光纖預(yù)制棒概述

光纖預(yù)制棒是制造石英系列光纖的核心原材料。簡(jiǎn)單地說(shuō)，用于拉光纖(絲)的玻璃特種預(yù)制大棒。

人們?cè)谥圃旃饫w時(shí)先要制做出光纖預(yù)制棒，光棒的制作有多種方法，常用的制作工藝是氣相氧化法。在氣相氧化法中，高純度金屬鹵化物的蒸汽和氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成一些氧化物微粒，這些氧化物微粒會(huì)沉積在玻璃或者石英體的表面上(或管狀體的內(nèi)壁)，然后通過(guò)燒結(jié)形成透明的玻璃棒(如果是管狀，還要進(jìn)行收縮使其成為棒狀)，這樣光棒就做成啦。此時(shí)光棒已經(jīng)具備了光纖的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)拉絲機(jī)拉出來(lái)的裸纖就包括了纖芯和包層。有些光纖品種為了保護(hù)裸玻璃光纖，使其不受光和水汽 等外部物質(zhì)的污染，在光纖拉成的同時(shí)，就給它涂上彈性涂料(被覆層)。光纖由纖芯、包層和被覆層組成，導(dǎo)光的部分是處于軸線上的實(shí)心纖芯，包層的作用是提供一個(gè)圓柱形的界面，以便把光線束縛在纖芯之中。被覆層是一種彈性耐磨的塑料材料，它增強(qiáng)了光纖的強(qiáng)度和柔軟性。

在光纖預(yù)制棒完成后，就進(jìn)入到光纖拉絲的過(guò)程。其作法是在無(wú)塵室中將光纖預(yù)制棒固定在拉絲機(jī)頂端，并逐漸加熱至2000攝氏度。光纖預(yù)制棒受熱后便逐漸融化并在底部累積液體，待其自然垂下，就形成光纖，這有點(diǎn)兒像我們吃拔絲山藥時(shí)拉出糖絲的情景。這里的關(guān)鍵在于均勻加熱、拉制速度的控制等。拉制技術(shù)無(wú)誤時(shí)，拉出的光纖結(jié)構(gòu)會(huì)與光纖預(yù)制棒的結(jié)構(gòu)相同(只不過(guò)是縮小了很多)。涂覆材料也在拉絲機(jī)上及時(shí)涂敷，以保護(hù)光纖免受潮氣、磨損的傷害。有的涂覆材料是通過(guò)自然冷卻附在光纖上，有的是用某種光線(紫外線)照射光纖使涂覆材料固化。拉絲的過(guò)程中，光纖直徑的測(cè)量及控制非常重要。光纖的直徑和結(jié)構(gòu)等質(zhì)量參數(shù)多與拉制速度有關(guān)，自動(dòng)化的測(cè)量監(jiān)控會(huì)隨時(shí)調(diào)節(jié)拉絲的速度。

國(guó)際上生產(chǎn)石英光纖預(yù)制棒的方法有十多種，其中普遍使用，并能制作出優(yōu)質(zhì)光纖的制棒方法主要有以下四種:

---改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD:Modified Chemical Vapour DepositiON)

---軸向汽相沉積法(VAD:Vapour phase Axial Deposition)

---棒外化學(xué)汽相沉積法(OVD:Outside Chemical Vapour Deposition)

---(微波)等離子體激活化學(xué)汽相沉積法(PCVD:Plasma activated Chemical Vapour Deposition )

按照傳統(tǒng)的命名方法，當(dāng)前光纖技術(shù)市場(chǎng)上四種工藝共存，即OVD、VAD、MCVD、PCVD。然而，僅用上述工藝名稱(chēng)簡(jiǎn)單地表示當(dāng)前的生產(chǎn)工藝已經(jīng)是很不全面了。當(dāng)前商業(yè)生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的汽相沉積工藝都已經(jīng)發(fā)展為"兩步法"(Two-step Processes)。其中，OVD、MCVD等工藝名稱(chēng)僅僅表示生產(chǎn)預(yù)制棒的第1步，即生產(chǎn)芯棒(Core-rod/Primary Preform/Initial Preform)所用的工藝。

在生產(chǎn)芯棒時(shí)，不僅要制造芯也必需制造部分包層，這是為了確保光纖的光學(xué)質(zhì)量，隨后，可以把芯棒拉細(xì)成很多小芯棒，也可以不拉細(xì)，這取決于芯棒的大小。第二步，在芯棒上附加外包層(俗稱(chēng)外包技術(shù)或Overcladding)，制成預(yù)制棒，拉絲之前，可以把預(yù)制棒拉細(xì)也可以不拉細(xì)，這取決于預(yù)制棒和拉絲爐的大小。

所以，所謂"兩步法"并不局限于兩步，光纖預(yù)制棒的光學(xué)特性主要取決于芯棒制造技術(shù);光纖預(yù)制棒的成本主要取決于外包技術(shù)，因此，芯棒制造技術(shù)加上外包技術(shù)才能全面說(shuō)明當(dāng)前光纖預(yù)棒制造工藝的特征。

光纖預(yù)制棒是光纜生產(chǎn)的最"源頭"項(xiàng)目，目前國(guó)內(nèi)光纜生產(chǎn)廠家約200家，大部分靠買(mǎi)進(jìn)口光纖或光纖預(yù)制棒來(lái)生產(chǎn)光纜。為了滿足我國(guó)光纖、光纜生產(chǎn)廠家對(duì)光纖預(yù)制棒的需求，更好地促進(jìn)通信事業(yè)的發(fā)展，擬合資、合作建立制作光纖預(yù)制棒的系統(tǒng)設(shè)備，以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光纖預(yù)制棒系統(tǒng)設(shè)備的空白。