阅读说明：本技术 一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法 (Control method for improving parameter uniformity of optical fiber preform ) 是由 顾金祥 庞耀 黄轩 周钰楠 李赵华 吴彬 王智俊 吴振伟 鲁阳 刘毅 戴石 梅 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,使用摄像头监控VAD法沉积过程,获取沉积过程中疏松体直径的实时趋势数据,获得包芯比、△、△-的波动数据,调控沉积原料、锗及四氟化碳流量。本发明提供的提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,使用两种控制方案,一是根据系统给定目标,二是根据实际测试值,控制器系统实时接收包芯比、△、△-参数波动数据并处理,实时调控气体流量,使得沉积过程中工艺参数得到更为精准的控制,在连续生产过程中,系统在大数据的作用下将实现每根芯棒数据的往复“训练”与“验证”,各沉积机台之间的数据共享使用、共同优化,提高工作效率和准确性,实现光纤预制棒参数的均匀、准确控制。(The invention discloses a control method for improving parameter uniformity of an optical fiber preform rod, which is characterized in that a camera is used for monitoring a deposition process of a VAD method, real-time trend data of the diameter of a loose body in the deposition process is obtained, fluctuation data of a core-spun ratio, delta and delta are obtained, and the flow of deposition raw materials, germanium and carbon tetrafluoride are regulated and controlled. The control method for improving the parameter uniformity of the optical fiber preform rod provided by the invention uses two control schemes, wherein firstly, according to a given target of the system and secondly according to an actual test value, the controller system receives and processes the core-spun ratio, the delta and the delta-parameter fluctuation data in real time, and regulates and controls the gas flow in real time, so that the process parameters in the deposition process are controlled more accurately, in the continuous production process, the system realizes the reciprocating 'training' and 'verification' of each core rod data under the action of big data, the data among all deposition machine tables are shared and jointly optimized, the working efficiency and the accuracy are improved, and the uniform and accurate control of the parameters of the optical fiber preform rod is realized.)

一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法

技术领域

本发明属于光纤预制棒制造技术领域，具体涉及一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法。

背景技术

中国发明专利，公开号CN105347667B，公开了一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备，通过优化沉积腔体的进排风改善光纤预制棒的参数稳定性，但无法得知沉积过程中参数均匀性是否发生变化，且无法实时进行调整参数改善均匀性。

当前，制造光纤预制棒的方法有VAD、OVD、MCVD、PCVD，其中，VAD法以沉积效率高、低成本等优势获得很多制造厂商的青睐。VAD法制造光纤预制棒，棒中参数存在波动，一般通过参数分段去优化棒中参数的均匀性(如亨通、富通、康宁、中天、长飞等主流公司)。控制光纤预制棒的参数均匀性是通过技术工程师等待测试结果，一般需要24h或者更多时间，根据测试结果再去调整沉积工艺参数，且调整的参数是否到位无法立即得知，同样需要等待测试结果。由于存在长时间的滞后性和对技术人员的依赖性，比如夜班或节假日就没有技术人员调整参数，但生产线仍然保持着常规运转，因此在批量生产时，很容易带来批量芯棒参数不均匀，而光纤的核心是光纤预制棒，因此芯棒参数不均匀将导致光纤产品出现截止波长、零色散、衰减等异常，不仅存在很大的质量隐患，且容易引起客户端抱怨，尤其是制造光缆的成品或埋入地下的产品，造成的损失无法估量。

由于腔体温度较高，摄像头工作时需要考虑到隔热防护，避免摄像头长时间处于高温下导致获取的数据失真。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法，包括以下步骤：

通过VAD法生产光纤预制棒，使用摄像头监控VAD法沉积过程并上传至控制器系统，获取沉积过程中疏松体直径的实时趋势数据，获得包芯比波动数据，沉积原料流量根据包芯比波动数据进行调节；

控制器系统反馈包芯比偏离给定目标，调整疏松体长度；此时若包层直径和芯层直径出现同步波动，对沉积原料流量进行调整；

控制器系统反馈△波动数据，并根据△波动数据调整锗流量；此时若芯层直径出现波动，需同步调整锗流量；

控制器系统反馈△-波动数据，并根据△-波动数据调整四氟化碳流量。

进一步的，所述沉积原料流量根据包芯比波动数据进行调节的步骤包括：

包芯比给定目标发生变化，该变化由工程师根据客户需求发起，工程师确认更新包芯比给定目标并上传至控制器系统，若疏松体生产长度小于100mm，根据上一根疏松体包芯比大小立即进行反馈，调整沉积原料流量，若疏松体生产长度大于100mm，对下一根疏松体进行反馈，调整沉积原料流量。

进一步的，包芯比波动大小为0-0.1时，沉积原料流量调整大小为0.3L；包芯比波动大小为0.1-0.2时，沉积原料流量调整大小为0.6L；包芯比波动大小为0.2-0.3时，沉积原料流量调整大小为1.0L；包芯比波动大小大于0.3时，沉积原料流量进行手动调整。

进一步的，所述疏松体长度按照如下公式计算得到：

d＝a×c/b

式中：

a为生产长度，b为延伸长度，c为需要调整的延伸长度，d为需要调整的疏松体长度。

进一步的，若包层直径和芯层直径出现同步波动，对沉积原料流量进行调整的步骤包括：

包层直径波动大小为5mm，且芯层直径波动大小为1mm，沉积原料流量调整大小为0.3L；包层直径波动大小为10mm，且芯层直径波动大小为2mm，沉积原料流量调整大小为0.6L；包层直径波动大小为15mm，且芯层直径波动大小为3mm，沉积原料流量调整大小为1.0L；包层直径波动大小大于15mm，且芯层直径波动大小大于3mm，沉积原料流量进行手动调整。

进一步的，根据△波动数据调整锗流量的步骤包括：

△给定目标发生变化，该变化由工程师根据客户需求发起，工程师确认更新△给定目标并上传至控制器系统，若疏松体生产长度小于100mm，根据上一根疏松体△大小立即进行反馈，调整锗流量，若疏松体生产长度大于100mm，对下一根疏松体进行反馈，调整锗流量。

进一步的，△波动大小为0-0.05时，锗流量调整大小为3mL；△波动大小为0.05-0.1时，锗流量调整大小为6mL；△波动大小为0.1-0.15时，锗流量调整大小为10mL；△波动大小大于0.15时，锗流量手动调整。

进一步的，△-给定目标发生变化，该变化由工程师根据客户需求发起，工程师确认更新△-给定目标并上传至控制器系统，若疏松体生产长度小于100mm，根据上一根疏松体△-大小立即进行反馈，调整四氟化碳流量，若疏松体生产长度大于100mm，对下一根疏松体进行反馈，调整四氟化碳流量。

进一步的，△-波动大小为0-0.00001时，四氟化碳流量调整大小为40mL；△-波动大小为0.00001-0.000015时，四氟化碳流量调整大小为80mL；△-波动大小为0.000015-0.00002时，四氟化碳流量调整大小为120mL；△-波动大小＞0.00002时，四氟化碳流量进行手动调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开了一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法，使用摄像头监控VAD法沉积过程，获取沉积过程中疏松体直径的实时趋势数据，获得包芯比、△、△-的波动数据，调控沉积原料流量、锗流量及四氟化碳流量。本发明提供的提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法，使用两种控制方案，一是根据系统给定目标，二是根据实际测试值，控制器系统实时接收包芯比、△、△-参数波动数据并处理，实时调控沉积原料流量、锗流量和四氟化碳流量，使得沉积过程中工艺参数得到更为精准的控制，同时，在连续生产过程中，系统在大数据的作用下将实现每根芯棒数据的往复“训练”与“验证”，并且各沉积机台之间的数据将共享使用、共同优化，提高工作效率和准确性，从而实现光纤预制棒参数的均匀、准确控制。

具体实施方式

下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

名词解释：

包芯比：光纤预制棒包层直径与芯层直径之比；

△：芯层折射率；

△-：包层折射率；

一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法，控制参数主要包括包芯比、芯层折射率△和包层折射率△-三个参数，对于任一参数而言，都具备两种控制方案，方案一是根据各参数给定目标进行响应和反馈，方案二是对各参数数据采用现有产品中阿诺德PK2600折射率测试设备进行实时监测得到测试值(芯棒的包芯比、折射率等)并进行响应和反馈，下面将具体介绍三个参数的两种控制方案。

1)包芯比参数控制

方案一：系统给定的包芯比给定目标发生变化，该变化由工程师根据客户需求发起，工程师确认更新包芯比给定目标并上传至控制器系统，此时沉积机台的控制器系统接收到包芯比变更信号，若疏松体生产长度小于100mm，根据上一根疏松体包芯比大小立即进行反馈，通过质量流量计MFC调整沉积原料流量，调整规则如下表1所示。

表1

若疏松体生产长度大于100mm，对下一根疏松体进行反馈，调整沉积原料流量，规则同上。

方案二：实时监测包芯比数据，并上传至控制器系统，控制器系统将实时包芯比测试数据与包芯比给定目标进行比对，反馈包芯比偏离给定目标，此时给到沉积机台控制器系统的数据是延伸芯棒测试数据组，系统匹配生产长度调整沉积原料流量，需要调整的疏松体长度位置公式为：

d＝a×c/b

式中：a为生产长度，b为延伸长度，c为需要调整的延伸长度，d为需要调整的疏松体长度，调整规则同上表1。

同时，沉积过程因不重复导致直径波动时(即在未主动修改参数的情况下，连续10min测试出的包层或芯层直径较上根出现偏差)，此时需要进行同时调整，调整方案如下表2，如果包层和芯层出现同步波动，需要累积调整。

表2

2)△参数控制

方案一：系统给定的芯层折射率△给定目标发生变化，该变化由工程师根据客户需求发起，工程师确认更新△给定目标，此时沉积机台的控制器系统接收到△变更信号，如果生产长度小于100mm，立即进行反馈，通过质量流量计MFC调整锗流量，即根据上一根△大小进行调整，调整规则如下表3所示。

表3

如果生产长度大于100mm则下一根进行调整，规则同上表3。

方案二：实时监测芯层折射率△数据，并上传至控制器系统，控制器系统将实时△数据与给定的△目标进行比对，反馈实时△偏离给定目标，此时给到机台控制器系统的是延伸芯棒测试数据组，系统匹配生产长度调整锗流量，调整规则同上表3。同时，沉积过程因不重复导致直径波动时(即在未主动修改参数的情况下，连续10min测试出的芯层直径较上根出现偏差)，此时需要进行同时调整，调整方案如下表4。

表4

3)△-参数控制

方案一：系统给定的△-目标发生变化，该变化由工程师根据客户需求发起，工程师确认更新△-给定目标，此时沉积机台的控制器系统接收到△-变更信号，如果生产长度小于100mm的立即进行反馈，通过质量控制计MFC调整四氟化碳流量，即根据上一根△-大小进行调整，调整规则如下表5所示。

表5

如果生产长度大于100mm则下一根进行调整，规则同上表5。

方案二：实时监测△-数据并上传至控制器系统，控制器系统将实时△-数据与△-给定目标进行比对，反馈△-偏离给定目标，此时给到沉积机台的是延伸芯棒测试数据组，系统匹配生产长度调整四氟化碳流量，调整规则同上表5。

本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。