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光纤预制棒

2014-11-06  来源:  作者:

简介

人们在制造光纤时先要制做出光纤预制棒,预制棒一般直径为几毫米至几十毫米(俗称光棒)。光纤的内部结构就是在预制棒中形成的,因而预制棒的制作是光纤工艺中最重要的部分。光棒的制作有多种方法,常用的制作工艺是气相氧化法。在气相氧化法中,高纯度金属卤化物的蒸汽和氧气发生反应,形成一些氧化物微粒,这些氧化物微粒会沉积在玻璃或者石英体的表面上(或管状体的内壁),然后通过烧结形成透明的玻璃棒(如果是管状,还要进行收缩使其成为棒状),这样光棒就做成啦。此时光棒已经具备了光纤的基本结构,通过拉丝机拉出来的裸纤就包括了纤芯和包层。有些光纤品种为了保护裸玻璃光纤,使其不受光和水汽等外部物质的污染,在光纤拉成的同时,就给它涂上弹性涂料(被覆层)。光纤由纤芯、包层和被覆层组成,导光的部分是处于轴线上的实心纤芯,包层的作用是提供一个圆柱形的界面,以便把光线束缚在纤芯之中。被覆层是一种弹性耐磨的塑料材料,它增强了光纤的强度和柔软性。

功用

在光纤预制棒完成后,就进入到光纤拉丝的过程。其作法是在无尘室中将光纤预制棒固定在拉丝机顶端,并逐渐加热至2000摄氏度。光纤预制棒受热后便逐渐融化并在底部累积液体,待其自然垂下,就形成光纤,这有点儿像我们吃拔丝山药时拉出糖丝的情景。这里的关键在于均匀加热、拉制速度的控制等。拉制技术无误时,拉出的光纤结构会与光纤预制棒的结构相同(只不过是缩小了很多)。涂覆材料也在拉丝机上及时涂敷,以保护光纤免受潮气、磨损的伤害。有的涂覆材料是通过自然冷却附在光纤上,有的是用某种光线(紫外线)照射光纤使涂覆材料固化。拉丝的过程中,光纤直径的测量及控制非常重要。光纤的直径和结构等质量参数多与拉制速度有关,自动化的测量监控会随时调节拉丝的速度。

生产工艺

国际上生产石英光纤预制棒的方法有十多种,其中普遍使用,并能制作出优质光纤的制棒方法主要有以下四种:

——改进的化学汽相沉积法(MCVD:Modified Chemical Vapour DepositiON)

——轴向汽相沉积法(VAD:Vapour phase Axial Deposition)

——棒外化学汽相沉积法(OVD:Outside Chemical Vapour Deposition)

——(微波)等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD:Plasma activated Chemical Vapour Deposition )

按照传统的命名方法,当前光纤技术市场上四种工艺共存,即OVD、VAD、MCVD、PCVD。然而,仅用上述工艺名称简单地表示当前的生产工艺已经是很不全面了。当前商业生产光纤预制棒的汽相沉积工艺都已经发展为“两步法”(Two-step Processes)。其中,OVD、MCVD等工艺名称仅仅表示生产预制棒的第1步,即生产芯棒(Core-rod/Primary Preform/Initial Preform)所用的工艺。

在生产芯棒时,不仅要制造芯也必需制造部分包层,这是为了确保光纤的光学质量,随后,可以把芯棒拉细成很多小芯棒,也可以不拉细,这取决于芯棒的大小。第二步,在芯棒上附加外包层(俗称外包技术或Overcladding),制成预制棒,拉丝之前,可以把预制棒拉细也可以不拉细,这取决于预制棒和拉丝炉的大小。

所以,所谓“两步法”并不局限于两步,光纤预制棒的光学特性主要取决于芯棒制造技术;光纤预制棒的成本主要取决于外包技术,因此,芯棒制造技术加上外包技术才能全面说明当前光纤预棒制造工艺的特征。

关键词:光模块 光器件 ONU ONT TOSA OTDR 光猫 多芯光纤 ROSA SOA