一種光纖預(yù)制棒控制工藝

>> 富通集團(tuán)有限公司 馬靜 陳堅(jiān)盾 楊軍勇 應(yīng)偉群

一種光纖預(yù)制棒控制工藝

>> 富通集團(tuán)有限公司 馬靜 陳堅(jiān)盾 楊軍勇 應(yīng)偉群

一 背景

前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，客戶投訴的光纖預(yù)制棒截止波長(zhǎng)與零色散波長(zhǎng)超標(biāo)現(xiàn)象呈略微上升趨勢(shì)，為此，對(duì)前期已經(jīng)拉絲的光纖預(yù)制棒進(jìn)行一系列的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1、光纖預(yù)制棒的包芯比（D3/D1,即外徑與芯徑的比值）呈上升趨勢(shì)，見(jiàn)圖1：

圖1 光纖預(yù)制棒的包芯比箱線圖

2、光纖預(yù)制棒的外徑比較平穩(wěn)，沒(méi)有明顯浮動(dòng)趨勢(shì)，見(jiàn)圖2：

圖2 光纖預(yù)制棒外徑箱線圖

3、光纖預(yù)制棒芯徑呈明顯下降趨勢(shì)，見(jiàn)圖3：

圖3 光纖預(yù)制棒芯徑箱線圖

由此，經(jīng)過(guò)一系列的技術(shù)討論得知，首先零色散波長(zhǎng)超標(biāo)與光纖預(yù)制棒D3/D1持續(xù)走高存在必然趨勢(shì)，另外，芯徑在走低是質(zhì)量人員在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后采取的補(bǔ)救措施，因?yàn)楦鶕?jù)截止波長(zhǎng)理論公示可以知道，光纖芯徑2a與理論截止波長(zhǎng)是正相關(guān)的，見(jiàn)公式（1）。因此，要進(jìn)行改進(jìn)的預(yù)制棒制造工藝主要集中在如何控制光纖預(yù)制棒的包芯比，以及如何控制其棒內(nèi)與棒間波動(dòng)。

二 技術(shù)改進(jìn)

目前公司采用VAD+OVD全合成法制備光纖預(yù)制棒，所謂全合成法就是預(yù)制棒芯棒和包層都是采用化學(xué)氣相沉積法，而不受套管尺寸的的限制。VAD+OVD指的是光纖預(yù)制棒芯棒采用軸向化學(xué)氣相沉積法（VAD）制備，而包層采用外部化學(xué)氣相沉積法（OVD）制備。“兩步法”合成光纖預(yù)制棒就是先采用VAD法合成光纖預(yù)制棒芯棒，然后將芯棒延成較細(xì)的棒（該棒含有芯棒和部分包層），芯徑值為A，外徑D2在38-40mm，我們稱之為出發(fā)棒，該出發(fā)棒作為OVD沉積的靶棒，在靶棒外沉積外包層，包層玻璃化后成為光纖預(yù)制棒。

2.1 芯棒延伸公式修訂

上面的問(wèn)題分析可以看得出，芯徑是在逐漸下降的，也就是說(shuō)之前的延伸公式對(duì)于芯徑的控制是沒(méi)有上下限目標(biāo)的，質(zhì)量主管進(jìn)行管控時(shí)單純的降低芯徑以為可以改善截止波長(zhǎng)超標(biāo)，其實(shí)在后面OVD包層沉積工藝中進(jìn)一步放大了D3/D1值，導(dǎo)致截止波長(zhǎng)與零色散波長(zhǎng)更易超標(biāo)。

因此，現(xiàn)在的工藝調(diào)整為A值控制在7.85-8.05之間，延伸后的芯棒外徑D2=A*t/a，新舊工藝存在一定的差距，具體見(jiàn)表1：

表1 不同延伸公式對(duì)應(yīng)的延伸徑

2.2 包層重量沉積工藝調(diào)整

以前的包層沉積工藝是按照沉積時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制，每個(gè)機(jī)臺(tái)不管出發(fā)棒的幾何參數(shù)以及光學(xué)參數(shù)如何，對(duì)固定機(jī)臺(tái)都是相同的沉積時(shí)間，包層玻璃化時(shí)優(yōu)先控制外徑不超標(biāo)，基本不控制D3/D1,因此不同的芯徑A值，外徑相差無(wú)幾，D3/D1（D1較A值會(huì)有略微波動(dòng)，基本上D1≈A）就會(huì)超標(biāo)，現(xiàn)在的沉積工藝改為重量沉積，根據(jù)不同的芯棒重量不同，沉積的包層層重量也會(huì)相應(yīng)調(diào)整，具體結(jié)果見(jiàn)圖4：

圖4 新工藝光纖預(yù)制棒的D3/D1

對(duì)比圖4和圖1可以明顯看出，新的工藝控制下光纖預(yù)制棒的包芯比更加的平穩(wěn)。

2.3 玻璃化優(yōu)先控制D3/D1

這里優(yōu)先的概念就是指，由于芯棒芯徑在包層沉積前已經(jīng)確定，因此D3/D1和D3控制只能優(yōu)先選擇一個(gè)，新工藝將D3/D1控制放在首位，目標(biāo)值14.8-15.2，D3目標(biāo)值為116-124mm，如果某種情況下只能選其一，那么首先要保證D3/D1在合理范圍內(nèi)，外徑允許超標(biāo)，因?yàn)楦鶕?jù)截止波長(zhǎng)理論公式（1）演變的光纖預(yù)制棒理論截止波長(zhǎng)公式（2）可以看出，對(duì)于截止波長(zhǎng)影響最大的因子是D3/D1,而非D3。

三 試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)芯棒延伸工藝的優(yōu)化，預(yù)制棒包層沉積工藝的調(diào)整，以及玻璃化工藝的控制關(guān)鍵點(diǎn)等改進(jìn)，光纖預(yù)制棒的D3/D1控制合格率大大提高，預(yù)制棒拉絲零色散波長(zhǎng)和截止波長(zhǎng)超標(biāo)率大大下降，以兩個(gè)沉積機(jī)臺(tái)為例，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的調(diào)整，超標(biāo)率分別從12.67%降低到1.90%，從13.90%降低到5.57，具體見(jiàn)表2和表3。而且，經(jīng)過(guò)后續(xù)的繼續(xù)穩(wěn)定和統(tǒng)一，不合格率還會(huì)繼續(xù)下降。

表2 A機(jī)臺(tái)拉絲結(jié)果

表3 B機(jī)臺(tái)拉絲結(jié)果

四 總結(jié)

經(jīng)過(guò)以上三項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，將預(yù)制棒整個(gè)制作加工過(guò)程，以及中間的運(yùn)轉(zhuǎn)輔助流程更加深入的聯(lián)系在一起，延伸工藝的優(yōu)化和預(yù)制棒沉積工藝的調(diào)整是兩個(gè)相輔相成的技術(shù)改進(jìn)內(nèi)容，一是控制芯徑，二是通過(guò)重量控制包層組分，任何其中一項(xiàng)都不能單一的發(fā)揮明顯作用，只有兩者結(jié)合起來(lái)再通過(guò)玻璃化過(guò)程工藝改進(jìn)將D3/D1的控制作為首要條件，大大降低了預(yù)制棒不合格率的發(fā)生，對(duì)于光纖預(yù)制棒的制造具有重要意義和價(jià)值。