超大尺寸超低水峰光纤预制棒的研制

摘要

光纤预制棒是光纤光缆的关键原材料，长期以来预制棒制造技术被国外公司所垄断，导致我国光纤预制棒严重依赖进口（进口比例占90％），阻碍了我国光通信网络的发展。随着我国光通信网络网络规模的不断扩大，对预制棒的需求日益剧增，开发高质量预制棒已成为光通信领域的重要课题。然而，预制棒的生产技术及工艺要求很高，资金投入量大，使国内许多光纤预制棒制备新技术还未能完全实现产业化应用，制约着我国光纤预制棒的发展。
　　本课题在综合论述了当前国内外光纤预制棒及其制备技术现状的基础上，提出采用VAD+OVD法全合成光纤预制棒的技术路线，通过SiCl4蒸发系统及沉积喷灯结构及相关工艺参数、氘气烧结工艺和负压烧结工艺、在线把棒退火等关键技术优化及开发，开发出新一代超大尺寸超低水峰光纤预制棒，实现了光纤预制棒的产业化生产，技术处于国内领先地位，产品可完全替代进口。主要成果如下:
　　(1)采用VAD+OVD法全合成新一代超大尺寸超低水峰光纤预制棒，直径达到150mm～200mm，改造SiCl4蒸发系统及沉积喷灯结构及相关工艺参数，实现SiO2粉末的沉积速率由原来的40g/min提高到100g/min，单台设备的年产能提高100％;单根棒拉纤长度达到3000km以上，后续拉丝时设备利用率较(ψ)80mm预制棒高15％，一定程度上节约水、电、气，降低拉丝成本约5％。
　　(2)开发出氘气烧结工艺和负压烧结工艺，消除预制棒内部不饱和的Si-O键，去除预制棒内部羟基(-OH)，降(低)1383nm衰减值至0.27dB/km(目前常规G.652.D光纤的水峰衰减系数为0.3dB/km);工艺状况达到国际先进水平，满足现代光纤通信发展新要求，完全替代进口。
　　(3)通过增加沉积把棒直径及增加辅助喷灯进行在线把棒退火，大幅降低把棒断裂几率，提高了成品率;通过增加火焰水解温度，可提高粉末棒的密度，降低了粉末棒开裂几率，成品率达到96％以上。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1．光纤预制棒行业现状

1．1．1．光纤预制棒简述

1．1．2．光纤预制棒制造工艺

1．1．3．预制棒的发展趋势

1．2．光纤预制棒市场分析及前景展望

1．3．立题依据

1．4．课题内容及创新点

第二章 大直径高倍率芯棒的开发与制备

2．1．前言

2．1．1．传统VAD工艺流程

2．1．2．传统工艺说明

2．1．3．课题背景与目的

2．2．技术方案

2．2．1．优化气流稳定性

2．2．2．喷灯流量、角度、数量优化

2．3．试制过程

2．3．1．气流稳定性试验

2．3．2．核心参数优化试验(流量、角度)

2．4．试验结果与分析

2．5．本章小结

第三章 新型烧结工艺摸索

3．1．前言

3．2．新型烧结方案

3．3．实施过程

3．3．1．新型烧结工艺流程

3．3．2．具体试验过程

3．3．3．氦气纯度对预制棒水峰的影响

3．4．试验结果分析

3．5．本章小结

第四章 大尺寸水平OVD工艺优化

4．1．前言

4．2．试验方案

4．3．制备过程

4．3．1．机械结构优化

4．3．2．把棒在线退火工艺

4．3．3．大尺寸粉末棒开裂问题探索

4．4．试验结果与小结

4．5．本章小结

第五章 大尺寸预制棒沉积速率优化

5．1．前言

5．2．解决方案与制备方法

5．2．1．SiCl4蒸发量探索

5．2．2．喷灯结构优化

5．2．3．排气系统改进

5．3．试验结果分析

5．4．本章小结

第六章 大尺寸预制棒测试

6．1．前言

6．2．技术方案

6．3．实施过程

6．3．1．制备大直径光纤预制棒

6．3．2．加热成形

6．3．3．取样测试

6．3．4．光纤拉制

6．3．5．引用标准

6．3．6．测试结果

6．4．结果讨论与分析

6．5．本章小结

第七章 全文总结

参考文献

致谢

个人简历

攻取学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果