kW微波的作用下，在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为8～15mbar，沉积速率为4.3～6.6g/min，沉积2.0～6.8mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为1.0～7％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.63％～-1.6％；(2)将步骤(1)中制备的光纤芯棒和掺氟下陷包层，熔缩成光纤芯棒预制件；(3)将所述光纤芯棒预制件安置在外部气相沉积OVD车床上，进行外包层的沉积，沉积完成后，将其烧结成透明的光纤预制棒。
在上述技术方案中，步骤(1)中采用VAD工艺制备光纤芯棒，具体包括以下步骤：将直径为50～70mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层和部分包层，VAD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为12500～18000ml/min，芯棒的沉积速率为9.8～18.5g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为32～60mm，其中芯层部分直径为8～15mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.33％～0.42％。
在上述技术方案中，VAD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为13600ml/min，光纤芯棒的沉积速率为12g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为40.2mm，其中芯层部分直径为9.9mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.36％。
在上述技术方案中，PCVD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为8800ml/min，在10.2kW微波的作用下，在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为10mbar，沉积速率为5.5g/min，沉积3.0mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为4.3％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.92％。
在上述技术方案中，步骤(3)具体包括以下步骤：将所述光纤芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层，OVD工艺的加工参数为：外包层沉积速率为46～96g/min，再烧结成透明的光纤预制棒，所述光纤预制棒的直径为125～232mm。
在上述技术方案中，OVD工艺的加工参数为：外包层沉积速率为56g/min，再烧结成透明的光纤预制棒，所述该光纤预制棒的直径为155mm。
在上述技术方案中，步骤(3)之后还包括以下步骤：将所述光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为124.6～125.3微米、内涂层直径为189.2～190.6微米、外涂层直径为244.6～245.5微米的光纤。
在上述技术方案中，将所述光纤预制棒拉丝成玻璃包层直径为125微米、内涂层直径为190微米、外涂层直径为245微米的光纤。
在上述技术方案中，所述光纤以5mm为半径弯曲一圈时的1550nm波长的附加损耗小于0.15dB，1625nm波长的附加损耗小于0.45dB。
综上所述，本发明的优点如下：
(1)本发明提出一种混合工艺技术路线，充分发挥了VAD、PCVD和OVD工艺各自的优势，即VAD工艺的芯棒高速率沉积优势、PCVD深掺氟高沉积效率的优势、以及OVD高速率沉积包层的优势，实现芯棒高速率沉积、掺氟下陷包层高效沉积与包层高速率沉积技术的优点结合，提高了原材料的利用率，显著增大了沉积速率，大幅度提高弯曲不敏感单模光纤预制棒的制造效率，降低生产成本，便于规模化生产的推广，以满足高速宽带接入网络对弯曲不敏感单模光纤发展的需求。
(2)提升了氟的沉积效率，增大了氟沉积包层的下陷深度，显著提升了光纤的抗弯能力。
(3)采用本发明制造的光纤预制棒拉丝光纤性能优越，小弯曲半径下弯曲损耗小，可靠性高，可以满足高速宽带光纤接入复杂环境的应用需求，具有较好的应用前景和经济社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为一种光纤预制棒的端面示意图，其中a为芯棒的芯层部分，b为芯棒的包层部分，c为折射率下陷包层部分，e为石英玻璃基管熔缩后形成的包层部分，f为VAD工艺沉积的外包层部分。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供的光纤预制棒的制造方法，包括以下步骤：
(1)采用轴向气相沉积VAD工艺制备光纤芯棒，采用等离子化学气相沉积PCVD工艺制备掺氟下陷包层；
(2)将步骤(1)中制备的光纤芯棒和掺氟下陷包层，熔缩成光纤芯棒预制件；
(3)将所述光纤芯棒预制件安置在外部气相沉积OVD车床上，进行外包层的沉积，沉积完成后，将其烧结成透明的光纤预制棒。
其中，步骤(1)中采用VAD工艺制备光纤芯棒，具体包括以下步骤：将直径为50～70mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层和部分包层，VAD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为12500～18000ml/min，芯棒的沉积速率为9.8～18.5g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为32～60mm，其中芯层部分直径为8～15mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.33％～0.42％。
步骤(1)中采用PCVD工艺制备掺氟下陷包层，具体包括以下步骤：将外直径为58.5mm、内直径为52.5mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，PCVD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为8500～9500ml/min，在9.6～13.8kW微波的作用下，在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为8～15mbar，沉积速率为4.3～6.6g/min，沉积2.0～6.8mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为1.0～7％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.2％～-1.6％。
步骤(3)具体包括以下步骤：将所述光纤芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层，OVD工艺的加工参数为：外包层沉积速率为46～96g/min，再烧结成透明的光纤预制棒，所述光纤预制棒的直径为125～232mm。
步骤(3)之后还包括以下步骤：将所述光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为124.6～125.3微米、内涂层直径为189.2～190.6微米、外涂层直径为244.6～245.5微米的光纤。所述光纤以5mm为半径弯曲一圈时的1550nm波长的附加损耗小于0.15dB，1625nm波长的附加损耗小于0.45dB。
下面通过5个具体实施例来详细描述本发明的方法。
实施例1
将直径为50mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层(参见图2中的a部分)和部分包层(参见图2中的b部分)，混合气体的总流量为12500ml/min，芯棒的沉积速率为9.8g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为32mm，其中芯层部分直径为8mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.33％。
将外直径为58.5mm、内直径为52.5mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，混合气体的总流量为8500ml/min，在9.6kW微波的作用下在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为8mbar，沉积速率为4.3g/min，沉积4.7mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为1.0％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.2％，形成深下陷石英包层管。
然后将采用VAD工艺制造的光纤芯棒与采用PCVD工艺制造的深下陷石英包层管，熔缩成实心的光纤芯棒预制件，其中PCVD下陷包层形成图2中的c部分，而PCVD用纯石英玻璃基管形成图2中的e部分。
再将该光纤芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层(参见图2中的f部分)，外包层沉积速率为46g/min，并烧结成透明的光纤预制棒，最终该光纤预制棒的直径为125mm。
之后将该光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为125微米，内涂层直径为190微米，外涂层直径为245微米的光纤。该光纤经过测试，其主要指标参见表1。
表1实施例1的光纤预制棒拉制光纤的关键技术指标
Figure GSB00000908651900091
Figure GSB00000908651900101
实施例2
将直径为70mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层(参见图2中的a部分)和部分包层(参见图2中的b部分)，混合气体的总流量为18000ml/min，光纤芯棒的沉积速率为18.5g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为60mm，其中芯层部分直径为15mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.42％。
将外直径为80mm、内直径为76mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，混合气体的总流量为9500ml/min，在13.8kW微波的作用下在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为15mbar，沉积速率为6.6g/min，沉积6.8mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为2.5％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.63％，形成深下陷石英包层管。
然后将VAD制造的光纤芯棒与PCVD制造的深下陷石英包层管，熔缩成实心的光纤芯棒预制件，其中PCVD下陷包层形成图2中的c部分，而PCVD用纯石英玻璃基管形成图2中的e部分。
再将该光纤芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层(参见图2中的f部分)，外包层沉积速率为96g/min，并烧结成透明的光纤预制棒，最终该光纤预制棒的直径为232mm。
之后将该光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为125.2微米，内涂层直径为190.5微米，外涂层直径为245.5微米的光纤。该光纤经过测试，其主要指标参见表2。
表2实施例2的光纤预制棒拉制光纤的关键技术指标
  数值   单位
  衰减1310nm   0.320   dB/km
  衰减1383nm   0.302   dB/km
  衰减1550nm   0.183   dB/km
  衰减1625nm   0.202   dB/km
  MFD1550   8.59   μm
  MFD1310   9.68   μm
  截止波长   1240   nm
  零色散波长   1312   nm
  零色散斜率   0.082   ps/nm2/km
  1550nm色散   16.2   ps/nm/km
  宏弯损耗
  φ10*11550nm   0.098   dB
  φ10*11625nm   0.299   dB
  φ15*11550nm   0.067   dB
  φ15*11625nm   0.096   dB
实施例3
将直径为60mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层(参见图2中的a部分)和部分包层(参见图2中的b部分)，混合气体的总流量为13600ml/min，光纤芯棒的沉积速率为12g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为40.2mm，其中芯层部分直径为9.9mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.36％。
将外直径为58.5mm、内直径为52.5mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，混合气体的总流量为8800ml/min，在10.2kW微波的作用下，在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为10mbar，沉积速率为5.5g/min，沉积3.0mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为4.3％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.92％。
然后将VAD制造的光纤芯棒与PCVD制造的深下陷石英包层管熔缩成实心的光纤芯棒预制件，其中PCVD下陷包层形成图2中的c部分，而PCVD用纯石英玻璃基管形成图2中的e部分。
再将该光纤芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层(参见图2中的f部分)，外包层沉积速率为56g/min，并烧结成透明的光纤预制棒，最终该光纤预制棒的直径为155mm。
之后将该光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为124.6微米，内涂层直径为189.2微米，外涂层直径为244.6微米的光纤。该光纤经过测试，其主要指标参见表3。
表3实施例3的光纤预制棒拉制光纤的关键技术指标
Figure GSB00000908651900121
Figure GSB00000908651900131
实施例4
将直径为55mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层(参见图2中的a部分)和部分包层(参见图2中的b部分)，混合气体的总流量为14600ml/min，光纤芯棒的沉积速率为15.8g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为50.2mm，其中芯层部分直径为12.9mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.37％。
将外直径为58.5mm、内直径为52.5mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，混合气体的总流量为9100ml/min，在11.6kW微波的作用下在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为12mbar，沉积速率为4.8g/min，沉积2.0mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为7％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-1.6％，形成深下陷石英包层管。
然后将VAD制造的光纤芯棒与PCVD制造的深下陷石英包层管，熔缩成实心的光纤芯棒预制件，其中PCVD下陷包层形成图2中的c部分，而PCVD用纯石英玻璃基管形成图2中的e部分。
再将该芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层(参见图2中的f部分)，外包层沉积速率为66g/min，并烧结成透明的光纤预制棒，最终该光纤预制棒的直径为202mm。
之后将该光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为124.9微米，内涂层直径为189.8微米，外涂层直径为244.9微米的光纤。该光纤经过测试，其主要指标参见表4。
表4实施例4的光纤预制棒拉制光纤的关键技术指标
  数值   单位
  衰减1310nm   0.319   dB/km
  衰减1383nm   0.312   dB/km
  衰减1550nm   0.183   dB/km
  衰减1625nm   0.202   dB/km
  MFD1550   8.99   μm
  MFD1310   9.87   μm
  截止波长   1230   nm
  零色散波长   1309   nm
  零色散斜率   0.089   ps/nm2/km
  1550nm色散   16.6   ps/nm/km
  宏弯损耗
  φ10*11550nm   0.058   dB
  φ10*11625nm   0.122   dB
  φ15*11550nm   0.039   dB
  φ15*11625nm   0.052   dB
实施例5
将直径为65mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层(参见图2中的a部分)和部分包层(参见图2中的b部分)，混合气体的总流量为16500ml/min，光纤芯棒的沉积速率为17.8g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为56.5mm，其中芯层部分直径为14.2mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.41％。
将外直径为58.5mm、内直径为52.5mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，混合气体的总流量为9300ml/min，在12.8kW微波的作用下在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为13mbar，沉积速率为5.6g/min，沉积3.5mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为5％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-1.17％，形成深下陷石英包层管。
然后将VAD制造的光纤芯棒与PCVD制造的深下陷石英包层管熔缩成实心的光纤芯棒预制件，其中PCVD下陷包层形成图2中的c部分，而PCVD用纯石英玻璃基管形成图2中的e部分。
再将该芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层(参见图2中的f部分)，外包层沉积速率为86g/min，并烧结成透明的光纤预制棒，最终该光纤预制棒的直径为218.7mm。
之后将该光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为125.3微米，内涂层直径为190.6微米，外涂层直径为244.6微米的光纤。该光纤经过测试，其主要指标参见表5。
表5实施例5的光纤预制棒拉制光纤的关键技术指标
Figure GSB00000908651900151
Figure GSB00000908651900161
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种光纤预制棒的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用轴向气相沉积VAD工艺制备光纤芯棒，采用等离子化学气相沉积PCVD工艺制备掺氟下陷包层；其中，采用PCVD工艺制备掺氟下陷包层，具体包括以下步骤：将外直径为58.5mm、内直径为52.5mm的纯石英玻璃基管，安置在PCVD沉积车床上，通入四氯化硅、C2F6和高纯氧气的混合气体，PCVD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为8500～9500ml/min，在9.6～13.8kW微波的作用下，在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为8～15mbar，沉积速率为4.3～6.6g/min，沉积2.0～6.8mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为1.0～7％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.63％～-1.6％；
(2)将步骤(1)中制备的光纤芯棒和掺氟下陷包层，熔缩成光纤芯棒预制件；
(3)将所述光纤芯棒预制件安置在外部气相沉积OVD车床上，进行外包层的沉积，沉积完成后，将其烧结成透明的光纤预制棒。
2.如权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，步骤(1)中采用VAD工艺制备光纤芯棒，具体包括以下步骤：将直径为50～70mm的靶棒安置在VAD沉积车床上，通入四氯化硅、四氯化锗和高纯氧气的混合气体，在氢氧焰高温下生成掺锗的石英玻璃芯层和部分包层，VAD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为12500～18000ml/min，芯棒的沉积速率为9.8～18.5g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为32～60mm，其中芯层部分直径为8～15mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.33％～0.42％。
3.如权利要求2所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，VAD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为13600ml/min，光纤芯棒的沉积速率为12g/min，形成光纤芯棒，光纤芯棒的直径为40.2mm，其中芯层部分直径为9.9mm，芯层部分与纯石英玻璃的相对折射率差为0.36％。
4.如权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，PCVD工艺的加工参数为：混合气体的总流量为8800ml/min，在10.2kW微波的作用下，在石英基管的内部沉积掺氟下陷包层，石英管内压力为10mbar，沉积速率为5.5g/min，沉积3.0mm厚的掺氟下陷包层，氟掺杂重量浓度百分比为4.3％，掺氟下陷包层与纯石英玻璃基管的相对折射率差为-0.92％。
5.如权利要求1所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，步骤(3)具体包括以下步骤：将所述光纤芯棒预制件安置在OVD车床上，通入四氯化硅和高纯氧气的混合气体，沉积外包层，OVD工艺的加工参数为：外包层沉积速率为46～96g/min，再烧结成透明的光纤预制棒，所述光纤预制棒的直径为125～232mm。
6.如权利要求5所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，OVD工艺的加工参数为：外包层沉积速率为56g/min，再烧结成透明的光纤预制棒，所述该光纤预制棒的直径为155mm。
7.如权利要求5所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，步骤(3)之后还包括以下步骤：将所述光纤预制棒安置在拉丝塔上，在2200℃左右的高温下，将其拉丝成玻璃包层直径为124.6～125.3微米、内涂层直径为189.2～190.6微米、外涂层直径为244.6～245.5微米的光纤。
8.如权利要求7所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，将所述光纤预制棒拉丝成玻璃包层直径为125微米、内涂层直径为190微米、外涂层直径为245微米的光纤。
9.如权利要求7所述的光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述光纤以5mm为半径弯曲一圈时的1550nm波长的附加损耗小于0.15dB，1625nm波长的附加损耗小于0.45dB。
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