用于制造具有pod護(hù)套玻璃層的、光學(xué)的預(yù)成型件的方法
【專利摘要】說明一種用于制造光學(xué)的預(yù)成型件的等離子體沉積過程，所述光學(xué)的預(yù)成型件的突出之處在于以較高的氟摻雜以及在軸向上并且在徑向上預(yù)先給定的、在最簡單的情況中盡可能均勻的摻雜材料分布的、具有非圓整的內(nèi)部橫截面的護(hù)套玻璃層。為此提出一種雙階段的方法，其中首先將具有非圓整的橫截面的基片本體改變?yōu)榻?jīng)過涂覆的、具有圓形的橫截面的基片本體，方法是：使由具有氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃構(gòu)成的 POD 填充層沉積到現(xiàn)存的填充面上并且對其進(jìn)行外圓磨削，并且隨后在第二方法階段中使橫截面為圓環(huán)形的、由氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的 POD 包覆玻璃層沉積。
【專利說明】用于制造具有POD護(hù)套玻璃層的、光學(xué)的預(yù)成型件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造具有由用氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的POD護(hù)套玻璃層的、 光學(xué)的預(yù)成型件（Vorform)的方法，方法是：借助于等離子體燃燒器在有氟的情況下形成SiO2顆粒，所述SiO2顆粒沉積在柱形的并且具有縱軸線的基片本體的柱體側(cè)面上，并且直 接玻璃化（verglasen)，其中所述基片本體沿著其縱軸線的方向看具有非圓形的橫截面，其 中在包絡(luò)圓的支點之間延伸著至少一個沒有彎曲或者具有與包絡(luò)圓彎曲度不同的彎曲度 的表面區(qū)段。
[0002] 所述光學(xué)的預(yù)成型件直接被拉伸成光學(xué)的纖維，或者其用作用于纖維制造的、棒 形或者管形的半成品（Vorprodukt)。所述光學(xué)的預(yù)成型件沿著徑向方向顯示出折射率 (Brechungsindex)的非均勻的分布，所述折射率由所述護(hù)套玻璃層的氟摻雜一同確定。
[0003] 與圓形形狀有別的橫截面在光學(xué)的構(gòu)件中引起光引導(dǎo)（LichtfUhrung)的變化、 尤其光模式（所謂的螺旋模式）由此被阻礙并且改變，這在激光應(yīng)用時能夠更有效地將泵 浦光稱合輸入到激光有效（Iaseraktiv)的芯部中。

【背景技術(shù)】
[0004] 常見的、用于制造預(yù)成型件的POD方法（PlasmaOutsideDeposition(等離子外 部沉積））比如在EP1 997 783A2中得到了描述。在此，在由石英玻璃構(gòu)成的芯棒的柱體 外側(cè)（ZylinderauPenmantel)上制造由用氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的護(hù)套玻璃層。這樣的 層在這里并且接下來被稱為"P0D護(hù)套玻璃層"。為了制造所述POD護(hù)套玻璃層，向等離子 體燃燒器輸送硅化合物、氧氣和氟化合物，所述等離子體燃燒器在此沿著圍繞其縱軸線旋 轉(zhuǎn)的芯棒可逆地（reversierend)運動。通過原始物質(zhì)的、在等離子火焰中的反應(yīng)，形成了 用氟摻雜的SiO2，所述用氟摻雜的5102被分層地沉積在所述芯玻璃上并且在此在形成含氟 的Si02#套玻璃層的情況下直接被玻璃化。
[0005] 所述芯棒通常具有在徑向上均勻的折射率分布（Brechzahlprofil)。所述芯棒大 多數(shù)由不摻雜的石英玻璃構(gòu)成，但是也可以包含改變折射率的摻雜材料。所述護(hù)套玻璃層 的氟摻雜相對于不摻雜的石英玻璃引起所述折射率的下降，并且由此引起在所述芯玻璃與 所述護(hù)套玻璃之間的折射率差（Brechzahldifferenz)Δη。較高的折射率下降要求較高的 氟摻雜。這一點得到實現(xiàn)，方法是：直接在沉積時使所述護(hù)套玻璃層玻璃化并且通過這種方 式將容易擴(kuò)散的氟摻入（einschliessen)在石英玻璃中。
[0006] 已知的是，所述氟摻雜的程度取決于所述芯棒的表面溫度并且隨著溫度的增加而 減小。因此，在沉積過程期間的溫度變化可導(dǎo)致所述護(hù)套玻璃層的不均勻的氟摻雜。表面 溫度對所述氟摻雜的程度的影響能夠在具有非圓整的橫截面的芯棒上（并且一般在基片 本體上）察覺。
[0007] 在此-通過在旋轉(zhuǎn)構(gòu)成期間在芯棒表面與等離子體燃燒器之間的不同的間距或 者通過其它的加熱效應(yīng)-而導(dǎo)致在所述芯棒表面上的溫度的方位角的變化。這不僅對所述 氟摻雜的程度有影響，而且對在所述表面上沉積的SiO2顆粒的熔化有影響。
[0008] 因此，比如在給具有D形的橫截面的芯棒進(jìn)行涂覆時，表面溫度在削平部 (Abflachung)上明顯比在倒圓部上更低。因此，在所述削平部上將比在所述倒圓部上更多 的氟摻入（einbauen)到玻璃母體中，從而在所述削平部上沉積的、氟摻雜的石英玻璃具有 比在所述倒圓部上沉積的石英玻璃更低的折射率（Brechzahl)。因此，出現(xiàn)方位角的折射率 變化，所述方位角的折射率變化相應(yīng)于在涂覆期間所沉積的石英玻璃層的、方位角變化的 氟含量或者方位角變化的表面溫度。
[0009] 此外，由于在所述削平部的區(qū)域中的較低的溫度而存在著以下危險：所沉積的 SiO2未完全熔化并且因此可能形成氣泡。因此，對于表面溫度來說決定性的POD過程參數(shù) 必須像功率和流速（Gasfluss) -樣被連續(xù)地改變和調(diào)整，從而在所述削平部的區(qū)域中也 導(dǎo)致所沉積的SiO2顆粒的熔化。
[0010] 出于這個原因，DE10 2009 004 756Al得出結(jié)論：所述POD沉積法對于具有圓柱 幾何形狀的偏差的基片本體來說-尤其對于具有矩形的橫截面的棒來說-不合適，因為在 這些基片本體圍繞著其縱軸線旋轉(zhuǎn)時在等離子體燃燒器與基片本體表面之間的間距連續(xù) 地如此劇烈地變化，從而出現(xiàn)不同的沉積條件和沉積溫度，所述不同的沉積條件和沉積溫 度引起所述POD護(hù)套玻璃層的不均勻的沉積。
[0011] 這種問題的解決辦法在包覆技術(shù)（tiberfangtechnik)中看到。優(yōu)選在此將預(yù) 制的、由氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的護(hù)套玻璃管預(yù)先萎陷（vorkollabieren)在芯軸（Dorn) 上，使得其內(nèi)部形狀已經(jīng)與有待包覆的芯棒的矩形形狀相匹配，并且在包覆時可以遵守預(yù) 先給定的、處于1到3_的范圍內(nèi)的縫隙尺寸范圍。在對以矩形形狀預(yù)先萎陷的護(hù)套玻璃 管進(jìn)行萎陷時，在處于具有尺寸15. 9X5. 8mm的芯棒與用氟摻雜的護(hù)套玻璃管之間的縫隙 中產(chǎn)生真空，使得軟化的護(hù)套玻璃不僅沿著徑向的方向而且沿著方位角的方向流動。
[0012] 但是，這種由沉積技術(shù)和包覆技術(shù)構(gòu)成的、用于制造護(hù)套玻璃層的組合要求多個 附加的方法步驟，并且十分耗時且成本昂貴。此外，難以保證在芯棒與萎陷的護(hù)套玻璃管之 間的界面的、不變的高質(zhì)量。
[0013] 此外，由US4, 859, 223A已知光學(xué)的預(yù)成型件的制造，其中在非圓整的、由鍺或者 氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的基片本體上借助于VAD(VaporPhaseAxialDeposition(汽相 軸向沉積））或者0CVD(0utsideChemicalVaporDeposition(外部化學(xué)氣相沉積））方 法沉積了同樣氟摻雜的護(hù)套玻璃煙灰層（Mantelglas-Sootschicht)并且隨后對其進(jìn)行燒 結(jié)。所述基片本體擁有"雙D形狀"，也就是說兩個彼此對置的平面以及兩個稍許凸出的彎 曲面。所述煙灰層以具有圓形的橫截面的柱體形狀包裹這個非圓整的基片本體。在燒結(jié)時， 所述護(hù)套層或多或少地與所述基片本體的形狀相匹配，使得所述預(yù)成型件要么具有近似橢 圓形的橫截面，要么明確地顯示出與所述基片本體的橫截面相應(yīng)的"雙D形狀"，通過對這 兩個平面進(jìn)行磨削所述"雙D形狀"還更加明顯地被加工。
[0014] 直接玻璃化（P0D方法）時的制造條件顯著有別于具有煙灰沉積 (Sootabscheidung)和布置在后面的玻璃化（VAD或者OCVD方法）的制造條件，尤其考慮到 所述基片本體的表面溫度對在護(hù)套玻璃層中的氟摻雜的均勻性的影響。
[0015] 迄今在借助于POD沉積在非圓整的基片本體上制造護(hù)套玻璃層時出現(xiàn)上面所描 述的折射率的方位角的變化。
[0016] 所述POD沉積法本身特別好地適合于：在高質(zhì)量界面的情況下將由具有高濃度的 摻雜材料的石英玻璃構(gòu)成的層施加到基片本體上。因此值得追求的是，這種方法也可以用 于在具有非圓整的橫截面的基片本體上制造護(hù)套玻璃層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 由此，本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種用于制造預(yù)成型件的方法，所述預(yù)成型件的突出 之處在于：以較高的氟摻雜以及在軸向上并且在徑向上預(yù)先給定的、在最簡單的情況中盡 可能均勻的摻雜材料分布的、具有非圓整的內(nèi)部橫截面的護(hù)套玻璃層，并且其中由于較高 的機械的應(yīng)力產(chǎn)生的故障風(fēng)險以及由于所述基片本體的不同的表面溫度引起的氣泡形成 的危險在沉積過程中得到了降低。
[0018] 該任務(wù)按照本發(fā)明以開頭所提到的方法為出發(fā)點通過以下方式得到解決：所述 POD護(hù)套玻璃層的制造包括以下方法步驟：
[0019] (a)在構(gòu)成經(jīng)過涂覆的、具有圓形的橫截面的基片本體的情況下，在表面區(qū)段上由 具有氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃來制造POD填充層（FUllschicht)，所述圓形的橫截面具有至 少與包絡(luò)圓的半徑一樣大的半徑；并且
[0020] (b)使在橫截面中為圓環(huán)形的、由氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的POD包覆玻璃層在所 述經(jīng)過涂覆的基片本體上沉積。
[0021] 具有非圓整的橫截面的基片本體擁有至少一個表面區(qū)段，所述至少一個表面區(qū)段 要么是平坦的要么具有在意義上不同于所述包絡(luò)圓的彎曲度的彎曲度，就像其彎曲度更小 或更大程度地彎曲、或者擁有與假想的、圍繞著支點的包絡(luò)圓的彎曲度不同的符號，其中所 述表面區(qū)段在所述支點之間延伸。為簡便起見，這個表面區(qū)段下面也被簡稱為"填充面"。
[0022] 在按本發(fā)明的方法中，以兩個都包括POD沉積過程的階段來實現(xiàn)具有非圓整的內(nèi) 部橫截面的POD護(hù)套玻璃層的制造。
[0023] 在第一階段中，在所述填充面上制造POD填充層。這個填充層的特點在于其化學(xué) 的成分并且在于其幾何形狀。它由具有與標(biāo)稱濃度相應(yīng)的氟含量的石英玻璃構(gòu)成，并且它 如此填充所述填充面，從而對于所述基片本體來說在總體上產(chǎn)生圓形的橫截面。在理想情 況中，這個圓形的橫截面的半徑剛好相應(yīng)于圍繞著所述支點的包絡(luò)圓半徑；但是它也可以 稍許大一些或者小一些。
[0024] 在所述第二階段中，在而后被圓形地涂覆的基片本體上以常見的方式借助于POD沉積過程來制造護(hù)套玻璃層。在此，由于所述基片本體的、先前實現(xiàn)的圓度而沒有在棱邊上 出現(xiàn)溫差的問題，從而可以在沒有困難的情況下在具有圓形的橫截面的護(hù)套玻璃層中得到 均勻的氟摻雜。
[0025] 如果不僅在所述第二階段中所制造的、圓形的POD護(hù)套玻璃層的氟含量而且在所 述第一階段中所制造的POD填充層的氟含量都相應(yīng)于所述氟標(biāo)稱濃度，就在總體上產(chǎn)生了 均勻摻雜的并且借助于POD方法制造的并且在所述基片本體上所施加的、具有非圓整的內(nèi) 部橫截面且具有圓整的外部橫截面的POD包覆玻璃層。
[0026] POD填充層和圓形的POD包覆玻璃層一起形成所述POD護(hù)套玻璃層。所述包覆玻 璃層的氟濃度可以與特殊的要求相匹配。即使所述包覆玻璃層的氟含量有別于所述氟標(biāo)稱 濃度，也獲得了在這兩個層的內(nèi)部的均勻的并且能夠再現(xiàn)地制造的氟摻雜的優(yōu)點。
[0027] 在預(yù)備階段中在所述填充面上制造POD填充層優(yōu)選包括以下方法步驟：
[0028] (aa)使由具有氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃構(gòu)成的POD前體層（VorlMuferschicht )在所述表面區(qū)段上沉積；
[0029] (bb)在構(gòu)成所述經(jīng)過涂覆的、具有圓形的橫截面的基片本體的情況下除去 (abtragen)所述POD前體層的、超出所述包絡(luò)圓的區(qū)域。
[0030] 在第一步驟中-如已經(jīng)描述的那樣-借助于POD沉積過程在所述填充面上制造用 氟以標(biāo)稱濃度摻雜的石英玻璃層。這種POD前體層完全填充從基片本體表面到所述包絡(luò)圓 的區(qū)域，但也可以延伸超過這個區(qū)域。所述沉積過程在這個第一階段中可以與在所述填充 面上的沉積相匹配，并且可以被優(yōu)化到所述POD前體層的質(zhì)量，也就是比如被優(yōu)化到所述 氟濃度的程度及均勻性。因為后來要除去多余的層區(qū)域，所以不必對在后來要除去的區(qū)域 中的均勻性及氣泡形成加以考慮。
[0031] 也重要的是，所述POD前體層在支點之間在意義上足夠厚，從而在接下來的第二 步驟中可以進(jìn)行機械除去，所述機械除去以上面所描述的意義由POD前體層來制造POD填 充層，并且所述機械除去引起經(jīng)過涂覆的、具有圓形的橫截面的基片本體。
[0032] 以已知的方式機械地通過銑削、磨削、拋光及類似方法來除去多余的層區(qū)域，其中 在理想情況中要去除所述POD前體層的、所有超出包絡(luò)圓的區(qū)域。通過這種方式，在所述填 充面上產(chǎn)生由具有氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃構(gòu)成的區(qū)域，該區(qū)域由支點之間的圓弧限定，所 述圓弧的半徑剛好相應(yīng)于所述包絡(luò)圓半徑。稍許大一些或者小一些的半徑都能夠接受，其 中在最后提到的情況中將所述基片本體的、圍繞著支點的一部分除去。
[0033] 對于按照方法步驟（aa)使所述POD前體層沉積在填充面上來說，兩種不同的方法 變型方案已經(jīng)證實是有利的。
[0034] 在其中一種方法變型方案中規(guī)定，在使所述POD前體層沉積時所述基片本體圍繞 著縱軸線連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，用于使環(huán)形地包圍所述基片本體的柱體護(hù)套的、環(huán)繞的POD前體層 沉積。
[0035] 如此制造的POD前體層的內(nèi)部橫截面體現(xiàn)了所述基片本體的外部輪廓；因此其為 環(huán)形，而不是圓環(huán)形。在此要容忍：所述石英玻璃的、比如在包絡(luò)圓支點的區(qū)域中的氟含 量-由于在那里較高的溫度-而比在所述填充面的區(qū)域中更低。重要的是，所述從填充面中 沉積的石英玻璃擁有標(biāo)稱濃度的氟濃度并且無氣泡；并且隨后對所述沉積過程進(jìn)行優(yōu)化。 因為在所述第二方法步驟中要除去具有更低的氟濃度的石英玻璃區(qū)域，從而在所述支點之 間的填充面上僅僅留下所述POD填充層。
[0036] 在所述另一種方法變型方案中，使所述POD前體層僅僅或者主要沉積在所述表面 區(qū)段上。
[0037] 在此主要或者僅僅為了填充所述基片本體的填充面而進(jìn)行所述SiO2顆粒的沉積 和玻璃化。在此使所述基片本體要么以沿著等離子體沉積燃燒器的方向旋轉(zhuǎn)（其中在所述 填充面的區(qū)域中的旋轉(zhuǎn)速度比在所述填充面的外部低），要么使所述基片本體可逆地在所 述填充面的區(qū)域中來回旋轉(zhuǎn)，直至在所述支點之間的填充面的區(qū)域被填充，要么完全在沒 有使所述基片本體圍繞著其縱軸線旋轉(zhuǎn)的情況下通過POD沉積來填充所述填充面。在多個 填充面的情況中，先后用每個填充面來進(jìn)行相應(yīng)地處理。
[0038] 在這種處理方式中，隨后也必須除去多余的材料，用于得到經(jīng)過涂覆的、具有精確 地圓整的橫截面的基片本體。但是，這種處理方式相對于首次提到的方法變型方案具有以 下優(yōu)點：在隨后的除去中能夠以較少的開銷和材料損失更加有針對性地填充所述填充面。
[0039] 如已經(jīng)提到的那樣，在所述方法步驟（bb)中優(yōu)選除去所述POD前體層的、所有超 出包絡(luò)圓的區(qū)域。
[0040] 所述超出包絡(luò)圓的區(qū)域要么對所述基片本體的理想的圓形形狀產(chǎn)生不利的影響， 要么其由具有比標(biāo)稱濃度低的氟濃度的石英玻璃所構(gòu)成。在理想情況中，剛好將這些多余 的區(qū)域除去，從而得到經(jīng)過涂覆的基片本體，所述基片本體的外直徑剛好相應(yīng)于所述包絡(luò) 圓的外直徑。
[0041] 所述基片本體通常是芯棒、用于光學(xué)的纖維的預(yù)成型件或者是由摻雜的或者由不 摻雜的石英玻璃構(gòu)成的基片管。所述非圓形的橫截面比如是橢圓形、多邊形、尤其是方形、 矩形、6角形、8角形或者梯形、經(jīng)過開槽的、花朵形、星形，或者其在一個側(cè)面上或者在多個 (優(yōu)選對置的）側(cè)面上具有平面或者稍許向內(nèi)（凹入地）或者向外（凸出地）彎曲面，從而 相對于圓形形狀產(chǎn)生一個或者多個填充面。為了表示具有圓周和平坦側(cè)面的實施方式，"D 形狀"這個概念得以貫徹。從中推導(dǎo)出具有兩個或者四個對置的平坦側(cè)面的圓形橫截面，其 也被稱為"雙D形狀"或者被稱為"四倍D形狀"。
[0042] 如果使用沿著其縱軸線的方向看具有多邊形的橫截面的基片本體，那么所述多邊 形的所有的角都優(yōu)選處于所述包絡(luò)圓上。
[0043] 這樣的芯棒橫截面使在包絡(luò)圓支點之間的表面區(qū)段上制造填充層變得容易。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044] 下面借助于實施例和專利附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。詳細(xì)示出：
[0045] 圖1是用于根據(jù)POD方法來制造預(yù)成型件的裝置的示意圖；
[0046] 圖2是具有方形的芯部的光學(xué)的纖維的徑向截面；
[0047] 圖3是IM-FTS-折射率分析的、沿著在圖2中繪入的掃描線的掃描圖；
[0048] 圖4到6是用于借助于按本發(fā)明的方法以具有帶四倍D形狀的橫截面的基片本體 為出發(fā)點來制造預(yù)成型件的方法步驟；并且
[0049] 圖7到10是光學(xué)的預(yù)成型件的、不同的實施方式的橫截面，所述光學(xué)的預(yù)成型件 可以根據(jù)所述按本發(fā)明的方法來得到。

【具體實施方式】
[0050] 圖2示出了光學(xué)的纖維的橫截面。在橫截面中為方形的、由不摻雜的石英玻璃構(gòu) 成的纖維芯部21被由氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的纖維護(hù)套22所包圍，所述纖維護(hù)套22具有 方形的內(nèi)部橫截面和圓整的外側(cè)（Au Penmantel)。所述纖維芯部21的邊長處于75μηι并 且纖維直徑處于120 μ m。所述纖維護(hù)套22的氟摻雜的石英玻璃通過傳統(tǒng)的POD沉積在方 形的芯棒上制成。
[0051]所述纖維已經(jīng)借助于 IM-FTS(InterferenceMicroscopy(干涉顯微術(shù)）+Fourier TransformSpectroscopy(傅里葉變換光譜學(xué)））經(jīng)歷了折射率測量。這些測量顯示出在所 述纖維護(hù)套22中的方位角的折射率變化。所使用的芯棒偏離圓形形狀的程度越大，所述折 射率變化就越大。在圖2中繪入了用于特征測量的掃描線23 ;它偏心地從側(cè)面24的中心 朝所述方形的纖維芯部21的、對置的角25延伸。
[0052] 在圖3中示出了用于所述掃描線23的M-FTS-測量的結(jié)果。在y軸上繪出關(guān)于 不摻雜的石英玻璃的折射率差△!!，并且在X軸上繪示出沿著掃描線23的、以μπι計的位 置Ρ。在所述纖維芯部21的區(qū)域中，所述折射率差A(yù)n = 0。所述折射率分布表明，在纖維 護(hù)套22的平坦的側(cè)面24 (用益/24表示）上沉積的、氟摻雜的石英玻璃的折射率（Λ η = 17. 3X KT3)比在纖維護(hù)套22的角25(用益/25表示）的附近沉積的、氟摻雜的石英玻璃的 折射率（Λη = 13.8ΧΚΓ3)更劇烈地下降。這一點要歸因于在沉積過程中在芯棒角25的 區(qū)域中的較高的表面溫度。
[0053] 為了避免這種效應(yīng)，按照本發(fā)明，在多階段的沉積過程中制造所述氟摻雜的護(hù)套 玻璃，下面借助于圖4到6在給具有4D形的橫截面的芯棒涂覆的實施例上對所述多階段的 沉積過程進(jìn)行詳細(xì)解釋。
[0054] 在圖4中所示出的徑向的橫截面中，所述由不摻雜的石英玻璃構(gòu)成的芯棒41擁 有四個成對地彼此對置的、或多或少平坦的、通過四個圓整的角43相連接的側(cè)面（填充面 42)。所述橫截面示出了圍繞著所述芯棒縱軸線的四個（vierzShlig)對稱性。所有棱邊 都處于圍繞著所述芯棒41的橫截面的包絡(luò)圓48上。所述芯棒41在所述實施例中擁有四 個處于所述圓整的角43上的控制點。原則上，"包絡(luò)圓"理解為以盡可能小的直徑完全將所 述芯棒橫截面包裹的圓。
[0055] 在圍繞著自身的縱軸線旋轉(zhuǎn)的芯棒41上，借助于常見的POD沉積過程由氟摻雜的 石英玻璃來制造環(huán)繞的、封閉的護(hù)套玻璃層44。如上面借助于圖2和3所解釋的那樣，在 沉積期間在所述角43的區(qū)域中更高的溫度在那里引起比在所述填充面42的區(qū)域中更低的 氟摻雜以及由此更低的折射率下降。在圖4中以深灰的顏色示意性地示出了較高地氟摻雜 的、具有劇烈折射率下降的區(qū)域45,并且以淺灰的顏色示意性地示出了具有被降低的氟摻 入以及較低的折射率下降的區(qū)域46。
[0056] 在此如此調(diào)節(jié)所述POD過程參數(shù)，從而在所述在平坦的側(cè)面42上沉積的區(qū)域45 中出現(xiàn)了引起An = 17. 3Χ KT3的折射率下降的氟濃度；這是氟標(biāo)稱濃度。
[0057] 所述POD沉積過程一直繼續(xù)到所構(gòu)成的護(hù)套玻璃層44的、在擁有所述氟標(biāo)稱濃度 的區(qū)域45中的厚度至少大得以至于完全填充所述包絡(luò)圓48。換句話說：一旦在所述芯棒 輪廓的填充面42上沉積了如此多的、具有所述氟標(biāo)稱濃度的護(hù)套玻璃質(zhì)量使得其完全填 充在所述芯棒41與其包絡(luò)圓48之間的區(qū)域，就結(jié)束所述沉積過程。
[0058] 在所述第二步驟中，以機械的方式對如此得到的坯件的外部幾何形狀進(jìn)行外圓磨 肖IJ，并且更確切地說如此進(jìn)行外圓磨削，使得在磨削之后的最終直徑相應(yīng)于所述包絡(luò)圓直 徑。圖5以橫截面示出了如此得到的半成品51。所述橫截面為圓形，其中所述4D形的芯棒 41的填充面42被用由氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的圓區(qū)段47占據(jù)，所述圓區(qū)段占最終的POD 護(hù)套玻璃層的第一部分并且所述圓區(qū)段形成本發(fā)明的意義上的POD填充層。重要的是，在 磨削之后留下的護(hù)套玻璃圓區(qū)段47由近似具有所述氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃構(gòu)成，并且所 述護(hù)套玻璃圓區(qū)段47在所述芯棒41的輪廓上一起產(chǎn)生圓整的總橫截面。
[0059] 圓整的總橫截面是以下述為前提：在繼續(xù)借助于POD過程用氟摻雜的石英玻璃來 給所述半成品51涂覆的第三步驟中，可以實現(xiàn)用氟對所述石英玻璃進(jìn)行均勻的加載。因為 由于在橫截面中的圓度而在沉積過程中產(chǎn)生均勻的溫度，從而在新構(gòu)成的、具有圓環(huán)形的 橫截面的POD包覆玻璃層49中出現(xiàn)在方位角上均勻的折射率。在所述護(hù)套玻璃圓區(qū)段47 與所述包覆玻璃層49之間的界面擁有像在POD沉積過程中按照標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)的一樣的好 的質(zhì)量。
[0060] 在圖6中示意性地示出了如此制造的預(yù)成型件50。所述預(yù)成型件50具有兩個在 不同的POD沉積過程中產(chǎn)生的護(hù)套玻璃區(qū)域，也就是所述POD填充層（圓區(qū)段47)和所述 POD包覆玻璃層49。所述POD包覆玻璃層49的折射率盡可能精確地與所述圓區(qū)段47的玻 璃的折射率相匹配，這要求與所述氟標(biāo)稱濃度相應(yīng)的氟加載。但是，也可以相對于所述POD 填充層47的玻璃調(diào)低或者調(diào)高所述POD包覆玻璃層49的折射率，其中第一種方案通常是 有利的。在摻雜材料濃度相同的情況下，不能看出界面。點線僅僅勾畫出以前的包絡(luò)圓48。
[0061] 在圖1中示意性地示出了合適的、用于制造分別具有圓環(huán)形的橫截面的護(hù)套玻璃 層44及POD包覆玻璃層49的裝置。為了使所述POD包覆玻璃層49沉積，在沉積室1中借 助于POD方法用氟摻雜的石英玻璃來給所述半成品51涂覆。以水平定向的縱軸線4借助 于在端面所焊接的保持管5將所述半成品51保持在（未示出的）玻璃車床的夾爪中。借 助于所述玻璃車床，使所述半成品51不僅能夠圍繞著其縱軸線4旋轉(zhuǎn)，而且也能夠沿著所 述縱軸線4可逆地來回運動。
[0062] SiCl4、氧氣和SFJt為原始物質(zhì)被輸送給所述等離子體燃燒器6并且它們在等離 子火焰7中轉(zhuǎn)化為SiO 2顆粒。在由石英玻璃構(gòu)成的、被高頻線圈包圍的燃燒器管10的內(nèi) 部產(chǎn)生所述等離子火焰7。在所述沉積過程的開始，在所述燃燒器管10與所述半成品51的 縱軸線之間設(shè)定120_的間距。
[0063] 如由方向箭頭14所標(biāo)示的那樣，所述圍繞著自身的縱軸線4旋轉(zhuǎn)的半成品51沿 著所述等離子燃燒器6可逆地在轉(zhuǎn)向點A、B之間來回運動。在此使SiOJg粒分層地在橫 截面中為圓形的柱體側(cè)面上沉積。每個所沉積的分層（Schichtlage)都借助于所述等離子 火焰7直接被玻璃化為所述護(hù)套玻璃層49的、含氟的石英玻璃。
[0064] 上面所解釋的方法的改動方案的區(qū)別在于第一方法步驟，也就是在所述芯棒41 的填充面上42上的護(hù)套玻璃的POD構(gòu)成。在此沒有構(gòu)成環(huán)繞的、封閉的護(hù)套玻璃層44， 而是僅僅用護(hù)套玻璃來涂覆所述填充面42。為此在每次用于給填充面42填充的涂覆行程 (Beschichtungshub)之后將所述芯棒41繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到下一個有待涂覆的填充面42上。所述 護(hù)套玻璃構(gòu)成一直進(jìn)行到用氟摻雜的、具有氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃足夠填充要填充的芯棒 區(qū)域，用于能夠通過隨后的外圓磨削如在圖4b)中一樣得所述半成品51。隨后如上面所解 釋的那樣，將所述半成品繼續(xù)加工成所述預(yù)成型件50。
[0065]對于許多纖維應(yīng)用情況來說，具有非圓整的芯棒和擁有均勻的折射率分布的POD 護(hù)套玻璃層的預(yù)成型件是受歡迎的，因為由此所述纖維的耦合輸入及反射特征得到改進(jìn)并 且所述纖維的數(shù)值孔徑（NA)在方位角上變得更為均勻。通過與圓形形狀有別的4D形的橫 截面來阻礙并且改變螺旋模式，這在激光應(yīng)用情況中能夠更為有效地將泵浦光耦合輸入到 激光有效的芯部中。
[0066] 圖7到10示出了另外的光學(xué)的預(yù)成型件的橫截面，所述預(yù)成型件能夠有利地-也 就是無氣泡地并且以在相應(yīng)的填充層77、87、97、107中以及在所述包覆玻璃層49中的均勻 的并且所定義的氟摻雜-借助于按本發(fā)明的方法來制造。在所有實施方式中，在具有由不 摻雜的石英玻璃構(gòu)成的非圓整的橫截面和6個（6-z5hlig )對稱性的芯部上，借助于上面 所解釋的雙階段的方法來制造POD護(hù)套玻璃層，所述POD護(hù)套玻璃層由填充層77、87、97、 107和在其上面沉積的、具有圓環(huán)形的橫截面的POD包覆玻璃層49所組成。所描述的實施方 式之間的區(qū)別僅僅在于相應(yīng)的芯部的幾何形狀以及屬于所述芯部的填充層77、87、97、107 的幾何形狀及氟含量。
[0067]圖7示出了這樣的芯棒71，其外側(cè)設(shè)置有平坦的縱槽，所述縱槽則具有經(jīng)過倒圓 的、擁有凹入的彎曲的底部。在所述槽的底部上的倒圓部擁有與所述芯棒71的、在縱槽之 間的、凸出地彎曲的表面區(qū)段72相同的彎曲半徑（僅僅具有其它符號），所述包絡(luò)圓48的 支點43處于所述縱槽上。因此所述填充玻璃層77在橫截面中-除了尖的邊緣之外-具有 橢圓形狀。
[0068]圖8示出了具有花朵形的橫截面的芯棒81，該芯棒的外側(cè)設(shè)置有槽，所述槽的壁 體以凸出的彎曲向外逐漸變細(xì)成尖部83。相鄰的槽無過渡地轉(zhuǎn)變?yōu)楸舜?，從?除了所述 尖部83之外-所述芯棒81的全部的表面在形成外拱形部82的情況下凸出地彎曲。所述 包絡(luò)圓48的支點43在這里處于所述外拱形部82上。相應(yīng)的填充玻璃層87像在所有其它 的、按照圖6到10的實施方式中一樣彼此分開。
[0069]圖9示出了和圖7相類似的橫截面輪廓。所述芯棒91在這里擁有星形的橫截面。 這種橫截面通過以下方式來得到：所述外側(cè)以星形尖部92為出發(fā)點設(shè)置有彼此鄰接的、平 坦的、經(jīng)過倒圓的、凹入彎曲的凹陷（Eindellung)。所述凹陷的倒圓部擁有與所述包絡(luò)圓 48相同的彎曲半徑（僅僅具有其它符號），使得所述填充玻璃層97在橫截面中類似于橢圓 形（除了其兩條尖的邊緣之外）。所述填充玻璃層97的氟含量在這種情況中高于所述包覆 玻璃層49的氟含量。所述星形尖部92形成所述包絡(luò)圓的支點43。除了這些支點之外，所 述芯棒91的全部的表面凹入地彎曲。
[0070]圖10示出了與圖8相類似的橫截面輪廓。所述芯棒101擁有波浪形的橫截面輪 廓，其中波峰（HUgel) 102與波谷（Tal)交替出現(xiàn)。所述波谷通過在所述芯棒101的外側(cè)中 的縱槽來產(chǎn)生，所述縱槽在波谷底部中擁有凹入的彎曲并且在其它地方擁有凸出的彎曲。 所述波峰102形成所述包絡(luò)圓48的支點43。相應(yīng)的填充玻璃層107彼此分開。
【權(quán)利要求】
1. 用于制造具有由用氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的POD護(hù)套玻璃層的、光學(xué)的預(yù)成型件 (50)的方法，方法是：借助于等離子體燃燒器（6)在有氟的情況下形成SiO2顆粒，這些SiO2 顆粒沉積在柱形的并且具有縱軸線的基片本體（2)的柱體側(cè)面上并且直接玻璃化，其中所 述基片本體（2)沿著其縱軸線（4)的方向看具有非圓形的橫截面，其中在包絡(luò)圓（48)的支 點（43)之間延伸著至少一個沒有彎曲或者具有與包絡(luò)圓彎曲度不同的彎曲度的表面區(qū)段 (42 )，其特征在于，所述POD護(hù)套玻璃層的制造包括以下方法步驟： (a) 在構(gòu)成經(jīng)過涂覆的、具有圓形的橫截面的基片本體（51)的情況下，在所述表面區(qū)段 (42)上由具有氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃來制造 POD填充層（47)，所述圓形的橫截面具有至少 與所述包絡(luò)圓（48)的半徑一樣大的半徑；并且 (b) 使在橫截面中為圓環(huán)形的、由氟摻雜的石英玻璃構(gòu)成的POD包覆玻璃層（49)在所 述經(jīng)過涂覆的基片本體（51)上沉積。
2. 按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照方法步驟（a)在所述表面區(qū)段上制造所 述POD填充層（47)包括以下方法步驟： (aa)使由具有氟標(biāo)稱濃度的石英玻璃構(gòu)成的POD前體層（44)在所述表面區(qū)段（42)上 沉積； (bb)在構(gòu)成所述經(jīng)過涂覆的、具有圓形的橫截面的基片本體（51)的情況下除去所述 POD前體層（44)的、超出所述包絡(luò)圓（48)的區(qū)域。
3. 按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在使按照方法步驟（aa)的POD前體層（44) 沉積時，所述基片本體（2)圍繞著所述縱軸線（4)連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，用于使環(huán)形地包圍所述基片 本體（2)的柱體護(hù)套的、環(huán)繞的POD前體層（44)沉積。
4. 按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，按照方法步驟（aa)所述POD前體層僅僅或 者主要在所述表面區(qū)段上實現(xiàn)。
5. 按權(quán)利要求2到4中任一項所述的方法，其特征在于，在所述方法步驟（bb)中除去 所述POD前體層（44)的、所有超出包絡(luò)圓（48)的區(qū)域。
6. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用沿著其縱軸線（4)的方向 看具有多邊形、尤其是方形的、矩形的、6角形的或8角形的橫截面的基片本體（2)。
7. 按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述多邊形的所有的角都處于所述包絡(luò)圓 (48)上。
8. 按權(quán)利要求1到5中任一項所述的方法，其特征在于，所述基片本體（2)沿著其縱軸 線（4)的方向看具有至少一個擁有D形的橫截面的區(qū)域。
【文檔編號】C03B37/012GK104520244SQ201380042231
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】舍茨 G., 布羅伊爾 K., 施密特 R., 鮑爾 P., 舒爾泰斯 A., 伯迪格 P., 朗納 A. 申請人:赫羅伊斯石英玻璃股份有限兩合公司