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制棒及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著國際通信業(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)對光纖帶寬的需求呈現(xiàn)出飛快的增長趨勢。在長距離、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)以及波分復用技術(shù)，尤其在主干網(wǎng)和海底通信中，對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，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)模化后成本較高。

技術(shù)實現(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制棒及其制備方法。

本發(fā)明提出的一種光纖預制棒，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)均勻地放置在整個石墨套筒內(nèi)腔底部，(2)啟動加熱爐，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，(3)當爐內(nèi)溫度升高至1000-1200℃，維持1-2小時，(4)爐內(nèi)降溫至室溫，降溫速度10℃/min，室溫下冷卻2-3小時，(5)最后通入氦氣、氬氣等保護氣體，同時升溫至1500-2000℃，燒結(jié)4-5小時；

s4：芯棒燒結(jié)，溫場控制為600-900℃，溫度上升后芯棒勻速旋轉(zhuǎn)，當松散體暴露在堿金屬蒸汽中12-36小時后取出，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，制備光纖預制棒；

s6：預制棒檢測，利用pk2200對光纖光學參數(shù)進行測試確認，并測試光纖在1550nm和1625nm波長不同彎曲半徑下的附加損耗，利用otdr對光纖衰減進行測量，再利用nr9200對光纖折射率剖面進行測試。

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)工藝以及波導結(jié)構(gòu)簡單，非常適用于規(guī)?；a(chǎn)。

2、本發(fā)明的vad制備此類芯棒時，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，使其折射率達到所需目標值，又摻入微量堿金屬元素，使得芯層黏度降低，整個網(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達到盡可能的優(yōu)化，這對于長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)工程中對通信系統(tǒng)性能造成的不良影響，具有重要的應(yīng)用價值。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(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。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步解說。

如圖1-3，實施例1

一種光纖預制棒，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)均勻地放置在整個石墨套筒內(nèi)腔底部，(2)啟動加熱爐，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，(3)當爐內(nèi)溫度升高至1000℃，維持1小時，(4)爐內(nèi)降溫至室溫，降溫速度10℃/min，室溫下冷卻2小時，(5)最后通入氦氣、氬氣等保護氣體，同時升溫至1500℃，燒結(jié)4小時；

s4：芯棒燒結(jié)，溫場控制為600℃，溫度上升后芯棒勻速旋轉(zhuǎn)，當松散體暴露在堿金屬蒸汽中12小時后取出，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，制備光纖預制棒；

s6：預制棒檢測，利用pk2200對光纖光學參數(shù)進行測試確認，并測試光纖在1550nm和1625nm波長不同彎曲半徑下的附加損耗，利用otdr對光纖衰減進行測量，再利用nr9200對光纖折射率剖面進行測試。

實施例2

一種光纖預制棒，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，爐內(nèi)溫度升高至1200℃，維持2小時，室溫下冷卻3小時，再升溫至2000℃，燒結(jié)5小時。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為900℃，暴露在堿金屬蒸汽中36小時。

實施例3

一種光纖預制棒，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，爐內(nèi)溫度升高至1100℃，維持1.5小時，室溫下冷卻2.5小時，再升溫至1800℃，燒結(jié)4.5小時。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為800℃，暴露在堿金屬蒸汽中24小時。

實施例4

一種光纖預制棒，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，爐內(nèi)溫度升高至1100℃，維持2小時，室溫下冷卻3小時，再升溫至1700℃，燒結(jié)4小時。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為700℃，暴露在堿金屬蒸汽中30小時。

實施例5

一種光纖預制棒，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，爐內(nèi)溫度升高至1200℃，維持1小時，室溫下冷卻3小時，再升溫至2000℃，燒結(jié)4小時。

芯棒燒結(jié)后溫度控制為650℃，暴露在堿金屬蒸汽中18小時。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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)明的保護范圍之內(nèi)。