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特种玻璃光纤和制备工艺技术1.光纤的分类与应用光纤即光导纤维，它是工作在光波波段的一种介质波导多为圆柱形，它把以光的形式出现的电磁波能量利用全反射原理约束在其界面内，使光沿光纤轴线的方向传播。
光纤有多种不同的分类方法，根据光纤的组成材料不同，可以分为石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤、晶体及液芯等特种光纤等。
其中，石英玻璃光纤的传输损耗最低已经广泛应用于光通信传输；多组分玻璃光纤材料损耗大，但其芯-皮折射率可在较大范围内调节有利于制备大数值孔径的光纤，且其稀土掺杂浓度大可以用于光纤激光器和放大器；塑料光纤虽然成本低，但损耗大、稳定性差难于应用。
按光纤的结构分，有：①单包层光纤，其基本结构是两层圆柱状介质，内层芯层的折射率大于外层包层，满足一定条件的光在界面处产生全反射被束缚在芯层传播；②双包层光纤，它是在稀土掺杂的单模光纤外面形成了一个大尺寸、大数值孔径的多模泵浦区，又称内包层，双包层光纤的出现大大提高了泵浦功率从而推动了大功率光纤激光器的发展；③光子晶体光纤，它是由周期性排列的毛细孔组成包层，芯层可以是玻璃也可以是空气孔形成的结构缺陷。
光子晶体光纤的导光机理与传统光纤不完全相同，它利用光子带隙结构使一定波长和传输常数范围内的光无法在横向扩展而穿透包层材料，从而达到沿轴向传播的目的。
此外，按折射率的分布光纤又分为阶跃型（SI）和渐变型（GI），所谓阶跃型光纤，是指在纤芯和包层内，折射率分布是均匀的，只有在包层与纤芯界面处，折射率的变化是阶跃的。
渐变型光纤，是指在光纤的轴心处，其折射率最大，而沿光纤横截面径向r 的增大而逐渐变小，到了纤芯与包层的交界处，降到与包层折射率相等的数值，而包层中的折射率分布是均匀的。
根据光纤中传输模式的数量，又可将光纤分为单模光纤和多模光纤两类。
传输模式是指光在光纤中传播时的电磁场分布形式，一种电磁场分布称为一个传输模式。
当光纤中只传输一种模式时，这种光纤被成为单模光纤。
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？。
玻璃焊料封接光纤工艺研究
1.环境准备：在操作玻璃焊料封接光纤前，需要准备好干燥、洁净的
操作环境，防止灰尘和杂质进入焊接区域。
2.玻璃预处理：将要焊接的玻璃表面进行清洁和打磨，以去除污垢和
毛刺。
然后用乙醇或其他溶剂擦拭表面，以提高焊接后的接合强度。
3.焊接炬的选择：根据不同的需求选择适合的焊接炬，通常使用激光
焊接、气体焊接、电弧焊接等。
4.焊接参数设置：根据焊接材料和要求设定合适的焊接参数，包括焊
接功率、加热时间和焊接速度等。
5.焊接过程：将焊接炬对准玻璃表面，焊接过程中保持稳定，避免晃动，直到焊接完成。
焊接结束后，慢慢降温，避免玻璃破裂。
6.质量检验：焊接完成后，进行断口检查、强度测试和光学检验，确
保焊接质量符合标准。
综上所述，玻璃焊料封接光纤的工艺需要细致的环境准备、玻璃预处理、焊接炬的选择、焊接参数设置、标准化的焊接过程和质量检验等步骤，以确保焊接质量和稳定性。
第45卷 第11期 2018年11月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.45 No.11Nov. 2018收稿日期：2018-10-09应用技术熊猫型保偏光纤用高掺硼应力预制棒制备工艺实验研究葛 欣，衣永青，沈一泽(中国电子科技集团公司第四十六研究所 天津300220)摘 要：介绍了用MCVD 工艺熊猫型保偏光纤用高掺硼应力预制棒的制作工艺过程。
通过分析高应力预制棒制作的技术难点，实施工艺改进制作出熊猫型保偏光纤用高掺硼应力预制棒，所制作的应力预制棒用于制备高双折射的熊猫型保偏光纤。
由于应力预制棒的折射率和应力区直径都显著提高，且芯部的三氧化二硼掺杂浓度也显著提高，有效防止了组装和加工过程中应力棒的炸裂问题，同时大幅提高了保偏光纤的偏振特性，偏振串音从之前的-23dB/km 提高到最低-28 dB/km 。
关键词：MCVD 保偏光纤 应力预制棒中图分类号：TN253 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2018)11-0054-02Research of High Boron Stress Perform for Panda -type PolarizationMaintaining Optical FibersGE Xin ，YI Yongqing ，SHEN Yize(The 46th Research Institute of Chinese Electronic Technology Group ，Tianjin 300220，China )Abstract ：The article describes the high boron stress perform process which is used in PM fiber ，and analyses the high boron stress perform manufacturer technology.Based on process modification ，we have already made the high boron stress performs.This kind of perform has already been used in PM fiber ，and effectively guards against the high stress perform cracking in combination process ，and the polarization crosstalk increases from -23 dB/km to -28 dB/km. Key words ：MCVD ；polarization maintaining optical fibers ；stress perform0 引 言保偏光纤是目前应用最广泛的特种光纤，保偏光纤按结构分为熊猫型保偏光纤、一字型保偏光纤等。
光纤预制棒的制备方法光纤预制棒制备方法光纤预制棒是光纤传输中必须用到的材料，是光纤传输的基石。
其组成是由纤芯、包层和保护层组成，这些层的制备至关重要。
本文将介绍光纤预制棒的制备方法，包括纤芯、包层、保护层的制备方法。
一、纤芯的制备方法1.化学气相沉积法这种制备方法是先将所需的原料蒸发在反应室内，然后让这些蒸发物与一定的气体反应生成所需的产品。
这种方法具有工艺简单，能掌控材料的纯度和厚度，可以实现产量的大规模化等优点。
具体步骤：(1)在石英极片上制备所需的模板，以保证纤芯的厚度和宽度能够满足要求。
(2)将所需原料在石英极片上进行蒸发，同时在反应室中加入适量的反应气体，如SiCl4、GeCl4等。
(3)将反应产物沉积在石英极片上，形成纤芯。
(4)通过烘干等方式去除残留的气体和液体，得到纤芯。
2.化学溶液法这种制备方法是将所需的原料溶解在溶液中，然后将溶液分别加入到石英极片的凹槽中，使其自然干燥形成纤芯。
具体步骤：(1)在石英极片上制备所需的凹槽，保证凹槽的大小和形状与模板相符。
(2)将原料溶解在溶液中，其中常用的溶液是氟化物水溶液、硝酸水溶液等。
(3)将溶液分别加入到凹槽中，待其自然干燥，得到纤芯。
二、包层的制备方法1.化学气相沉积法这种制备方法是先将所需的原料蒸发在反应室内，然后让这些蒸发物与一定的气体反应生成所需的产品。
与纤芯的制备方法相似，这种方法具有工艺简单，能掌控材料的纯度和厚度，可以实现产量的大规模化等优点。
具体步骤：(1)将纤芯置于反应室中。
(2)将所需原料在石英极片上进行蒸发，同时在反应室中加入适量的反应气体。
(3)将反应产物沉积在纤芯的表面，形成包层。
(4)通过烘干等方式去除残留的气体和液体，得到包层。
2.化学溶液法这种制备方法是将所需的原料溶解在溶液中，然后将溶液分别加入到石英极片的凹槽中，使其自然干燥形成包层。
具体步骤：(1)在石英极片上制备所需的凹槽，保证凹槽的大小和形状与模板相符。
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光纤预制棒的玻璃化工艺研究■ 马静（富通集团有限公司 浙江 富阳 311422）
本文主要针对目前光纤预制棒的外径波动和包芯比波动进行分析，通过大量的试验验证，改进目前的预制棒松散体玻璃化工艺，保证预制棒的外径均匀。In this paper, the outer diameter fluctuation of fiber preform and the fluctuation of clad-core ratio are analyzed，and a large number of experiments have been carried out to improve the present technology of perform soot sintering and ensure the uniform diameter of the preform.
光纤预制棒 外径 玻璃化Fiber perform; Outer diameter; Sintering
Doi:10.3969/j.issn.1673-5137.2018.05.006
摘 要Abstract关键词Key Words
一、引言光纤预制棒是制造石英系列光纤的核心原材料，制作光纤预制棒的工艺普遍采用气相沉积法进行松散体沉积，然后再通过烧结玻璃化过程将松散体烧结致密化，使之成为透明的光纤预制棒，目前常见的光纤预制棒玻璃化工艺一般采用硅钼棒炉和石墨炉作为玻璃化的加热源，不管采用哪种加热源进行光纤预制棒的玻璃化过程，松散体都是在石英炉芯管内完成的烧结致密化过程，由于玻璃化炉温的波动以及松散体的密度和收缩比不同，会在玻璃化过程时产生差异性，预制棒会被拉细，而导致预制棒外径波动过大而报废，或者预制棒尾部未被烧结玻璃化，有时还会存在由于过度拉细导致石英炉芯管报废（炉芯管有一定的高度，原本设计好的松散体长度和炉芯管高度相匹配，如果过度拉细，预制棒会过分下降直到碰到炉芯管底部而使其破损），造成产品和经济损失。目前，采用的改进工艺就是设定限位监控装置，即预制棒下降的位置有一个最低点，保证到达该限位点时，预制棒不再往下移动，从而保证炉芯管安全，但是此举并不能保证预制棒不被拉细，只是一种挽救炉芯管的保护措施而非预制棒玻璃化工艺改进措施，并不能解决由于拉细导致的产品报废或合格率下降问题。
二、目前存在的问题随着预制棒尺寸越做越大，对光纤预制棒玻璃化炉的要求也越来越高，目前石墨加热源的玻璃化炉较为普遍，由于石墨加热的玻璃化炉温区宽，炉温更稳定，我司应用的石墨炉占据80%以上。光纤预制棒玻璃化过程，首先确认引杆的状态是否良好，有无刮伤或裂纹，然后通过电机控制玻璃夹具，装载好预制棒松散体，检查晃动，再次控制电机将预制棒小心的送入玻璃化炉内，此时玻璃化炉体的温度在1100℃左右，启动玻璃化配方程序，选择合适的气体流量和玻璃化炉温，然后按照既定程序进行玻璃化，结束后，炉内开始降温，降到700℃以下时，将夹具上升至可以取出预制棒的高度，待预制棒充分冷却后取出预制棒。目前预制棒玻璃化过程采用配方调用方式进行玻璃化，即在松散体送入玻璃化之前选定玻璃化配方，按照一定的玻璃化下降速度，气体流量，炉体温度进行玻璃化，烧结过程不做任何工艺调整和修改，待玻璃化时间结束，系统自动切断惰性气体吹扫，开始降温，冷却到一定温度后将预制棒从炉体中取出，这时候经过测量或肉眼观察会发现预制棒被拉细或未被玻璃化透，且没有补救措施，预制棒就会部分报废或者全长报废。
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三、玻璃化工艺改进本文设计一种可以在线监控玻璃化过程的方案，根据松散体的情况对玻璃化过程进行预估，按照设定的程序提前对预制棒进行玻璃化修正，简单来说对于有可能拉细的位置，提高玻璃化下降速度，对于有可能收缩的部位，降低玻璃化下降速度。关键在于如何判断哪些位置会拉细，哪些位置会收缩。图1是OVD沉积完的预制棒松散体状态，图2 是正在进行玻璃化的预制棒状态，由图2可以看出经过石墨炉的高温加热区，松散体会收缩烧结为透明的玻璃状态，如图2。最理想的状态就是OVD沉积的松散体密度均匀，外径均匀，经过玻璃化收缩后成为均匀的预制棒，然而由于松散体沉积的密度和外径均不均匀，在玻璃化过程中会存在过度拉细或收缩的现象导致预制棒报废，头部未玻璃化透等问题出现，过度拉细会导致预制棒外径超标，过度收缩也会导致预制棒外径和芯包比超标，造成预制棒报废和合格率下降。目前松散体沉积采用多喷灯的外部气相沉积法沉积（简称OVD），由于每台设备的内部送风，排风不同而导致各机台内部风场不同，多喷灯沉积的效率以及松散体密度也不尽相同，因此想要找到松散体沉积的规律并进行对应的玻璃化方案是比较难的，必须各机台经验数据分开统计，并查找规律。首先选定某一沉积机台的松散体沉积与玻璃化后的情况，通过对比沉积前芯径与玻璃化后芯径确定预制棒的拉细或者收缩情况，排除不正常的芯径数据，找到预制棒松散体的收缩比经验公式，然后在预制棒过度拉细或收缩的位置单独进行玻璃化修正。
图1：预制棒松散体
图2：正在进行玻璃化的预制棒本文的玻璃化工艺，是以沉积状态为基础进行的玻璃化工艺，首先OVD沉积后进行预制棒松散体外径扫描，如图3，然后进行玻璃化后的外径进行扫描，如图4，得出每个部位的收缩比，形成收缩曲线图：
图3：预制棒松散体 图4：玻璃化后预制棒以某一沉积机台和玻璃化炉为基准，进行大量的数据统计，得出预制棒松散体外径的收缩比经验公式，按照预制棒玻璃化先后的顺序，即（0～300mm）尾部先玻璃化，头部（1600～1900mm）后玻璃化，各位置的收缩比实例如表1所示，尾部存在拉细，头部存在收缩现象，图5是松散体外径分布，图6是预制棒外径分布，图7是松散体收缩比分布图。表1：预制棒芯径以及外径情况
位置收缩比沉积前芯棒外径玻璃化后芯棒外径芯径变化情况预制棒外径松散体外径0～10053.80%87.60.4118.1255.63100～20053.65%87.70.3117.8254.15200～30053.75%7.97.50.4118.1255.35300～40053.35%87.90.1119.4255.95400～50053.42%7.97.80.1120.2258.05500～60053.45%87.90.1120.2258.22PAGE068
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图5：松散体外径分布图 图6：预制棒外径分布图 图7：松散体收缩比
将沉积完的松散体外径扫描并与经验收缩比计算之后得出预估的预制棒外径，同时在头尾部分不按照设定程序进行，以单独的玻璃化程序运行，0～300mm加快玻璃化速度防止过度拉细，1600～1900mm放慢玻璃化速度防止过度收缩，不同的机台，得到的预制棒松散体收缩比不同，这是由于沉积机台的差异性导致的，有些机台松散体密度稍大，有些机台松散体密度稍低，玻璃化时收缩的情况也不同，通过大量的试验数据得出的松散体玻璃化收缩比可以为以后玻璃化提供很大参考意义，并可提前做出玻璃化工艺调整，保证玻璃化过程不被拉细或收缩，既能提高预制棒外径均匀性，又能避免拉细导致的预制棒报废，具体实现程序如图8。
图8：玻璃化工艺流程以某一机台为例，各取50组数据进行对比，外径波动以及D3/D1的波动情况见图9和图10。
图9：外径波动对比图
600～70053.46%7.98-0.1121.1260.21700～80053.44%7.98-0.1119.8257.30800～90053.45%87.80.2119.4256.50900～100053.38%7.97.90119.8256.971000～110053.35%7.97.80.1119.2255.521100～120053.52%7.87.70.1120.3258.821200～130053.55%7.97.80.1119.8257.911300～140053.44%7.87.9-0.1120.1257.951400～150053.40%7.87.80120.4258.371500～160053.15%7.98-0.1120.4256.991600～170053.10%7.98.2-0.3121.1258.211700～180053.07%7.98.2-0.3122.1260.17PAGE069
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图10：D3/D1波动对比图由图9和图10可以看出，经过玻璃化工艺改进，预制棒的外径波动和D3/D1波动大大降低，预制棒的合格率也有明显的提高，采用新的玻璃化工艺不仅可以修正预制棒的外径均匀性，更能有效降低废品率。
四、结论经过大量的试验验证，发现该玻璃化工艺对于纠正预制棒被拉细的问题有较大的改进，对于预制棒的玻璃化收缩情况可以提前判断，大大改进了预制棒的外径均匀性和包芯比均匀性，而且预制棒被拉细或未玻璃化透的现象也明显改观，是非常有效的玻璃化工艺改进。
作者简介马静（1988-），山东临沂人，2012年毕业于哈尔滨理工大学应用化学专业，获工学硕士学位，同年进入富通集团有限公司工作，现任富通集团有限公司研发工程师，主要从事特种光纤产品研发和项目开发工作。
