制备光纤预制棒，即是将经过提纯的原材料制成一根其内芯与外包层折射指数分布与最终拉制出光纤芯、包层折射指数分布相同的圆柱棒，通常称为“预制棒”或“光棒”。预制棒的制造是光纤制造的核心技术，因而其制造技术的水平也就代表了光纤制造技术的水平。
光纤预制棒制造工艺简介
前言：制备光纤预制棒，即是将经过提纯的原材料制成一根其内芯与外包层折射指数分布与最终拉制出光纤芯、包层折射指数分布相同的圆柱棒，通常称为“预制棒”或“光棒”。预制棒的制造是光纤制造的核心技术，因而其制造技术的水平也就代表了光纤制造技术的水平。
纯的熔石英具有单一的折射率，其光谱折射率的分布是从0.55 um处的1.460到1.81 um处的1.444。为了制备具有高折射率棒芯（n1）和低折射率包层（n2）预制棒，必须通过“掺杂”，即在石英中掺以适当的掺杂剂，如二氧化锗（GeO2）或五氧化二磷（P2O5），制成高折射率的棒芯，而以纯石英材料为低折射率的包层；也可以在石英中掺入折射率低于石英的掺杂剂如氟（F）、三氧化二硼（B2O3），构成低折射率的包层，同时以石英材料作为棒芯或在石英中掺入少量锗以提高棒芯折射率。
光纤预制棒的基本制备方法是采用化学气相沉积工艺，具体过程采用“两步法”；第一步是制造芯棒，同时制造部分包层；第二步是在芯棒上附加外包层（俗称外包技术），制成预制棒。
一、芯棒制作
作为制造光纤预制棒的第一步，现行制造芯棒的主要工艺方法可以分为如下三大类：第一大类是管内化学气相沉积法，它是将粉尘沉积在熔石英管的内壁上，即石英管成为包层，沉积在管内的是芯与包层材料。根据其对反应区加热方法的不同，又可分为两种工艺方法，即“改进的化学气相沉积法”“微波等离子体化学气相沉积法”；第三大类为“轴向化学气相沉积法”。
图1.光纤预制棒的生产示意图
（1）MCVD法。MCVD法是目前制作高质量石英光纤比较稳定可靠和广泛使用的光纤预制棒的生产工艺。它是1974年由美国贝尔实验室开发的经典工艺，并为朗讯公司所采购。
（2）PCVD法。PCVD法是由荷兰飞利浦研究实验室于1975年提出的工艺方法，它是一种管内低温等离子体的化学气相沉积法。它与MCVD法的工艺原理基本相同，只是不再用氢氧焰进行管外加热，而是改用微波谐振腔体产生的等离子体加热。其反应机理是，用高频功率微波激活石英管内的低压气体，产生带电的等离子体，使其能量大大增加，并在低压下快速扩散到管内壁周围发生反应，带电离子重新结合时释放出的热能融化气态反应物，形成透明的玻璃态沉积薄层。
（3）OVD法。OVD工艺是1970年由美国康宁公司开发的管外化学气相沉积光纤制棒工艺。其工艺原理是，通过火焰加水分解，即将气态卤化物等原料与掺杂剂送入氢氧焰喷灯，使之在氢氧焰中水解，生成石英玻璃微粒粉尘，并经喷灯喷出，沉积在由石英、石墨或陶瓷制成的旋转的“母棒”外表面上，经过多次沉积形成一定尺寸的多孔粉尘预制棒。“母棒”并非芯棒的一部分，由于其热膨胀系数与沉积在其上的芯棒材料不同，因此在玻璃熔结成预制棒之前，可以较容易地将“母棒”取出。尔后再将中空的预制棒芯棒在高温下进行烧结脱水处理，使之成为透明无水的实心芯棒。
二、外包技术——在芯棒上附加外包层
制造光纤预制棒的第二步，即在芯棒上附加外包层，制成最终的光纤预制棒。现有比较成熟的4种外加包层技术如下：（1）套管法。即将由化学气相沉积法制成的芯棒置入作用光纤外包层的高纯石英内制造大预制棒。（1）SOOT法。SOOT法在国外文献中常以“SOOT Process”或“SOOT technique”即粉尘法，来泛指OVD，VAD等方法的火焰水解外沉积工艺在芯棒上的外包技术。（3）等离子喷涂法（Plasma Spray）。是指用高频等离子焰将石英粉末熔制于芯棒上制成大预制棒的技术，由阿尔卡特发明并应用。（4）溶胶-凝胶法（Sol-gel process）。由美国朗讯公司，是指由玻璃组成元素的有机化合物溶胶，经水解成凝胶，再说水烧结成玻璃的方法。溶胶-凝胶法用作外包技术，包括两种技术途径：一种是，先用溶胶-凝胶法制成合成石英粉末，再用高频等离子焰将合成石英粉末熔制于芯棒上制成大预制棒。
图2.光纤预制棒成品示意图
结语：
经过几十年的发展，制备光纤预制棒的方法在不同历史阶段先后出现过数十种。但是演变至今，目前并存流行的、能制造出优质光纤的制棒方法的共性都是，四氯化硅与氧气在高温下反应生成蓬松状的熔石英粉尘状物；而区别则主要在于粉尘状物如何沉积，以及如何熔化为最终的预制棒。
预制棒的光学特性主要取决于芯棒制造质量，而预制棒的制造成本则主要取决于外包技术。因此，芯棒制造技术加上外包技术才能全面反映光纤预制棒的制造工艺的特征和水平。
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