引用本文:

王兵钦,王樯,何炳,等. VAD 法制备大尺寸芯棒的研究[J]. 光通信技术,2020,44(10):47-52.

VAD 法制备大尺寸芯棒的研究

王兵钦,王 樯,何 炳,蒋锡华,尹中南,梁 伟,崔德运

(江苏通鼎光棒有限公司,江苏 苏州215200)

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摘要:为了提高芯棒尺寸并同时保持理想的沉积效率和合格的光学参数,采用气相轴向沉积法对影响芯棒尺寸的主要因素进行研究,优化沉积喷灯数量、包灯SiCl4流量和soot体提升速率。实验结果表明:三喷灯沉积工艺中,增加第一、第二包灯SiCl4原料流量至4.0 slm、5.0 slm且降低提升速率至85 mm/h时,沉积速率显著提高至15.8 g/min,soot体密度增大至0.319 g/cm3,芯棒尺寸增大至99.1 mm,同时兼顾沉积效率至52.2%,并保持良好的G.652D单模光纤折射率剖面。

关键词:气相轴向沉积法;大尺寸芯棒;喷灯数量;SiCl4流量;提升速率;沉积效率

中图分类号:TN253 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)10-0047-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.10.012

0 引言
       万物互联时代的"基站致密化+前传光纤网络"模式,将推动光纤光缆市场需求迅猛增长。据预测,在不考虑光纤复用的情况下,未来5G光纤光缆需求将达到4G需求的16倍 [1]。光纤预制棒的生产多采用"两步法"复合工艺,先利用传统的制棒工艺制备出合格的芯棒,然后在芯棒表面利用沉积效率相对比较高、能实现大尺寸、控制相对简单和生产成本低的管外气相沉积(OVD)法工艺来制备光纤预制棒外包层,或者直接通过芯棒外接套管工艺制备光纤预制棒[2-3]。芯棒制备工序决定了光纤预制棒的性能参数,如模场直径、截止波长和色散波长等,提高芯棒尺寸的同时且保持理想的光学性能已经成为制约国内外预制棒企业规模化制棒的瓶颈。
  与改进化学气相沉积(MCVD)法、等离子体化学气相沉积(PCVD)法相比,气相轴向沉积(VAD)法具有高沉积速率的优点,同时也是制备低水峰光纤预制棒的最佳选择。本文研究VAD法制备大尺寸芯棒的工艺,以降低生产成本。

4 结束语
      本文首先通过沉积喷灯数量、生产原料SiCl4流量和soot体提升速率3个因素并结合沉积速率、soot体密度的影响,对soot体、芯棒尺寸的变化进行分析,然后进一步研究了VAD法制备大尺寸芯棒工艺对沉积效率和折射率剖面的影响,得出以下结论:
      ①对比两喷灯,三喷灯沉积工艺可以提高沉积速率46.8%和增大soot体密度54.7%。增大原料SiCl4流量或者降低soot体提升速率可以显著提高沉积速率和soot体密度,增大芯棒尺寸,同时保持高沉积效率。本实验基于VAD三喷灯工艺平台,同步增大第一、第二包灯SiCl4原料流量至4.0 slm、5.0 slm和降低提升速率至85 mm/h时,沉积速率可以提高至15.8 g/min,芯棒尺寸增大至99.1 mm,同时兼顾沉积效率52.2%。
      ②大尺寸芯棒沉积工艺中,高速提升soot体不利于芯棒形成合格的折射率剖面,当提升速率高于120 mm/h时,所制得的芯棒折射率剖面超出单模光纤
G.652D设计指标,易造成光纤光学性能恶化。