光纤预制棒
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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。
光纤的生产工艺光纤是用纤维材料制作而成的导光装置,广泛应用于通信、医疗、航天、工业等领域。
其生产工艺主要包括光纤预制棒制备、光纤拉丝和光纤涂覆等步骤。
首先,光纤预制棒制备是光纤生产的第一步,也是最为关键的一步。
预制棒的制备过程主要包括材料准备、预臂棒成型、磨削和烧结等步骤。
首先,根据光纤的需要选择适当的材料,如石英玻璃、高纯度单晶体等。
然后,将材料研磨成粉末,加入适量的添加剂,并混合均匀。
接下来,将粉末放入预臂棒模具中,通过振荡、挤压等方法制成棒状。
最后,将预臂棒进行磨削和烧结处理,使其具有光学所需的优良性能。
其次,光纤拉丝是光纤生产的核心步骤。
拉丝过程主要包括预拉丝、细拉丝和定形三个阶段。
首先,将预制棒放入拉丝炉中进行预热。
然后,将预热后的预制棒通过轮子式拉丝机进行拉丝,拉出较细的光纤。
拉丝过程需要控制温度、速度和拉力等参数,以保证光纤的质量和尺寸。
在细拉丝阶段,通过不断减小拉丝孔口的尺寸,使光纤的直径得到进一步细化。
最后,在定形阶段,将拉出的细拉丝进行冷却和定型,使其稳定成型,并进行必要的切割和打磨等处理。
最后,光纤涂覆是为了保护光纤并改变其光学特性。
涂覆过程主要包括涂覆材料准备、涂覆罩和固化等步骤。
首先,根据需求选择适当的涂覆材料,如聚合物等。
然后,将涂覆材料加热融化,并通过涂覆罩涂覆在拉丝好的光纤表面。
涂覆罩的形状和尺寸应与光纤的直径相匹配。
最后,在涂覆好的光纤上进行固化处理,使涂层硬化成薄膜状,并保证其精确的位置和厚度。
总的来说,光纤的生产工艺是一个复杂且精密的过程,需要掌握多种技术和工艺流程。
通过光纤预制棒制备、光纤拉丝和光纤涂覆等步骤,可以得到质量优良的光纤产品,满足各种应用领域的需求。