用于光纤预制棒生产的优化双反应区VAD喷灯系统及其方法与流程

本发明涉及光纤预制棒制造，尤其涉及一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统及其方法。

背景技术：

1、光纤通信技术的快速发展对光纤预制棒的质量提出了越来越高的要求。vad(vaporaxial deposition)工艺作为生产高质量光纤预制棒的主要方法之一，在产业中占有重要地位。传统vad工艺通过喷灯将四氯化硅(sicl4)和四氯化锗(gecl4)等前驱体气体与氧气在高温下反应，形成氧化硅(sio2)和氧化锗(geo2)的气溶胶，并将其沉积在靶棒上，从而制造光纤预制棒。

2、然而，传统vad工艺面临一个重要挑战：sio2和geo2的最佳形成温度存在显著差异。sio2的形成通常需要1800-2000℃的高温，而geo2的最佳形成温度在1200-1600℃之间。在现有的单一反应区喷灯系统中，难以同时为这两种氧化物的形成提供最佳反应条件。这导致了以下问题：

3、(a)反应效率不高：在折中温度下，两种反应都无法达到最佳效率；

4、(b)产品质量不稳定：温度控制的不精确可能导致掺杂比例的波动；

5、(c)原料浪费：非最佳温度条件可能导致部分原料未充分反应；

6、(d)能源消耗高：为了确保反应完全，往往需要维持较高的温度，增加了能源消耗。

7、现有技术中，已有一些改进方案试图解决这个问题。例如，专利cn102092284a公开了一种多喷嘴vad喷灯，通过调整不同喷嘴的位置来创造温度梯度。然而，这种方法仍然难以精确控制两种反应的温度，且系统复杂度高。另一项技术，如专利us7028508b2，提出了一种温度可调的喷灯系统，但其主要关注点在于整体温度的调节，而非为不同反应提供独立的最优温度环境。

8、因此，亟需一种新型vad喷灯系统，能够同时为sio2和geo2的形成提供各自最佳的反应条件，从而提高反应效率，改善产品质量，并减少资源浪费。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统及其使用方法，以解决现有技术中难以同时为sio2和geo2的形成提供最佳反应温度的问题。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统，包括：

4、第一反应区，用于配置为维持1800-2000℃的温度范围，优化sio2的形成；

5、第二反应区，用于配置为维持1200-1600℃的温度范围，优化geo2的形成；

6、混合区，用于将第一反应区和第二反应区的反应产物汇合并形成均匀气溶胶；

7、温度控制系统，用于独立调节和维持第一反应区和第二反应区的温度；

8、气体分配系统，用于向第一反应区和第二反应区分别输送所需的反应气体。

9、作为本发明一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统的进一步优选方案，所述第一反应区，包括：

10、第一外层喷嘴，用于输送氧气和氢气混合物；

11、第一内层喷嘴，用于输送sicl4气体。

12、作为本发明一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统的进一步优选方案，所述第二反应区包括：

13、第二外层喷嘴，用于输送氧气和氢气混合物；

14、第二内层喷嘴，用于输送gecl4气体。

15、作为本发明一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统的进一步优选方案，所述混合区设置在第一反应区和第二反应区的下游，包括：

16、汇合腔，用于收集来自两个反应区的反应产物；

17、涡流发生器，用于促进反应产物的混合；

18、喷射口，用于将混合后的气溶胶喷射到靶棒表面。

19、作为本发明一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统的进一步优选方案，所述温度控制系统包括：

20、用于第一反应区的高温加热器；

21、用于第二反应区的中温加热器；

22、多个温度传感器，分布在两个反应区内；

23、控制单元，用于根据温度传感器的反馈调节加热器的功率。

24、作为本发明一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统的进一步优选方案，所述气体分配系统包括：

25、多个质量流量控制器，用于精确控制各种气体的流量；

26、气体混合器，用于预混合氧气和氢气；

27、多路阀门，用于控制气体的流向。

28、一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统的生产光纤预制棒的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

29、a)启动系统，预热第一反应区和第二反应区至各自的目标温度范围；

30、b)通过气体分配系统向第一反应区输送sicl4、o2和h2，向第二反应区输送gecl4、o2和h2；

31、c)在第一反应区1800-2000℃的温度下形成sio2气溶胶；

32、d)在第二反应区1200-1600℃的温度下形成geo2气溶胶；

33、e)将两个反应区的产物导入混合区，形成均匀的sio2-geo2复合气溶胶；

34、f)将复合气溶胶喷射到旋转的靶棒表面，进行沉积；

35、g)通过调节两个反应区的温度和气体流量，控制沉积过程中的掺杂比例。

36、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

37、1、提高反应效率：通过为sio2和geo2的形成分别提供最佳温度条件，显著提高了反应效率，减少了原料浪费；

38、2、改善产品质量：精确的温度控制和独立的反应区设计使得可以更精确地控制掺杂比例，提高了产品的均匀性和稳定性；

39、3、灵活性增强：可以根据不同的产品需求，灵活调整两个反应区的温度和气体配比，满足多样化的生产需求；

40、4、能源效率提高：由于每个反应都在其最佳温度下进行，减少了不必要的高温维持，降低了整体能耗；

41、5、工艺控制优化：双反应区设计为工艺参数的精细调控提供了更大的空间，有利于产品性能的进一步提升。

技术特征：

1.一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统，其特征在于：所述第一反应区，包括：

3.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统，其特征在于：所述第二反应区包括：

4.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统，其特征在于：所述混合区设置在第一反应区和第二反应区的下游，包括：

5.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统，其特征在于：所述温度控制系统包括：

6.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统，其特征在于：所述气体分配系统包括：

7.一种基于权利要求1至6任一项所述用于光纤预制棒生产的优化双反应区vad喷灯系统的生产光纤预制棒的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种用于光纤预制棒生产的优化双反应区VAD喷灯系统及其方法，涉及光纤预制棒制造技术领域，该系统通过将SiO2和GeO2的形成过程分离到两个独立控制的反应区，解决了传统VAD技术中难以同时为两种反应提供最佳条件的问题；优势包括：a)提高了反应效率和原料利用率；b)改善了产品质量和均匀性；c)增强了工艺控制的灵活性；d)提高了能源效率；为特种光纤的开发提供了更大的可能性；通过本发明，可以生产出更高质量、更多样化的光纤预制棒，满足不断发展的光纤通信和光纤传感领域的需求。本发明的实施不仅可以提高光纤预制棒的生产效率和质量，还能降低生产成本和环境影响，具有显著的经济和社会效益。技术研发人员：汪洋,刘志坚,彭艳兵,姚伟烈受保护的技术使用者：南京烽火星空通信发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21