“反復試驗。” 這兩個詞概括了我在開發和制造特種光纖預制棒和光纖方面的24年經驗，在這里我操作了MCVD氣體輸送系統。我們的團隊一直在測試新的想法，以提高光纖強度和產量以及生產過程的可重復性。實際上，由于在解決問題上花費了大量時間來優化設計并在制造過程中實現光學性能，我將自己的角色視為“技術故障排除者”。
如果您使用MCVD系統，則可能已經經歷了相當多的反復試驗。如您所知，有時候問題是要克服的難題。也許這是一個難以解決的過程問題，或者是一種難以掌握的技術。我整理了一些技巧，希望這些技巧可以幫助您優化設計并改善制造過程。如果您想更深入地了解這些快速提示中的任何一個，請隨時與我聯系。
提示(shi)1：想購買MCVD嗎？首先比較兩種氣體輸送系統
如果您要進入這個市場，您可能正在研究可用的兩種類型的系統：不銹鋼和聚四氟乙烯/玻璃。比較這兩個系統是一個相當繁重的主題，因此，這里有個秘訣：確保高產量和可重復性的一個好方法是首先選擇最能滿足您需求的系統。我的深入文章是一個很好的資源，它探討了兩種類型的MCVD氣體輸送系統的優缺點。如果您想了解更多信息，建議您給我打電話。我們可以深入研究細節，并確定支持您的設計目標的系統。閱讀更多：“比較兩種MCVD氣體輸送系統。”
提示2：嘗試這種方法進行管道清(qing)潔(jie)
管(guan)道清潔過(guo)程(cheng)是準備工(gong)作的關鍵部(bu)分(fen)。我發(fa)現使用第(di)一(yi)步清潔步驟去除金(jin)屬雜質(zhi)效果(guo)很好。如(ru)果(guo)要先進(jin)行(xing)(xing)HF蝕(shi)刻，則(ze)可以(yi)蝕(shi)刻金(jin)屬雜質(zhi)周圍的玻璃，但不一(yi)定(ding)要去除它。如(ru)果(guo)僅進(jin)行(xing)(xing)HF蝕(shi)刻，則(ze)可能會殘留一(yi)些金(jin)屬雜質(zhi)。這是我進(jin)行(xing)(xing)管(guan)道清潔過(guo)程(cheng)的方(fang)法：
第一步，可以使(shi)(shi)用王(wang)水（鹽(yan)酸(suan)，硝(xiao)酸(suan)和(he)水的酸(suan)混合物）。典(dian)型的酸(suan)清洗周期為30-60分(fen)鐘，使(shi)(shi)用王(wang)水去除金屬雜質，然后(hou)用??去離(li)子水沖洗。您可能(neng)要根據您的過程調整時間。
下一步是蝕刻(ke)玻(bo)璃表(biao)面，清潔內部和外部。大多數MCVD操作員使用氫(qing)氟酸。15％的濃度持續(xu)30-60分鐘(zhong)是一個很好的起點。您可(ke)能需要調整過(guo)程的時間和濃度。
按照該蝕刻(ke)周期進行最后的去離子(zi)水(shui)沖洗，然后用氮氣干燥以防(fang)止水(shui)斑。
提(ti)示3：對旋(xuan)轉(zhuan)密(mi)封(feng)墊進行泄漏測(ce)試，以確保(bao)其(qi)密(mi)封(feng)性
在設置光纖預制棒之前，我建議對旋轉密封進行泄漏測試。我是通過使氧氣流過旋轉密封件來實現的。首先用堅固的石英管塞住旋轉密封的末端。接下來，將調節后的O2壓力降低至?5 psi，略高于系統在沉積過程中看到的壓力。觀察O2載氣質量流量控制器，如果系統密封性好，它將變為零。從輸入到旋轉密封，此程序將對整個氣體系統中的氧氣載氣管線進行泄漏測試。花時間進行泄漏測試是值得的。如果旋轉密封中存在泄漏，則可能會增加水分和/或損失一部分氣流，這會降低層厚度和潛在的折射率。如果在運行期間泄漏率發生變化，則可能導致軸向光纖預制棒變化。
提示4：使(shi)用高(gao)質量的旋轉密封(feng)件修改系統(tong)
產生(sheng)均勻且(qie)(qie)可(ke)(ke)重(zhong)現且(qie)(qie)無變化的(de)(de)氣(qi)流需要大量的(de)(de)工作(zuo)。但是(shi)，如(ru)果旋轉密(mi)封(feng)(feng)(feng)件(jian)泄(xie)漏，則可(ke)(ke)能會(hui)引入(ru)水分(fen)和潛在的(de)(de)腐蝕，并且(qie)(qie)可(ke)(ke)能會(hui)在被(bei)測光纖(xian)中(zhong)(zhong)看到較(jiao)高的(de)(de)OH峰(feng)。常見的(de)(de)旋轉密(mi)封(feng)(feng)(feng)設(she)計(ji)通常會(hui)很快(kuai)磨損，在這(zhe)(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)中(zhong)(zhong)，軸會(hui)滑入(ru)外殼并在橡膠O形圈(quan)的(de)(de)內徑上進行密(mi)封(feng)(feng)(feng)。當然，這(zhe)(zhe)會(hui)影響密(mi)封(feng)(feng)(feng)件(jian)的(de)(de)質量，并可(ke)(ke)能迫使經(jing)常進行翻修(xiu)以防止污染。有更好的(de)(de)解決(jue)方案(an)。SG Controls的(de)(de)旋轉密(mi)封(feng)(feng)(feng)件(jian)的(de)(de)O形圈(quan)側(ce)靠(kao)可(ke)(ke)調節的(de)(de)玻璃壓板密(mi)封(feng)(feng)(feng)。在這(zhe)(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)中(zhong)(zhong)，O形圈(quan)的(de)(de)磨損極低(di)。這(zhe)(zhe)是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)可(ke)(ke)靠(kao)的(de)(de)旋轉密(mi)封(feng)(feng)(feng)件(jian)，可(ke)(ke)與兩(liang)種(zhong)類型的(de)(de)氣(qi)體輸(shu)送(song)系統一(yi)(yi)起使用。這(zhe)(zhe)些年來，
提示5：安裝玻(bo)璃起泡器以觀察化學顏色(se)和(he)水平
多年來(lai)，我發現化學(xue)能(neng)見(jian)度是真正的(de)優勢。在(zai)玻璃(li)起泡器(qi)中，您可以確認(ren)適當的(de)化學(xue)水平，確認(ren)均勻的(de)氣泡流并查看(kan)化學(xue)顏(yan)色。（顏(yan)色變化可能(neng)表示輸(shu)送系統已腐蝕。）玻璃(li)起泡器(qi)具有以下其他優點(dian)：
可(ke)以(yi)觀(guan)察到(dao)氣泡流(liu)，可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)到(dao)熔塊堵塞，而不是(shi)假(jia)設一切都很好。
POCl3與不銹鋼長期不兼容。如果使用這種液體并具(ju)有不銹鋼氣體輸送系統，則可能(neng)需要(yao)安裝玻璃起泡器(qi)以創建混合系統。
在(zai)極少數情況下，您可(ke)能希(xi)望將起泡(pao)器中的(de)(de)化(hua)學溫度提高(gao)到(dao)40攝(she)氏(shi)度以(yi)上。這種(zhong)做法可(ke)以(yi)將金屬離子從不銹鋼中拉入您的(de)(de)氣泡(pao)流中。顯然(ran)，這會降低光(guang)纖的(de)(de)光(guang)學性能，因此在(zai)選擇(ze)MCVD系統時應予以(yi)考慮。
提(ti)示6：為(wei)您的(de)質量流量控制器實施自動校準程序
校(xiao)(xiao)準至關(guan)重(zhong)要(yao)。假設您認為流(liu)速(su)為每分鐘200 CC，但(dan)尚未校(xiao)(xiao)準質量(liang)(liang)(liang)流(liu)量(liang)(liang)(liang)控制器。您制造大(da)量(liang)(liang)(liang)的光纖(xian)預制棒，其中(zhong)一個質量(liang)(liang)(liang)流(liu)量(liang)(liang)(liang)控制器發(fa)生故障。您購(gou)買并安(an)裝了新(xin)的控制器，并按照自(zi)己的想法設置了流(liu)量(liang)(liang)(liang)。但(dan)是(shi)，事實證明(ming)您的實際流(liu)量(liang)(liang)(liang)不是(shi)每分鐘200 CC。光纖(xian)預制棒無法復制。您需要(yao)重(zhong)新(xin)開始(shi)，實驗和更改流(liu)量(liang)(liang)(liang)，直到獲得所需的光學特性為止。同時，浪費時間和材料(liao)。始(shi)終(zhong)了解您的絕對(dui)(dui)流(liu)量(liang)(liang)(liang)至關(guan)重(zhong)要(yao)。我建議使(shi)用SG Controls的自(zi)動校(xiao)(xiao)準軟件界面，以(yi)確(que)保對(dui)(dui)此過程中(zhong)的關(guan)鍵步驟有(you)較高的保證。
提示7：保持(chi)低溫以防(fang)止管子收(shou)縮
保持盡可(ke)能低(di)的沉積(ji)溫(wen)度可(ke)防止管子收縮，并防止水流向纖芯，這(zhe)會在最終的光纖測量中引起吸收。添加諸如磷和氟(fu)的摻雜(za)劑降低(di)了所需(xu)的沉積(ji)溫(wen)度。
提(ti)示(shi)8：使用經(jing)過黑體標準校(xiao)準的(de)手持式(shi)高溫計(ji)來檢查沉(chen)積管的(de)溫度(du)精(jing)度(du)
沉積管(guan)的(de)(de)溫(wen)度(du)至關重要，這意(yi)味(wei)著您(nin)必(bi)須校(xiao)準(zhun)過(guo)程(cheng)高(gao)(gao)溫(wen)計(ji)。為(wei)確保準(zhun)確性(xing)，我使用(yong)獨立于過(guo)程(cheng)高(gao)(gao)溫(wen)計(ji)的(de)(de)手(shou)持(chi)式校(xiao)準(zhun)標(biao)準(zhun)。查(cha)看高(gao)(gao)溫(wen)計(ji)取景器，在高(gao)(gao)溫(wen)區域中移動，直到檢測到最高(gao)(gao)溫(wen)度(du)為(wei)止。此最高(gao)(gao)溫(wen)度(du)是(shi)實際溫(wen)度(du)。將(jiang)此讀數與過(guo)程(cheng)高(gao)(gao)溫(wen)計(ji)進行比(bi)較，并檢查(cha)校(xiao)準(zhun)偏差(cha)。您(nin)無需(xu)購(gou)買昂貴(gui)的(de)(de)黑(hei)體(ti)單元。取而代之的(de)(de)是(shi)，購(gou)買用(yong)黑(hei)體(ti)標(biao)準(zhun)品校(xiao)準(zhun)的(de)(de)手(shou)持(chi)標(biao)準(zhun)品。此外(wai)，您(nin)可以將(jiang)手(shou)持(chi)式高(gao)(gao)溫(wen)計(ji)臨時安裝在消防車上，以抽(chou)查(cha)過(guo)程(cheng)高(gao)(gao)溫(wen)計(ji)的(de)(de)校(xiao)準(zhun)。閱讀更多：“制造光(guang)纖預制棒的(de)(de)關鍵(jian)設計(ji)目標(biao)。”
提示(shi)9：在車床(chuang)沉積過(guo)程(cheng)中避免(mian)“下沖/過(guo)沖”
對PID進行編程以將管(guan)溫(wen)保持在所需的(de)(de)設定點，同時(shi)避免(mian)下(xia)沖(chong)/過(guo)沖(chong)是至(zhi)(zhi)(zhi)關重(zhong)要的(de)(de)。這是一(yi)個(ge)(ge)下(xia)沖(chong)/過(guo)沖(chong)振(zhen)蕩的(de)(de)示(shi)例。假(jia)設您將溫(wen)度(du)(du)(du)(du)設置為1700攝氏(shi)度(du)(du)(du)(du)，但PID并未優化。當溫(wen)度(du)(du)(du)(du)降至(zhi)(zhi)(zhi)1699攝氏(shi)度(du)(du)(du)(du)時(shi)，PID會增加氫氣流量(liang)。溫(wen)度(du)(du)(du)(du)上升到1710度(du)(du)(du)(du)。PID通過(guo)還原氫進行反應。現(xian)(xian)在溫(wen)度(du)(du)(du)(du)驟降至(zhi)(zhi)(zhi)1690度(du)(du)(du)(du)。差值(zhi)間隙已擴大，溫(wen)度(du)(du)(du)(du)波動(dong)劇烈。正(zheng)確編程的(de)(de)高(gao)質量(liang)PID將嚴格(ge)控(kong)制(zhi)(zhi)整個(ge)(ge)預(yu)成型坯長度(du)(du)(du)(du)上的(de)(de)沉(chen)積(ji)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)。為了實現(xian)(xian)沿光纖預(yu)制(zhi)(zhi)棒長度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)一(yi)致性和可重(zhong)復性，我(wo)建議嚴格(ge)控(kong)制(zhi)(zhi)+/- 1至(zhi)(zhi)(zhi)2攝氏(shi)度(du)(du)(du)(du)。
提示10：確定最佳的H2 / O2水平以幫助獲得直的光纖預制棒
您很難獲得直的光(guang)纖(xian)預(yu)制(zhi)棒嗎？這(zhe)(zhe)絕對是(shi)一門藝術，需(xu)要(yao)一些實踐(jian)。我發(fa)現提供可復(fu)制(zhi)技術的程序。例如，設定最佳(jia)的H2 / O2比可以防止光(guang)纖(xian)預(yu)制(zhi)棒下垂和玻璃塌陷時燒毀，這(zhe)(zhe)會導致工藝后(hou)期發(fa)生變化。
提示11：主管矯(jiao)直技術
操作MCVD是一項動(dong)手操作。對于初(chu)始沉積和最終(zhong)的管校直過程(cheng)尤其(qi)如此(ci)。多年來，我(wo)已經開發(fa)出非常具(ju)體的技術(shu)來控制(zhi)過程(cheng)和結(jie)果。以下是一些(xie)快速提示：
在最初的沉積管矯直步驟(zou)中，重(zhong)要的是要花一些時間正(zheng)確地形成接(jie)頭，以防(fang)止(zhi)制造損失。如(ru)果接(jie)頭區域變厚(hou)，未(wei)熔化的氧化物會凝結，有可(ke)能堵塞(sai)排(pai)氣管和(he)/或(huo)形成裂紋。
在最后的(de)管(guan)道矯直(zhi)過(guo)程中，有最后一(yi)個(ge)步驟，我稱之為應(ying)力消(xiao)除。在拉直(zhi)過(guo)程中可(ke)(ke)能會(hui)產生一(yi)些(xie)應(ying)力。當燃燒器最初在過(guo)程開始點加(jia)熱時(shi)，燈(deng)管(guan)可(ke)(ke)能會(hui)下垂(chui)(chui)。為避免這種(zhong)情況，我將頭架(jia)端加(jia)熱到(dao)非常熱的(de)狀態，并尋找(zhao)下垂(chui)(chui)的(de)現象(xiang)。如(ru)果發(fa)生下垂(chui)(chui)，則在支撐主軸箱端的(de)同時(shi)略微加(jia)熱排氣端，以消(xiao)除跳動。
閱讀有關管矯直的更多提示(shi)：“準備制造光纖預制棒。”
提示12：使用此火焰拋光(guang)提示
可(ke)以引入(ru)氟氣以幫助(zhu)玻(bo)璃汽化（去除內表面層），以提供(gong)非(fei)常干凈的(de)表面進行沉積。除了用于(yu)壓力控(kong)制的(de)氧氣流外，氟氣還將(jiang)在高拋光溫(wen)度(du)下(xia)加速玻(bo)璃的(de)蒸發。該最終(zhong)制備步驟將(jiang)提供(gong)原始表面，以防止(zhi)沉積問(wen)題(ti)（例如氣泡）和潛在的(de)較(jiao)弱的(de)最終(zhong)光纖(xian)。
提示(shi)＃13：實施此光纖(xian)預制棒拉伸/過度折疊技術可提高光纖(xian)的產(chan)量
溶液(ye)摻(chan)雜將(jiang)和其他稀土元素添加到(dao)(dao)玻璃芯(xin)中。如果摻(chan)雜芯(xin)與(yu)預(yu)型(xing)件外(wai)徑的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)太大(da)(da)，則將(jiang)獲得不希(xi)望(wang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)學性能。校正不正確的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)也會產生更(geng)(geng)多的(de)(de)(de)(de)拉伸(shen)(shen)光(guang)(guang)纖(xian)。將(jiang)另一根(gen)玻璃管塌縮到(dao)(dao)預(yu)成(cheng)型(xing)坯上可(ke)以校正芯(xin)層(ceng)(ceng)與(yu)包(bao)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)比(bi)率。如果需要更(geng)(geng)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)比(bi)率變化并且(qie)無法繪制(zhi)更(geng)(geng)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑，則可(ke)以使用預(yu)成(cheng)型(xing)坯拉伸(shen)(shen)來(lai)減(jian)小芯(xin)直(zhi)徑，然后進行額外(wai)的(de)(de)(de)(de)過度塌陷。我為技術(shu)人員編寫了活動的(de)(de)(de)(de)Excel程(cheng)(cheng)序(xu)，該程(cheng)(cheng)序(xu)計算(suan)了過度折疊和拉伸(shen)(shen)直(zhi)徑，以達(da)到(dao)(dao)所需的(de)(de)(de)(de)芯(xin)/包(bao)層(ceng)(ceng)比(bi)，從而滿(man)足拉伸(shen)(shen)光(guang)(guang)纖(xian)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)學規格(ge)。此過程(cheng)(cheng)可(ke)使每(mei)個(ge)預(yu)制(zhi)棒(bang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)產量提高(gao)(gao)5倍或(huo)更(geng)(geng)高(gao)(gao)。
提(ti)示14：添加MCVD選項以(yi)優化光纖預制棒設計(ji)，確保(bao)可重復性并(bing)獲得高產量
在(zai)我從(cong)事MCVD的(de)那幾年中，我積極尋找各種附加控制(zhi)設備來改(gai)善我們(men)的(de)工藝和光(guang)纖(xian)質量。實際上，有些(xie)功(gong)能(neng)是專門為我的(de)需求而(er)設計(ji)的(de)。以下是推薦選項的(de)簡要概述。閱讀(du)更多：“ MCVD選項：這些(xie)附加功(gong)能(neng)可以增強(qiang)光(guang)纖(xian)預制(zhi)棒的(de)強(qiang)度，產(chan)量和重現性。”
多通道氣體(ti)干燥器(qi)(qi)和露點監測器(qi)(qi)–清除輸入氣流中的水(shui)分，并包(bao)括(kuo)一個露點監測器(qi)(qi)以跟蹤(zong)水(shui)分含量。
自動閥(fa)門泄漏(lou)測(ce)試–將系統中的每個閥(fa)門循環(huan)至打開和(he)關閉位置。這(zhe)將我們的泄漏(lou)測(ce)試時間從手(shou)動測(ce)試的2天減(jian)少到自動測(ce)試的2小(xiao)時。
自動校(xiao)準軟件界(jie)面–使您(nin)對(dui)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)控制器的(de)操作(zuo)絕(jue)對(dui)清晰(xi)。
大(da)氣壓(ya)補償–修改光(guang)纖(xian)預制(zhi)棒(bang)配(pei)方以補償大(da)氣壓(ya)變化。
車(che)床外殼–提(ti)供正(zheng)壓和經過(guo)過(guo)濾的空(kong)氣的組(zu)合，以減少(shao)可(ke)能導致拉(la)伸光纖中(zhong)出現薄弱(ruo)點的微粒(li)。
輔助恒溫(wen)鼓泡加熱器–向鼓泡劑中添加熱量，以補償由于起(qi)泡作用引(yin)起(qi)的冷卻(que)，在不到5分鐘的時間(jian)內使溫(wen)度重新(xin)穩定(ding)。
掃描(miao)高(gao)溫計(ji)–確(que)保高(gao)溫計(ji)正在讀取最高(gao)管(guan)溫度(du)，以(yi)防止沉積管(guan)過熱，這(zhe)會降低(di)沉積效率，并可能導致管(guan)過早(zao)收(shou)縮。
直徑(jing)控制(zhi)–使您能夠在(zai)每次(ci)運(yun)行(xing)中以及一次(ci)運(yun)行(xing)中控制(zhi)沉積管直徑(jing)。
帶(dai)電(dian)動尾座(zuo)的加長床車床–允許您將(jiang)預成型(xing)坯拉(la)伸(shen)至較小(xiao)的直(zhi)徑，這可(ke)能直(zhi)接影響光(guang)纖產量。
夾克車床上的垂直拉伸–消除了因重力問題而導致的問題，當加熱管時，管會下垂，并且可以加工更長的光纖預制棒。
手動(dong)車床控制箱–允許您在(zai)設(she)置過程中(zhong)手動(dong)控制燃(ran)燒器溫度(du)。
自動化學加料系統–通常使操作員(yuan)退出(chu)流程(cheng)，這大大減少了出(chu)錯(cuo)的機會(hui)并(bing)將(jiang)水分引入(ru)系統。
綜上所述
無(wu)論您(nin)當前有(you)MCVD氣體輸(shu)送系(xi)統(tong)還(huan)是即將(jiang)要購買的，我(wo)(wo)(wo)都會在(zai)這里幫(bang)助您(nin)確定和(he)安裝所需的設(she)備。除了成為“技(ji)術故障(zhang)排(pai)除者(zhe)”之外，我(wo)(wo)(wo)還(huan)認(ren)為自(zi)己是嘉富客戶的擁護者(zhe)。我(wo)(wo)(wo)在(zai)這里幫(bang)助您(nin)獲得(de)支持(chi)光纖(xian)預(yu)制棒制造目標的精確系(xi)統(tong)或附(fu)加(jia)功能。
