本發(fā)明涉及光纖傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖預(yù)制棒及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)際通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及3g和無源光網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信系統(tǒng)對(duì)光纖帶寬的需求呈現(xiàn)出飛快的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在長(zhǎng)距離、大容量、高速率傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)中，通常需要用到光纖放大器技術(shù)以及波分復(fù)用技術(shù)，尤其在主干網(wǎng)和海底通信中，對(duì)光纖的無中繼傳輸距離和傳輸容量有著更高的要求。然而，傳輸容量和距離的增長(zhǎng)需要更高的入纖功率和更低的光纖損耗來滿足可分辨的信噪比需求。而隨著光纖傳輸距離的日漸增長(zhǎng)，特別是海底傳輸?shù)那闆r下，減少中繼站的數(shù)量顯得格外重要。

公開號(hào)cn104203850a《光纖的制造方法》，提供了摻堿金屬光纖的制造方法，在設(shè)計(jì)中采用管內(nèi)堿金屬摻雜的方法，這種方法摻雜速度慢，規(guī)?；蟪杀据^高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種光纖預(yù)制棒及其制備方法。

本發(fā)明提出的一種光纖預(yù)制棒，包括松散體，所述松散體包括涂覆層、外包層和芯層，所述芯層的外表面包裹有外包層，且外包層的外壁上粘合有涂覆層，所述松散體穿插在石墨套筒內(nèi)，且石墨套筒設(shè)置在套管的內(nèi)腔中，所述石墨套筒的內(nèi)腔底端放置有堿金屬，所述套管的外側(cè)下端設(shè)置有加熱爐。

優(yōu)選地，所述芯層為純硅芯棒，芯層由vad工藝制備。

優(yōu)選地，所述外包層以c2f6或sif6作為摻氟原料，在摻氟管內(nèi)壁氣相反應(yīng)沉積摻氟石英層。

優(yōu)選地，所述堿金屬為na、k。

優(yōu)選地，所述堿金屬含量為2000ppm。

優(yōu)選地，所述芯層相對(duì)折射率差δ1≈0％，芯層半徑r1為5～7um。

優(yōu)選地，所述外包層采用sicl4作為si02原料。

一種光纖預(yù)制棒的制備方法，具體包括以下步驟：

s1：沉積松散體，芯層、外包層和涂覆層采用vad法制造，制得松散體后燒結(jié)延伸；

s2：芯棒脫水，在芯棒松散體制備完成后，通入氯氣脫水；

s3：堿金屬摻雜芯棒，(1)在芯棒脫水完成后，放入石墨筒中，且堿金屬(na、

k)均勻地放置在整個(gè)石墨套筒內(nèi)腔底部，(2)啟動(dòng)加熱爐，堿金屬鹽加熱超過700℃，飽和蒸氣壓高于0.2kpa，其中，升溫速度為5℃/min-20℃/min，維持3-4小時(shí)，(3)當(dāng)爐內(nèi)溫度升高至1000-1200℃，維持1-2小時(shí)，(4)爐內(nèi)降溫至室溫，降溫速度10℃/min，室溫下冷卻2-3小時(shí)，(5)最后通入氦氣、氬氣等保護(hù)氣體，同時(shí)升溫至1500-2000℃，燒結(jié)4-5小時(shí)；

s4：芯棒燒結(jié)，溫場(chǎng)控制為600-900℃，溫度上升后芯棒勻速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)松散體暴露在堿金屬蒸汽中12-36小時(shí)后取出，燒結(jié)后得到摻雜均勻的芯棒再延伸；

s5：包覆套管融縮，芯棒外匹配摻氟套管，塌縮延伸后制得芯棒，再次增加包層套管二次延伸拉絲，制備光纖預(yù)制棒；

s6：預(yù)制棒檢測(cè)，利用pk2200對(duì)光纖光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)，并測(cè)試光纖在1550nm和1625nm波長(zhǎng)不同彎曲半徑下的附加損耗，利用otdr對(duì)光纖衰減進(jìn)行測(cè)量，再利用nr9200對(duì)光纖折射率剖面進(jìn)行測(cè)試。

本發(fā)明中的有益效果：：1、本發(fā)明芯層由vad工藝制備，摻雜堿金屬后在套管中融縮后制得光棒后拉絲，生產(chǎn)工藝以及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，非常適用于規(guī)?；a(chǎn)。

2、本發(fā)明的vad制備此類芯棒時(shí)，為匹配包層粘度，芯層為純硅芯棒，包層以c2f6或sif6作為摻氟原料，在摻氟管內(nèi)壁氣相反應(yīng)沉積摻氟石英層，逐層形成包層，使其折射率達(dá)到所需目標(biāo)值，又摻入微量堿金屬元素，使得芯層黏度降低，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加松弛。

3、本發(fā)明中融縮的套管使用深摻氟低折射率石英基管，能降低oh-滲入到芯層，大大降低光纖的水峰。

4、本發(fā)明能夠?qū)⒐饫w傳輸中衰減這一指標(biāo)達(dá)到盡可能的優(yōu)化，這對(duì)于長(zhǎng)距離低衰減的高速傳輸具有極其重要的意義，不但能夠節(jié)省光纖通信系統(tǒng)的敷設(shè)成本，也降低了敷設(shè)工程中對(duì)通信系統(tǒng)性能造成的不良影響，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的松散體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的工藝流程圖。

圖中：1-松散體、11-涂覆層、12-外包層、13-芯層、2-石墨套筒、3-堿金屬、4-加熱爐、5-套管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

如圖1-3，實(shí)施例1

一種光纖預(yù)制棒，包括松散體，所述松散體包括涂覆層、外包層和芯層，所述芯層的外表面包裹有外包層，且外包層的外壁上粘合有涂覆層，所述松散體穿插在石墨套筒內(nèi)，且石墨套筒設(shè)置在套管的內(nèi)腔中，所述石墨套筒的內(nèi)腔底端放置有堿金屬，所述套管的外側(cè)下端設(shè)置有加熱爐。

所述芯層為純硅芯棒，芯層由vad工藝制備，所述外包層以c2f6或sif6作為摻氟原料，在摻氟管內(nèi)壁氣相反應(yīng)沉積摻氟石英層，所述堿金屬為na、k，所述堿金屬離子含量為2000ppm，所述芯層相對(duì)折射率差δ1≈0％，纖芯層半徑r1為5um，所述外包層采用sicl4作為sio2原料。

一種光纖預(yù)制棒的制備方法，具體包括以下步驟：

s1：沉積松散體，芯層、外包層和涂覆層采用vad法制造，制得松散體后燒結(jié)延伸；

s2：芯棒脫水，在芯棒松散體制備完成后，通入氯氣脫水；

s3：堿金屬摻雜芯棒，(1)在芯棒脫水完成后，放入石墨筒中，且堿金屬(na、k)均勻地放置在整個(gè)石墨套筒內(nèi)腔底部，(2)啟動(dòng)加熱爐，堿金屬鹽加熱超過700℃，飽和蒸氣壓高于0.2kpa，其中，升溫速度為5℃/min，維持3小時(shí)，(3)當(dāng)爐內(nèi)溫度升高至1000℃，維持1小時(shí)，(4)爐內(nèi)降溫至室溫，降溫速度10℃/min，室溫下冷卻2小時(shí)，(5)最后通入氦氣、氬氣等保護(hù)氣體，同時(shí)升溫至1500℃，燒結(jié)4小時(shí)；

s4：芯棒燒結(jié)，溫場(chǎng)控制為600℃，溫度上升后芯棒勻速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)松散體暴露在堿金屬蒸汽中12小時(shí)后取出，燒結(jié)后得到摻雜均勻的芯棒再延伸；

s5：包覆套管融縮，芯棒外匹配摻氟套管，塌縮延伸后制得芯棒，再次增加包層套管二次延伸拉絲，制備光纖預(yù)制棒；

s6：預(yù)制棒檢測(cè)，利用pk2200對(duì)光纖光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)，并測(cè)試光纖在1550nm和1625nm波長(zhǎng)不同彎曲半徑下的附加損耗，利用otdr對(duì)光纖衰減進(jìn)行測(cè)量，再利用nr9200對(duì)光纖折射率剖面進(jìn)行測(cè)試。

實(shí)施例2

一種光纖預(yù)制棒，包括松散體，所述松散體包括涂覆層、外包層和芯層，所述芯層的外表面包裹有外包層，且外包層的外壁上粘合有涂覆層，所述松散體穿插在石墨套筒內(nèi)，且石墨套筒設(shè)置在套管的內(nèi)腔中，所述石墨套筒的內(nèi)腔底端放置有堿金屬，所述套管的外側(cè)下端設(shè)置有加熱爐。

方法步驟同實(shí)施例1，不同的工藝參數(shù)在于：

堿金屬含量為2000ppm。

芯層半徑r1為7um。

升溫速度為20℃/min，維持4小時(shí)，爐內(nèi)溫度升高至1200℃，維持2小時(shí)，室溫下冷卻3小時(shí)，再升溫至2000℃，燒結(jié)5小時(shí)。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為900℃，暴露在堿金屬蒸汽中36小時(shí)。

實(shí)施例3

一種光纖預(yù)制棒，包括松散體，所述松散體包括涂覆層、外包層和芯層，所述芯層的外表面包裹有外包層，且外包層的外壁上粘合有涂覆層，所述松散體穿插在石墨套筒內(nèi)，且石墨套筒設(shè)置在套管的內(nèi)腔中，所述石墨套筒的內(nèi)腔底端放置有堿金屬，所述套管的外側(cè)下端設(shè)置有加熱爐。

方法步驟同實(shí)施例1，不同的工藝參數(shù)在于：

堿金屬含量為2000ppm。

芯層半徑r1為6um。

升溫速度為15℃/min，維持3.5小時(shí)，爐內(nèi)溫度升高至1100℃，維持1.5小時(shí)，室溫下冷卻2.5小時(shí)，再升溫至1800℃，燒結(jié)4.5小時(shí)。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為800℃，暴露在堿金屬蒸汽中24小時(shí)。

實(shí)施例4

一種光纖預(yù)制棒，包括松散體，所述松散體包括涂覆層、外包層和芯層，所述芯層的外表面包裹有外包層，且外包層的外壁上粘合有涂覆層，所述松散體穿插在石墨套筒內(nèi)，且石墨套筒設(shè)置在套管的內(nèi)腔中，所述石墨套筒的內(nèi)腔底端放置有堿金屬，所述套管的外側(cè)下端設(shè)置有加熱爐。

方法步驟同實(shí)施例1，不同的工藝參數(shù)在于：

堿金屬含量為2000ppm。

芯層半徑r1為5.5um。

升溫速度為10℃/min，維持4小時(shí)，爐內(nèi)溫度升高至1100℃，維持2小時(shí)，室溫下冷卻3小時(shí)，再升溫至1700℃，燒結(jié)4小時(shí)。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為700℃，暴露在堿金屬蒸汽中30小時(shí)。

實(shí)施例5

一種光纖預(yù)制棒，包括松散體，所述松散體包括涂覆層、外包層和芯層，所述芯層的外表面包裹有外包層，且外包層的外壁上粘合有涂覆層，所述松散體穿插在石墨套筒內(nèi)，且石墨套筒設(shè)置在套管的內(nèi)腔中，所述石墨套筒的內(nèi)腔底端放置有堿金屬，所述套管的外側(cè)下端設(shè)置有加熱爐。

方法步驟同實(shí)施例1，不同的工藝參數(shù)在于：

堿金屬含量為2000ppm。

芯層半徑r1為7um。

升溫速度為20℃/min，維持3小時(shí)，爐內(nèi)溫度升高至1200℃，維持1小時(shí)，室溫下冷卻3小時(shí)，再升溫至2000℃，燒結(jié)4小時(shí)。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為650℃，暴露在堿金屬蒸汽中18小時(shí)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。