浅谈光纤预制棒工艺篇
光纤预制棒酸洗工艺
光纤预制棒酸洗工艺石英光纤预制棒表面处理生产线0 引言石英光纤预制棒主要由纯石英玻璃包层和掺锗石英玻璃芯层组成，石英光纤预制棒是光纤制造工艺的核心。
为提高光纤预制棒的质量，保证光纤具有低损耗，在拉丝及涂覆前必需对它进行处理。
虽然石英玻璃可以抵抗许多种酸，但氢氟酸(HF)能够轻易腐蚀和抛光其表面，世界上最成熟的石英光纤预制棒表面处理生产工艺之一就是用HF、盐酸(HCl)进行处理。
1 酸洗生产线的配置图1为石英光纤预制棒表面处理生产线的流程图，其主要有主工艺处理酸洗槽、漂洗罐、高浓度的HF储罐、低浓度的HF储罐、HCl储罐等组成。
光纤预制棒表面处理生产线组成设备的详细情况可参见表1。
图2为主工艺处理槽(酸洗槽)的结构示意图，此酸洗槽是可承受高压的槽体，带有液压驱动的槽盖，以防止废液飞溅和保护操作人员免受腐蚀性酸液和酸雾损害。
为使HF测量与控制值不超标，处理和存储罐必须有盖子和排气设施，抽气连接到废气处理装置上，产生的废水排到废水处理装置进行处理。
为防止酸和化学物质的腐蚀，所有的容器(罐)都采用聚丙烯(PP)制作。
石英光纤预制棒表面处理生产线对石英光纤预制棒的套管、芯棒或预制棒均可酸洗，酸洗的套管外径可达150,200 mm，套管长度可达1 000~5 000 mm，套管的线质量250 kg/mm，酸洗处理的介质有浓度20%的HF、浓度40%的HF和浓度2%的HCl。
图1 石英光纤预制棒表面处理生产线的流程图表1 光纤预制棒表面处理生产线组成设备的性能参数设备参数酸洗槽高浓度HF储罐低浓度HF储罐去离子水储罐 HCl储罐槽体代号 B100 B200 B300 B400 B6003体积/m 1.68 2.9 2.9 2.9 1.0直径/mm 长(内)5 770× 1 400 1 400 1 400 970 宽(内)660内部高度/mm 填充高度440 2 000 2 000 2 000 1 170材质 PP-Nature PP-Nature PP-Nature PP-Nature PE温度室温室温室温室温室温图2 酸洗槽的结构示意图2 表面处理的工艺步骤石英光纤预制棒(或套管、芯棒)放入酸洗槽后，手动关闭酸洗槽的盖子。
光纤预制棒制备工艺220页PPT
4.2 OVD 法制备光纤预制棒的工艺
沉积工艺 + 烧结工艺
饵棒(中心棒)
粉层状
喷
预制棒
嘴
O2+SiCl4+GeCl4蒸汽 玻璃微粒
芯
包层
粉状预制棒
粉层沉积 粉状预制棒
加热炉 1400度
4.1 反应机理
火焰水解反应： 2H2+O2 ==2H2O 或 CH4+2O2 ==2H2O+CO2
芯层： SiCl4(g)+2H2O == SiO2(s)+4HCl(g) GeCl4(g)+2H2O == GeO2(s)+4HCl(g) 或 SiCl4(g)+H2O ==SiO2(s)+2HCl+Cl2(g) GeCl4(g)+H2O ==GeO2(s)+2HCl+Cl2(g)
在脱水后，经高温作用，松疏的多孔质玻璃沉积体被烧结 成致密、透明的光纤预制棒，抽去靶棒时遗留的中心孔也被烧 成实心。
OVD法的 优点
OVD法的 缺点
沉积速度快，体 积大
不需要套管且 OH-含量很低
精度高、成本低、 适合大规模生产
抽取靶棒时，折射率 分布发生混乱
Tom
Nick
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SiO2 SiF4
B2O3
沉积物n2
小
SiO2 GeO2
P2O5
沉积物n1
大
n1大于n2 ，最终实现光的全反射
2.2 MCVD法存在的问题与对策
光纤预制棒生产工艺
光纤预制棒生产工艺光纤预制棒是一种用于制造光纤连接器和光纤封装芯子的重要材料。
其生产工艺包括原材料准备、光纤预处理、预制棒加工、光纤接头组装和成品检测等环节。
首先是原材料准备。
光纤预制棒采用的主要材料包括光纤、辅助材料和包覆材料。
光纤是光纤预制棒的核心材料，需要在准备阶段进行裁剪和清洁。
辅助材料主要是一些胶水和填充物等，用于固定光纤和增加预制棒的强度。
包覆材料则用于包覆光纤和辅助材料，以保护光纤的性能和稳定性。
接下来是光纤预处理。
光纤在预制棒生产之前需要进行一系列处理，包括光纤覆铝、去包覆、剥皮、修切、打磨等工艺。
这些处理过程可以提高光纤的质量和稳定性，同时也方便后续工艺的操作。
然后是预制棒加工。
预制棒加工是将光纤和辅助材料组合在一起，形成一个整体的过程。
该过程主要包括衬垫制备、粘接材料的涂布、搓揉和成型等步骤。
衬垫的制备是为了提供一个平整的工作表面，方便后续的涂布和粘接。
粘接材料的涂布是将胶水均匀地涂布在光纤上，并将辅助材料贴合在上面。
搓揉和成型则是将光纤和辅助材料进行充分的混合和塑造，以确保预制棒的质量。
接着是光纤接头组装。
光纤接头组装是将预制棒连接到光纤封装芯子上，形成完整的连接器。
该过程主要包括光纤封装芯子的安装和预制棒的固定。
光纤封装芯子的安装是将光纤插入封装芯子中，并进行精确的定位和固定。
预制棒的固定则是使用胶水或其他固定材料将预制棒牢固地粘合在封装芯子上。
最后是成品检测。
成品检测是对光纤预制棒进行质量检测和性能测试，以确保其符合相关标准和要求。
成品检测包括外观检查、尺寸检测、光学性能测试等。
只有经过严格的成品检测，才能保证光纤预制棒的质量和可靠性。
综上所述，光纤预制棒的生产工艺涵盖了原材料准备、光纤预处理、预制棒加工、光纤接头组装和成品检测等多个环节。
每个环节都需要严格控制和操作，才能生产出高质量的光纤预制棒。
大直径光纤预制棒烧结工艺研究
大直径光纤预制棒烧结工艺研究严薇江苏法尔胜光子公司 214443 本文分析了大直径疏松体预制棒的特点，利用Scherer 的封闭球形气孔模型和Sakaguchi 假设，分析和研究了烧结过程中固化最后阶段气孔行为的变化，得出了气孔收缩所需时间与气本身大小、气孔中气体的扩散性能、压力、周围玻璃体的粘度、烧结温度等之间的关系，并给出了一组实验数据，从而得到适合大直径疏松体预制棒的烧结工艺。
关键词：疏松体预制棒、烧结、固化、气孔、密度Study on Sintering Process for Diameter Optical Fiber Preform214443Abstract: This paper analyzes the characteristics of big outside diameter soot preform, analyzes and studi ption, draw out the relationship between time-depende viscosity of surrounding glasses a ven here also. Thus t sintering 、consolidation 、pore 、density年，所有的光纤光缆厂都遭受到了严峻的考验----市场需求急剧萎缩，价格也一路下跌不止，有的甚至已经到了成本对于光纤产品的前道和核心光棒制造企业来说，产成本众所周知，用V AD 或OVD 法沉积的疏松体预制棒要经过烧结（可分为脱水和固化两个过程）对光纤的传输衰减特性十分重要。
注的焦点。
因此，研究固化过程中疏松体预制棒中气孔行为的变化就显得十分关键和重要。
松体预制棒的直径、密度、气孔的大小有关，因此烧结工艺必须结合沉积后疏松体预制棒的特点，根据实际情况选择合适的工艺条件。
本文在对大直径疏松体预制棒的特点进行分析的基础上，对烧结固化最后阶段的气孔行为加以研究，得出气孔收缩与疏松体预制棒的烧结工二、大直径疏松体预制棒的特点OV ，在同一根棒上，沉积上去的疏松密度逐层递减，沉积好的疏松体预制棒外径越大，最外层的SiO 2颗粒密度相对于最内层的SiO 2颗粒密度变化也就越大；用相同的沉积工艺，沉积后外径250mm 的疏松摘要：的孔A Big YAN WeiJiangsu Fasten Photonics Co., LTD es the behavior changing of pores at the final stage of the consolidation during sintering process by using Scherer’s closed spherical pore model and Sakaguchi’s assum nt for pore collapse and pore size 、trapped gas diffusivity 、pressure 、nd sintering temperature, etc, a group of experimental data are gi , educes he proper sintering process for big diameter soot preform. Keywords: soot preform 、2002线以下。
光纤预制棒工艺
光纤预制棒工艺
嘿，朋友们！今天咱来聊聊光纤预制棒工艺。
这玩意儿啊，就像是搭建信息高速公路的基石！
你想想看，我们现在的生活，哪能离得开那顺畅的网络通信呀！而这光纤预制棒，就是让一切变得可能的关键。
它就好比是一位神奇的魔法师，能把普通的材料变成传输信息的超级通道。
制作光纤预制棒的过程，那可真是精细得很呐！就好像是在雕琢一件极其珍贵的艺术品。
从原材料的选择开始，就得精挑细选，不能有一丝马虎。
这就跟我们做饭选食材一样，得挑最好的，不然做出来的菜能好吃吗？
然后就是一系列复杂的工艺步骤啦。
要经过高温的灼烧，要进行精确的掺杂，每一步都得小心翼翼。
这可不是随便玩玩就能搞定的事儿！这就好像是走钢丝，得稳稳当当的，稍有偏差可能就前功尽弃啦。
而且啊，这个过程中还需要各种先进的设备和技术呢。
就像是给战士配备最精良的武器，有了这些，才能更好地战斗呀！这些设备和技术可不便宜，但为了能做出高质量的光纤预制棒，那也得舍得下本呀！
再说说这光纤预制棒的质量，那可太重要啦！如果质量不过关，那信息传输就可能会出问题，就好比是公路上到处都是坑坑洼洼，车子能开得顺畅吗？所以啊，在这个过程中，每一个环节都得严格把控，不能有一点疏忽。
你说，这光纤预制棒工艺是不是很神奇？它让我们能在瞬间和千里之外的人交流，能让我们看到各种精彩的视频和图片。
没有它，我们的生活得失去多少乐趣呀！
所以呀，我们真得好好感谢那些研究和从事光纤预制棒工艺的人们。
是他们的努力和付出，才让我们能享受到这么便捷的信息时代。
总之呢，光纤预制棒工艺就是这么牛，就是这么重要！它是我们现代生活不可或缺的一部分，难道不是吗？。
光纤预制棒的制备技术
●90年代以来各,使种用V杂AD质的生包产厂括家O增多H了-离,除了子古就河、会滕增仓之加外,传信越输、日损立耗、三。菱、由昭于和等O公H司从-离NT子T获在得了很使容用V易AD工在艺生产光 纤光的纤许 厂可,从,并而热实有施机处了会再多理开年（发观察,实尤V现AD了其光商纤是业生化拉产VA,此丝D工后过艺,朗,朗讯程讯将中也VA从D）工住艺友从引公外进司到购包它得的了层亚使运特用兰V动A大D光工到纤艺芯厂的。许层可,，另外因还与此住工友在艺建对立了外VA套D法的合资
VAD法制预制棒
光电07301班
第三小组
ห้องสมุดไป่ตู้
制棒的种类
---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)
---棒外化学汽相沉积法(OVD-Outside Chemical Vapour Deposition)
最后沉积光纤的纤芯， 其氧化反应过程为：
SiCl4 + O2 → SiO2 + 2Cl2↑ GeCl4 + O2 → GeO2 + 2Cl2↑
VAD法实物图
VAD的特点
可连续生长，适合于制成大型预制棒，从而可拉制成较长 的连续光纤。
可拉制程度长，目前可达100Km的单模光纤。 此外，用VAD法制备的多模光纤不会形成中心部位折射率
价15格mm便,宜足，以大将约表2面0的$/kOm在H左-离右旋子。去转除的干净芯。 棒顶部用火焰水解法沉积芯层和内包层，制成疏松
光纤预制棒制造工艺
3/16/2014
四种工艺在制棒方面的区别
制棒
优势
劣势
OVD：
VAD：
芯棒与包层 沉积速度
芯棒与包层 沉积速度
折射率控制
折射率控制
MCVD：
PCVD：
MCVD工艺是1974年由美国AT&T公司贝尔实验室的Machesney等人开发
的经典工艺。MCVD工艺为朗讯等公司所采用的方法。MCVD工艺是一种以氢
氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积。MCVD工艺的化学 反应机理为高温氧化。MCVD工艺是由沉积和成棒两个工艺步骤组成。沉积 是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将巳沉积好的空心高纯石英玻 璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒。现MCVD工艺采用大直径合成石英
离子使流进高纯石英玻璃沉积管内气态卤化物和氧气在大约1000C°的高
温下直接沉积成设计要求的光纤芯玻璃组成。成棒则是将沉积好的石英玻
璃管移至成棒用的玻璃车床上，利用氢氧焰高温作用将该管熔缩成实心的
光纤预制棒芯棒。
PCVD （Plasma Chemical Vapor Deposition射率控制
沉积速度
沉积速度
当前的预知棒制造多采用组合工艺。
玻璃管和外包技术，例如用火焰水解外包和等离子外包技术来制作大预制棒。
这些外包技术弥补了传统的MCVD工艺沉积速率低、几何尺寸精度差的缺点， 提高了质量、降低了成本，增强了MCVD工艺的竞争力。
MCVD （Modifield Chemical Vapour Deposition)--改进的化学气相沉积法
光纤预制棒制备工艺2
沉积内包层方程式：
沉积芯层方程式：
SiO2
SiF4
B2O3
SiO2
GeO2
P2O5
沉积物n小
沉积物n大
n1大于n2 ，最终实现光的全反射
玻璃预制棒
原料纯度要求高
几何尺寸要求精度高
折射率纤芯大于包层
?
如何解决
化学气相沉积法
气相沉积工艺中选用高纯度的氧气作为载气，将汽化后的卤化物气体带入反应区，从而可进一步提纯反应物的纯度，达到严格控制过渡金属离子和OH-羟基的目的。
管内化学气相沉积法工艺示意图
2.1 MCVD法制备光纤预制棒工艺
2.2 MCVD法存在的问题与对策
问题一：热膨胀系数 不同，收缩产生裂纹。
问题二：掺杂剂分解升华, 导致折射率下降
严格控制掺杂 剂含量
补偿法 腐蚀法
微波谐振
等离子体
非等温混合态
产生大量热
各种粒子重新结合，释放出的热量足以熔化蒸发低熔点低沸点的反应材料SiCl4和GeCl4等化学试剂，形成气相沉积层。
4.2 OVD 法制备光纤预制棒的工艺
沉积工艺
O2+SiCl4+GeCl4蒸汽
饵棒(中心棒)
粉层状 预制棒
喷嘴
玻璃微粒
粉层沉积
粉状预制棒 剖面
芯
包层
粉状预制棒
加热炉 1400度
玻璃预制棒
预制棒烧结
拉制光纤
加热炉
玻璃预制棒
烧结工艺
+
氯气 氯化亚砜
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写在前面：前几天，笔者写了篇文章《七宗"最"：国内光纤预制棒生产商盘点（图）》，没想到一发不可收拾，心痒痒了，居然有想做成一个系列的冲动，哈哈。
由于涉及到很强的专业性，与同事们交流时小小的争论也就在所难免，有交流才会有进步嘛。
不过，去写这类文章往往需要花费大量的时间，因此笔者最好的打算是接下来一周会去写1~2篇有关光棒、光纤、光模块等等方面的知识普及，还请持续关注，多多支持。
前文已谈到国内光纤预制棒生产商就这么几家（指已开始正常生产的），那么是什么原因制约了它的发展呢？无外乎两方面：资金和技术。
尤其是技术，一般来讲，核心技术往往为公司的立足之本，不可轻易对外公布。
现已知为全球公认的较成熟的技术有以下四种，它们统称为"气相沉积法"，可按照烧制方式分为"管内法"和"管外法"，见下图：
这里跟大家普及一下相关知识，并辅以图演示。
图为OVD演示图
管外汽相沉积法（Outside Vapour Deposition，简称OVD）是1970年美国康宁公司的Kapron研发的简捷工艺。
OVD工艺的化学反应机理为火焰水解，即所需的芯玻璃组成是通过氢氧焰或甲烷焰中携带的气态卤化物(SiCl4等)产生"粉末"逐渐地一层一层沉积而获得的。
OVD工艺有沉积和烧结两个具体工艺步骤：先按所设计的光纤折射分布要求进行多孔玻璃预制棒芯棒的沉积(预制棒生长方向是径向由里向外)，再将沉积好的预制棒芯棒进行烧结处理，除去残留水份，以求制得一根透明无水份的光纤预制棒芯棒，OVD工艺最新的发展经历从单喷灯沉积到多喷灯同时沉积，由一台设备一次沉积一根棒到一台设备一次沉积多根棒，从而大大提高了生产率，降低了成本。
图为VAD演示图
汽相轴向沉积法（Vapour Axial Deposition，简称VAD）是1977年由日本电报电话公司的伊泽立男等人，为避免与康宁公司的OVD专利的纠纷所发明的连续工艺。
VAD工艺的化学反应机理与OVD工艺相同，也是火焰水解。
与OVD工艺不同的是，VAD工艺沉积获得的预制棒的生长方向是由下向上垂直轴向生长的。
烧结和沉积是在同一台设备中不同空间
同时完成的，即预制棒连续制造。
VAD工艺的最新发展由上世纪70年代的芯、包同时沉积烧结，到上世纪80年代先沉积芯棒再套管的两步法，再到上世纪90年代的粉尘外包层代替套管制成光纤预制棒。
图为MCVD演示图
改进的管内化学气相沉积法（Modified Chemical Vapour Deposition，简称MCVD）是1974年由美国AT&T公司贝尔实验室的Machesney等人开发的经典工艺。
MCVD工艺为朗讯等公司所采用的方法。
MCVD工艺是一种以氢氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积。
MCVD工艺的化学反应机理为高温氧化。
MCVD工艺是由沉积和成棒两个工艺步骤组成。
沉积是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将已沉积好的空心高纯石英玻璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒。
现MCVD工艺采用大直径合成石英玻璃管和外包技术，例如用火焰水解外包和等离子外包技术来制作大预制棒。
这些外包技术弥补了传统的MCVD工艺沉积速率低、几何尺寸精度差的缺点，提高了质量、降低了成本，增强了MCVD工艺的竞争力。
图为PC VD演示图
等离子体管内化学气相沉积法（Plasma Chemical Vapour Deposition，简称PCVD）是1975年由荷兰飞利浦公司的Koenings提出的微波工艺。
PCVD与MCVD的工艺相似之处是，它们都是在高纯石英玻璃管内进行气相沉积和高温氧化反应。
所不同之处是热源和反应机理，PCVD工艺用的热源是微波，其反应机理为微波激活气体产生等离子使反应气体电离，电离的反应气体呈带电离子。
带电离子重新结合时释放出的热能熔化气态反应物形成透明的石英玻璃沉积薄层。
PCVD工艺制备芯棒的工艺有两个具体步骤，即沉积和成棒。
沉积是借助低压等离子使流进高纯石英玻璃沉积管内气态卤化物和氧气在大约1000℃的高温下直接沉积成设计要求的光纤芯玻璃组成。
成棒则是将沉积好的石英玻璃管移至成棒用的玻璃车床上，利用氢氧焰高温作用将该管熔缩成实心的光纤预制棒芯棒。
PCVD工艺的最新发展是采用大直径合成石英玻璃管为沉积衬底管，沉积速率提高到了2～3g/min，沉积长度达到1.2～1.5m。
以下是几种工艺的对比，当然，现实中一般多采取组合工艺。
据笔者了解，江苏亨通光电股份有限公司首创CCVD连续化学气相沉积技术，但基于外界所知甚少，这里就不过多说明了。