光纤预制棒
光纤如何生产工艺
光纤如何生产工艺光纤的生产工艺是指根据预先设计的光纤结构，通过一系列的制造步骤来生产光纤产品的过程。
光纤的生产工艺主要包括预制棒制备、拉伸成形和涂层覆盖三个步骤。
下面将详细介绍光纤的生产工艺。
首先是预制棒制备。
预制棒是光纤的原料，通常由二氧化硅（SiO2）等材料制成。
预制棒的制备过程主要包括材料准备、混合、熔融、拉制和冷却等步骤。
首先，原材料经过研磨、筛分等处理，得到均匀细致的粉末。
然后将粉末与特定的添加剂混合，形成均匀的混合物。
接下来，将混合物投入高温的熔炉中，进行熔融。
在熔融状态下，混合物变得黏稠，可以用拉丝机将其拉伸成细长的预制棒。
最后，将拉制好的预制棒经过冷却和固化处理，得到成型的预制棒。
接下来是拉伸成形。
拉伸成形是将预制棒转换成具有所需光学性能的光纤的过程。
该过程主要包括预拉伸、拉丝和退火等步骤。
首先，将预制棒通过加热炉进行预拉伸，使其在拉丝时能够得到更细更长的光纤。
然后，将预拉伸的预制棒通过拉丝机进行拉丝。
拉丝机会逐渐拉伸预制棒，形成更细的纤芯和包层。
拉丝结束后，还需要对光纤进行退火处理，以消除拉丝过程中产生的应力，保证光纤的稳定性和一致性。
最后是涂层覆盖。
由于光纤的表面会存在微小的划伤和氧化，因此需要对光纤进行涂层保护。
涂层覆盖的主要目的是为了保护纤芯和包层，并减少光纤的损耗和信号传输的衰减。
涂层覆盖通常是通过光纤涂覆机来完成的。
光纤涂覆机会将光纤通过喷嘴和挤出机构，使涂覆材料均匀地喷涂在光纤的外表面上。
涂覆材料通常是一种具有适当折射率和机械强度的聚合物。
涂层覆盖结束后，还需要进行光纤的表面清洗和检测，以确保光纤的质量和性能。
综上所述，光纤的生产工艺是一个复杂的过程，涉及到预制棒制备、拉伸成形和涂层覆盖等步骤。
这些步骤需要高精度的设备和严格的控制，以确保光纤产品的质量和性能。
光纤的生产工艺在技术上不断创新和改进，以满足不断增长的市场需求。
光缆工艺流程
光缆工艺流程
光缆的生产工艺流程主要包括光纤预制棒制备、光缆芯线构造、光缆绝缘层覆盖、光缆护套包覆、光缆测试等多个环节。
具体来说，光缆的生产工艺流程如下：
1. 光纤预制棒制备：这是制作光缆的首要工艺，通过化学气相沉积法制成光纤芯棒。
2. 光缆芯线构造：将光纤预制棒转化为光缆芯线，这一步需要将光纤预制棒拉细并冷却，然后进行排线、着色等处理。
3. 光缆绝缘层覆盖：在光纤外面覆盖绝缘层，以保证光缆的电气绝缘性能。
4. 光缆护套包覆：在绝缘层外面包覆护套，以保护光缆免受机械损伤和环境影响。
5. 光缆测试：对生产出来的光缆进行测试，包括外观检查、电气性能测试等，以确保光缆的质量和性能符合要求。
以上是光缆生产的基本工艺流程，每一步都有严格的质量控制和技术要求，以确保最终产品的可靠性和稳定性。
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
我国光纤预制棒产业的“瓶颈”、机遇和突破
包层技术 ，是 决定预制 棒成本 的要 素 ，
技术 单一 ，大 规模低 成本生产 是它 的特
二、 “ 瓶颈 ”、机遇和突破
１ 光纤预制棒产业的 瓶颈 ．
征 。因此 ，要 用芯棒 制造技 术加上 外包 层技 术才 能全面 说明 当前 光纤预制 棒制
Ｐ Ｖ ＋ Ｉ （ ｏ ｎ Ｃ ｌ ｎ ｅ ）技 术及 设 Ｃ Ｄ Ｒ Ｃ Ｒ ｄ Ｉ ｙ ｄ ｒ ｉ 备 ， 实现 Ｐ Ｖ 芯 棒 产 业 化 ￣ Ｒ Ｃ （ ｏ ｎ ＣＤ ｎ Ｉ Ｒ ｄ Ｉ
武汉长飞
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由单一光纤品种发展到单模系列、多模系
列 、特纤 系 列数 十 个 品种 ， 由原来 有 限规
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我 国国产 光棒 的份 额一直徘 徊在 ｌ —— 度大 ，掌握周期长的特点 。而第二步一外 ０
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生产外套管 （ ）的投资，但是，高纯度 筒 沉积 用石 英管和全 合成石 英套管 （ ） 筒
伞 合成 外 沉 积 （Ａ ＋ Ｖ ）技 术 及 设 备 ， ＶＤＯＤ
光纤预制棒制造过程及方法
光纤预制棒制造过程及方法1、光纤发展史介绍20世纪60年代（激光器发明）20世纪70年代（美国康宁公司研制出第一根衰耗小于20dB/km的光纤）光纤预制棒从最初的阶跃型多模光纤预制棒发展到如今几乎涵盖各个通信场景的光纤类型的预制棒几何直径最初不到10mm发展到200mm以上——大大降低了光纤制造成本2、制造方法化学法：起源于20世纪70年代的气相沉积（Vapor deposition process）系列方法和Sol-Gel法。
气相沉积系列方法包含著名的改良的化学气相沉积工艺MCVD，外部气相沉积工艺OVD，气相轴向沉积工艺VAD和微波等离子体化学气相沉积工艺PVCD，其中MCVD法后来进一步发展成为FCVD。
物理法：基于传统的直接熔融玻璃制造技术，将达到一定纯度级别的石英砂在高温下融实成透明的玻璃，主要方法有法国Alcatel公司于20世纪70年代开发的APVD工艺，另外芬兰Nextrom公司于2008年报道的Sand技术，物理熔融方法在纯度和掺杂上的不足使该技术主要用于光纤预制棒包层的制备。
1980年后随着单模光纤的大规模生产和应用，结合上述各工艺的技术特点以及光纤预制棒芯包层在材料结构，成本结构上的不同要求，光纤预制棒的制备工艺逐步由当初一步法制备用于拉丝的预制棒发展成为分别采用优化的工艺制备芯棒和包层然后再复合的混合工艺。
芯棒和包层的复合方法又主要包含套管法RIT和RIC以及直接外喷法VAD，OVD和APVD等。
MCVD工艺是由美国贝尔实验室于1973年发明的，属于内部气相沉积工艺。
用于沉积的衬管两端分别与化学原料供应系统和反应尾气收集系统相连，置于衬管底部的可移动热源为化学反应，沉积以及熔缩提供热量。
用于通信光纤预制棒生产的原料气体有SiCl4，Gecl4和高纯度O2，此外根据预制棒类型以及工艺需求掺入POCl3，Cl2，He，CF2Cl2和BCl3等辅助原料气体。
尾气收集系统主要包括真空泵和用于处理和收集Cl2，HCl以及二氧化硅粉末的中和洗涤装置。
【doc】VAD预制棒生产工艺及光纤性能
V AD预制棒生产工艺及光纤性能光纤通信生产I艺及光纤性能马增良西古光纤光缆有限公司一,引言众所周知,光纤预制棒的生产方法主要分为四种,即MCVD,PCVD,OVD,V AD.其中MCVD,PCVD属于管内法,OVD,V AD属于管外法.在这两大生产方法中,我国已经掌握了其中的管外法生产技术,积累了一定的生产经验,并且可利用PCVD工艺大规模生产光纤.然而,由于管内法在生产时存在进料端和出料端长度方向沉积量不均匀现象,且预制棒大小受玻璃加工车床和石英反应管尺寸的限制,难生产大规格的预制棒,因此管内法的发展速度相对缓慢.目前,全球每年消耗的光纤中,只有25%左右的光纤为管内法生产,而占光纤市场主导地位的还是管外法生产的光纤.V AD工艺属于管外法,预制棒沉积时不用反应管,沉积空间不受限制,且速度快,效率高,再加上管外法独有的烟灰体脱水工艺,生产出的光纤衰减小,水峰低,各项性能达到国际同类产品的先进水平.二,折射率剖面设计常规单模光纤(G.552)的折射率剖面主要有两种分布形式,一种是凹陷型,另一种是匹配型.目前管内法一般采用凹陷折射率分布,管外法一般采用匹配型折射率圩芯.&O2+钿分布.根据V AD工艺特点,光纤折射率选用匹配型,其折射率剖面分布见图1.砖墙电信二零霉一年一--,6田1E髓G852光圩折射宰升布田1,生产流程生产流程见图2..各H篇HH荔H馨2,生产工艺1)芯棒沉积芯棒沉积是在反应器内进行的.沉积时,载气(Ar)将SiC1,GeC1通过倾斜的氢氧喷灯内喷嘴吹到竖直旋转的石英棒的底端,并与H,,0,混台燃烧.在一定的高温下,SIC1,,Gee1,H2,02发生如下的水解反应,脱水和烧结在烧结炉内进行.选用脱水能力强的cl,气和分子量小的惰性气体He作为脱水剂.脱水时,将玻璃烟灰棒缓缓插人烧结炉内,cl,气,He气按照一定的配比混合通人烧结炉,控制气体流量和脱水温度,使其彻底地去除烟灰棒中含有的羟基OH一.脱水结束后,升高温度,改变气体流量,对烟灰棒进行玻璃化烧结.3)拉伸为了使预制棒达到设计目标值,就需要对芯棒进行拉伸,使其尺寸满足现有条件和套管的需要.芯棒拉伸是在玻璃加工车床上进行的.拉伸时先将芯棒固定在卡盘上,使用H,,O,喷灯加热旋转着的芯棒,在熔融状态下,通过卡盘的移动拉伸芯棒.生产中,根据芯棒外径和拉伸目标值设定卡盘和喷灯移动速度.光纤通信4)套管按照目标设定值,对拉伸后的芯棒进行套管.套管使用全合成石英管,其壁厚根据拉伸后芯棒的尺寸和包/芯比的PA分析结果而定.另外,生产中要严格控制石英管的壁厚公差,因为石英管的壁厚变化会影响光纤纤芯偏心.5)预制棒检查使用PA(preformanalyzer)分析仪对预制棒的折射率分布,芯径,包/芯比进行测试分析,计算出拉丝后光纤的模场直径,截止波长和同心度误差等数据.通过PA分析,避免了不合格的芯棒和预制棒向下工序流转,造成损失,也使沉积工序的工艺参数有了参照调整依据.五光纤-性能vAD沉积芯棒可以拉丝。
光纤工艺流程
光纤工艺流程
光纤工艺流程主要包括以下步骤：
1. 光纤预制棒制备：将纯度极高的原料（如二氧化硅）放入特定容器中，经过高温处理，形成特定形状和直径的玻璃棒，称为光纤预制棒。
2. 光纤拉丝：将光纤预制棒放入拉丝塔中，在一定的温度和速度下，通过拉丝机将光纤预制棒拉制成细丝。
3. 涂覆和加固：拉制后的光纤非常细，容易断裂，因此需要涂覆一层保护涂层，并进行加固处理，以提高光纤的机械强度和保护光纤免受环境的影响。
4. 检测和包装：经过涂覆和加固处理的光纤需要进行一系列的检测，以确保其性能符合标准。
最后，将合格的光纤进行包装，以备后用。
整个光纤工艺流程需要精确控制温度、速度、涂层厚度等参数，以确保最终产品的质量和性能。
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光纤预制棒光纤预制棒是制造石英系列光纤的核心原材料。
简单地说，用于拉光纤（丝）的玻璃特种预制大棒。
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(MCV D：Modified Ch emi cal Vapour DepositiON)---轴向汽相沉积法(VAD：Vapour phase Axial Depos ition)---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(PCV D：Plas ma 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OV D、VAD、MCV D、PCV D。
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”(Tw o-step P rocesses)。
其中，OV D、MCV D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/P r imary P r eform/Initial P r eform)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。
从20 世纪70 年代末期开始规模生产光纤以来，对光纤预制棒制造技术的研究和完善改进就从来没有间断过。
美国AT&T（Lucent）发明了改进的化学汽相沉积法（MCV D，Modified Chemical Vapor Deposition）工艺后，美国Corning 公司随后开发出了适合光纤大规模生产的管外汽相沉积法（OV D，Outside Vapor Deposition）工艺，其后OVD 工艺又有不断改进，目前已发出第七代工艺，使生产效率和生产成本大幅度降低；而日本NT&T 在OV D 的基础上进行改进，推出了汽相轴向沉积法（VAD，Vapor Axial Deposition）工艺；法国Alcatel 则利用高频等离子技术开发出了先进的等离子体汽相沉积法（A P V D，Advance Plas ma Vapor Deposition）预制棒生产工艺；荷兰P hilips 则开发了等离子体化学（PCV D,Plas ma Chemical Vapor Deposition ）工艺逼供成功地在生产中加以应用。
早期光纤预制棒制造技术采用一步法，1980年初开始用套管法制备光纤预制棒，从而使光纤预制棒制造工艺实现了从一步法到二步法的转变，即先制造预制棒芯棒，然后在芯棒外采用不同技术制造外包层，增加单根预制棒的可拉丝公里数，以提高生产效率。
一般认为，芯棒的制造决定了光纤的传输性能，而外包层则决定光纤的制造成本。
在芯棒的制造技术中，MCV D 和PCV D 称为管内沉积工艺，OV D 和VAD 属于外沉积工艺；在外包层工艺中，外沉积技术是指OV D 和VAD，外喷技术主要指用等离子喷涂石英砂工艺。
现今光纤外包层制造技术包括套管法、阿尔卡特（Alcatel）公司发明的等离子喷涂法（Plas maSpary）、火焰水解法（SOOT）和美国朗讯科技公司发明的溶胶法－凝胶法（Sol－gel法），其中SOOT法是泛指OVD和VA D等火焰水解外沉积工艺。
MCV D法现采用外沉积技术取代套管法制作大预制棒，形成MCV D外沉积工艺相结合的混合工艺，从而改变了传统MCV D工艺沉积速度低、几何尺寸精度差的缺点，降低了生产成本，提高了预制棒的质量。
此后，又有一些公司开发了低成本大尺寸的套管工艺，套管制备工艺为Sol－gel和OVD法。
预制棒制备工艺OVD法近二十年来已从单喷灯沉积发展到多喷灯同时沉积，沉积速率成倍增加，并实现一台设备同时沉积多根棒，并且从依次沉积芯包层制成预制棒的一步法发展到二步法，即先制备出大直径的芯棒，再拉制成小直径芯棒或不拉细，然后采用外包层技术制备出光纤预制棒，提高了生产效率，降低了生产成本。
并且，MCV D法尤其是PCV D法、OV D和VAD法更易精确控制芯棒的径向折射率分布，因而对于制备多模光纤MMF和非零色散光纤DZDF芯预制棒更有效。
近20年来，光纤预制棒外包层技术已有许多发展，美国CORNING公司首先采用SOOT外包技术代替了套管法应用于工业生产。
1990年，阿尔卡特Alcatel等离子喷涂技术及美国朗讯公司开发的Sol－gel外包技术替代了套管技术，因而采用套管法制备光纤预制VAD制造光纤芯棒的生产厂家都采用SOOT外包技术。
MCVD的发展●最初的MCV D是在一台车床上依次进行包层沉积、芯沉积、熔缩成预制棒，这是典型的“一步法”。
目前，阿尔卡特已经将沉积与熔缩分开，在沉积之后，用另一台专用车床熔缩成棒，并用石墨感应炉代替氢氧焰做热源进行熔缩成棒。
●采用大直径合成石英管代替天然水晶粉熔制成的小直径石英管做为衬底管，目前在生产上用的合成石英衬底管外直径约为40mm，沉积长度1.2~1.5m。
●最重要的是，用各种外沉积技术取代了套管法来制作大预棒，例如用火焰水解外包和等离子外包技术在芯棒上制作外包层，形成了MCV D与外沉积工艺相结合的混合工艺。
这此新技术弥补了传统MCV D工艺沉积速率低、几何尺寸精度差的缺点，降低了成本、提高了质量、增强了竞争力。
●开发低成本、高质量、大尺寸的套管的制造方法(如溶胶--凝胶法，OV D法)，供套管使用。
●70年代的VAD工艺，芯和包层同时沉积、同时烧结，号称预制连续制造工艺。
●80年代的VAD工艺是先做出大直径芯棒，然后把该大直径芯棒拉细成多根小芯棒，再用套管法制成预制棒，从“一步法”发展到“二步法”。
●90年代改成用SOOT外包代替套管法制成光纤预制棒。
●90年代以来,使用VAD的生产厂家增多了,除了日本古河、滕仓之外,信越、日立、三菱、昭和等公司从日本NTT获得了使用VA D工艺生产光纤的许可,并实施了再开发,实现了商业化VAD工艺,朗讯也从住友公司购得了使用VAD工艺的许可,另外还与住友在美国建立了VAD法的合资光纤厂,从而有机会多年观察VAD光纤生产,此后,朗讯将VAD工艺引进到它的亚特兰大光纤厂。
美国SpecTran公司在购买ENSIGN-B IC KFORD公司的资产的同时,也获得了VAD工艺。
顺便提一下,SpecTr an公司已在1999年末被美国朗讯购并。
OVD工艺的发展●从单喷灯沉积到多喷机同时沉积,沉积速率成倍提高。
●从一台设备一次沉积一根棒发展到一台设备同时沉积多根棒。
●从依次沉积芯、包层连续制成预制棒的“一步法”发展到“二步法”；即先用陶瓷棒或石墨棒为靶棒,只沉积芯材料(含少量包层)做出大直径芯棒,经去水烧结后,把该大直径芯棒拉细成多根小直径芯棒,再用这些小直径芯棒为靶棒来沉积包层,制成光纤预制棒,大大提高了生产率、降低了成本。
PCV D工艺的发展●与MCV D一样,当前的PCV D工艺也采用了大直径合成石英管代替天然水晶熔制的石英管做为衬底管。
●荷兰POF公司已开发了四代P V CD工艺,衬底管内直径从最初的16mm增大到60mm以年,沉积速率提高到2~3g/min,沉积长度1.2~1.5m。
●目前仍是用套管法制做成大预制棒,但一根套管就重达几公斤。
●原则上与MCV D一样,也可形成PCV D与外沉积工艺相结合的混合工艺,但迄今未见报道。
目前，各种技术路线都有生产厂家在采用，所生产的光纤都能够符合国际标准，在市场上也有一定的竞争力。
随着市场对光纤产品需求的多样性，就要求生产厂家生产不同性能的、在经济上具有竞争力的光纤产品满足这种多样化的需求。
现在市场上大量使用的普通G.652 单模光纤，对于长途干线则采用G.655 光纤，局域网则采用数据光纤，但并不是任何一种工艺均能最佳化生产所有的光纤品种。
就生产G.652 光纤而言，芯帮的外沉积技术（DV D、VAD）优于内沉积技术（MCV D、PCV D），外沉积技术主要优势在于：不用价格很贵的合成石英管，沉积速率、沉积层数不会受到衬低管直径的限制，特别有利于以高沉积速率制造大型预制棒。
此外，外沉积技术还能生产G.652 （C）低水峰光纤。
就生产G.655 光纤而言，芯帮的管内沉积技术（PCV D 工艺活MCV D 工艺）颇具优势，与DV D、VAD 相比的最大优点是：可精确控制径向折射率分布（RIP）。