第五章 光纤的材料与制造、光纤的分类、光缆—1.ppt

表5.3 各种化学汽相沉积工艺所占市场份额（％ )的变化（1980—2000年） 年份 1980 1985 1990 1995 2000 MCVD 76 56 44 40 34 PCVD ＜1 1 2 2 4 OVD 8 28 34 36 36 VAD 15 15 20 22 26 （2）外包技术——在芯棒上附加外包层 制造光纤预制棒的第二步，即在芯棒上附加外包层，制成最终的光纤预制棒。随着全球光纤通信业务的迅速发展，以及大幅度降低光纤制造成本的迫切需求，解决制造大预制棒的高效、低成本外包关键技术成为重要而迫切的问题。 近20多年来先后发展起来的外包技术有如下四种： ①套管法。即将由化学气相沉积法制成的芯棒置入用作光纤外包层的高纯石英管内制造大预制棒的方法； ②SOOT法。SOOT法在国外文献中常以“SOOT process”或“SOOT technique”即粉尘法，来泛指OVD、VAD等方法的火焰水解外沉积工艺在芯棒上的外包技术； ③等离子喷涂法（Plasma Spray)。是指用高频等离子焰将石英粉末熔制于芯棒上制成大预制棒的技术，由阿尔卡特发明并应用； ④溶胶-凝胶法(Sol-gel process)。由美国朗讯公司发明，是指由玻璃组成元素的有机化合物溶胶，经水解成凝胶，再脱水烧结成玻璃的方法。溶胶-凝胶法用作外包技术，包括两种技术途径：一种是，先用溶胶-凝胶法制成合成石英管作为套管，再用套管法制成大预制棒；另一种是，先用溶胶-凝胶法制成合成石英粉末，再用高频等离子焰将合成石英粉末熔制于芯棒上制成大预制棒。从本质上说，这种方法应属于SOOT法或等离子喷涂法。 比较分析外包技术的发展趋势可以看出，从1980-2000年的20年间，20世纪80年代初国际上开始用套管法制作大预制棒，对于MCVD和PCVD芯棒，这是采用最普遍的外包方法。同时，VAD工艺也采用了套管法，开始了 SMF的商业化生产。这标志着预制棒制造工艺向“两步法”的转变；稍后，康宁公司将SOOT外包技术用于工业化生产。接着，用VAD生产光纤的厂家也用SOOT外包技术代替了套管法。在整个20世纪80年 代，套管法的份额逐年下降；20世纪90年代，阿尔卡特用等离子喷涂技术取代了套管法；朗讯公司开发了溶胶-凝胶外包技术，几乎所有用VAD、OVD制造光纤芯棒的生产厂家都用了SOOT外包技术。 这些都使套管法的份额继续下降。套管法份额下降的根本原因在于，合成石英管的价格高，且制造大预制棒的套管困难。根据统计，2000年采用SOOT法外包工艺技术的比例已达到62%，特别对采用OVD和VAD制棒技术的厂家十分方便；套管法所占的份额约为28%。 综上所述，可以用图5.9来全面概括两步法的光纤预制棒制造工艺的技术特征。但不同生产厂家所选择的具体工艺技术路线将随具体情况与条件的不同而不同。 例如，江苏普天法尔胜光通信有限公司的全火焰水解法光纤预制棒制造技术即是首先采用MCVD法沉积光棒芯层，然后采用OVD法（即SOOT法火焰水解外部气相沉积工艺）进行光棒外包层的沉积，最后经过烧结制成光纤预制棒，该工艺为国内首创，达到国际先进水平。采用该工艺生产的光棒， 具有精确的折射率分布和优良的尺寸参数，可拉制出400?500km长度的低损耗、无水峰、高强度优质光纤。该厂生产单模光纤的光纤预制棒其主要参数如表5.4所示。 技术参数 折射率差D/% 截止波长lc/nm 芯/包同心度误差/nm 包层不圆度/% 预制棒长度/mm 预制棒直径/mm 典型值 0.051 1150~1330 ≤0.3 ≤1 800/1500/2000 85/120/150 表5.4 单模光纤预制棒部分技术参数典型值 3. 拉丝、涂覆与套塑 拉丝是将预制棒拉制成符合标准要求光纤的工艺；涂覆与套塑则是对光纤丝进行结构保护的工艺，以保证光纤应有的机械强度与性能。 （1）拉丝 利用光纤预制棒拉制石英光纤的基本设备与工艺过程如图5. 10所示。 位于拉丝塔顶垂直放置的光纤预制棒，由送料机构以一定的速度（v送）均匀地送往加热拉伸炉中（拉丝塔熔炉）加热，预制棒下端受热软化（温度在1900℃?2200℃ ），借助于重力下垂变细而成为光纤丝。 图5.10 利用预制棒拉制石英光纤 在拉丝机正常运转后，要利用光纤直径监控设备（激光测径仪）动态地实时测出光纤外径，并将数据信号送给电子控制装置，与设定要求的标准尺寸进行比较，发出控制指令，实时调节卷绕鼓的收丝牵引速度v收与预制棒的馈送速度v送，以保持光纤外径恒定地符合要求。收丝速度v收与预制棒馈送速度v送之间的关系由下式决定： 式中，D和d分别为预制棒与光纤的外径。质量好的拉丝设备可控制光纤外径的波动在±0.5 mm以内，拉丝速度(v收)一