用于制造光學(xué)預(yù)制件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造光學(xué)預(yù)制件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于制造光學(xué)預(yù)制件的方法，包括以下步驟:
[0003]-提供內(nèi)表面上沉積有玻璃層的基管；以及
[0004]-通過(guò)施加橫向熱源以將基管加熱到該基管的軟化溫度以上來(lái)對(duì)該基管進(jìn)行徑向收縮，由此制造出光學(xué)預(yù)制件。
[0005]—般而言，在光纖領(lǐng)域中，在基管的內(nèi)表面上沉積多個(gè)玻璃薄膜。玻璃形成氣體(即，摻雜或未摻雜的反應(yīng)氣體)從基管的一端(基管的供給側(cè))被引入該基管的內(nèi)部。在基管的內(nèi)表面上沉積摻雜或未摻雜的玻璃層?？蛇x地通過(guò)使用真空栗來(lái)將氣體從基管的另一端(基管的排出側(cè))排出或去除。真空栗具有在基管的內(nèi)部產(chǎn)生減壓的效果，其中該減壓通常包括5?50mbar的壓力值。
[0006]可以使用諸如MCVD (改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積)、PCVD (等離子體化學(xué)氣相沉積)等的若干內(nèi)部氣相沉積工藝。本發(fā)明適用于所有類型的內(nèi)部氣相沉積工藝。以下更詳細(xì)地說(shuō)明PCVD0
[0007]—般而言，來(lái)自發(fā)生器的電磁輻射(優(yōu)選為微波)經(jīng)由波導(dǎo)指向施加器，其中該施加器包圍基管。該施加器使電磁輻射耦合到等離子體內(nèi)。該施加器(以及該施加器所形成的等離子體)在基管的長(zhǎng)邊方向上往復(fù)移動(dòng)，作為該移動(dòng)的結(jié)果，通過(guò)每次行程(stroke)或通過(guò)(pass)將薄的玻璃層沉積到基管的內(nèi)部上。
[0008]在沉積工藝期間，施加器和基管通常被加熱爐包圍，以使基管維持處于900?1300 °C的溫度。
[0009]在通過(guò)次數(shù)使這些薄膜、即所沉積材料的累積厚度增加的情況下，這種增加由此導(dǎo)致基管的剩余內(nèi)徑的減小。換句話說(shuō)，基管內(nèi)的中空空間隨著每次通過(guò)而不斷變小。
[0010]在玻璃層沉積到基管的內(nèi)部之后，隨后通過(guò)加熱使還被稱為初級(jí)預(yù)制件所用的前體的基管收縮成光學(xué)預(yù)制件即實(shí)心棒。這被稱為徑向收縮工藝(collapsing process)。剩余的實(shí)心棒也被稱為初級(jí)預(yù)制件。
[0011]在徑向收縮工藝期間，通常使用熱源來(lái)在收縮機(jī)中使所沉積的管(S卩，內(nèi)表面上沉積有玻璃層的基管)收縮成光學(xué)預(yù)制件。這種機(jī)器通常已知為徑向收縮裝置。該徑向收縮裝置包括可以將基管加熱到比所述基管的軟化溫度高的溫度(通常為2000攝氏度以上)的熱源。用于對(duì)基管進(jìn)行徑向收縮的合適的熱源包括氫/氧燃燒器、等離子體燃燒器、電阻加熱爐和感應(yīng)加熱爐。然而，本發(fā)明不限于特定類型的熱源。
[0012]在所述徑向收縮步驟之后，在特殊實(shí)施例中，例如通過(guò)外部氣相沉積工藝或直接玻璃包覆(所謂的“包覆(overcladding)”)或者通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)預(yù)制玻璃管(所謂的“套管(sleeving) ”)，可以進(jìn)一步從外部向?qū)嵭陌艋虺跫?jí)預(yù)制件配備附加量的玻璃，由此獲得被稱為最終預(yù)制件的復(fù)合預(yù)制件。根據(jù)如此制成的一端被加熱的最終預(yù)制件，通過(guò)在拉絲塔上進(jìn)行拉制來(lái)獲得光纖。壓實(shí)(最終)預(yù)制件的折射率分布與根據(jù)這種預(yù)制件所拉制出的光纖的折射率分布相對(duì)應(yīng)。
[0013]根據(jù)美國(guó)專利US 4，869，743，已知一種用于通過(guò)對(duì)預(yù)制件進(jìn)行拉制來(lái)制造光纖的方法，其中該預(yù)制件是通過(guò)對(duì)內(nèi)部建立了減壓并且因連續(xù)通過(guò)而被加熱的厚壁二氧化硅管進(jìn)行徑向收縮所制成的。通過(guò)以某部位抵靠同軸內(nèi)錐形引導(dǎo)件的方式開(kāi)始各次通過(guò)來(lái)防止該管橢圓化。
[0014]根據(jù)歐洲專利申請(qǐng)EP O, 860，719，已知一種用于在改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積期間監(jiān)測(cè)并控制預(yù)制管的橢圓度的工藝和設(shè)備。響應(yīng)于來(lái)自監(jiān)測(cè)裝置的計(jì)算機(jī)生成信號(hào)，通過(guò)局部地改變玻璃管的溫度或者通過(guò)改變用于對(duì)管進(jìn)行徑向收縮的物理力來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整管徑向收縮率。
[0015]根據(jù)美國(guó)專利申請(qǐng)US 2003/0024278，已知一種用于根據(jù)具有中心線孔徑的預(yù)制件來(lái)制造光導(dǎo)纖維的方法，其中該方法包括以下步驟:降低中心線孔徑的壓力，然后使中心線孔徑的壓力增加至某壓力，以提高中心線孔徑區(qū)域周圍的均勻性、圓形度和/或?qū)ΨQ性。
[0016]例如根據(jù)使用內(nèi)部氣相沉積工藝的現(xiàn)有技術(shù)工藝所制造出的內(nèi)表面上沉積有玻璃層的基管的一個(gè)缺點(diǎn)是這些管的內(nèi)徑并非呈圓形、即呈非圓形。換句話說(shuō)，基管的剩余“開(kāi)口”部分的截面并非類似于正圓(perfect circle)。
[0017]在內(nèi)部氣相沉積工藝完成之后，通常在專用機(jī)器上對(duì)沉積有玻璃的基管進(jìn)行徑向收縮。非圓形的基管、例如橢圓管將導(dǎo)致所拉制出的光纖的纖芯的非圓形度。由于在徑向收縮期間不僅存在向基管的中心線(即，沿中心向內(nèi))作用的力而且還存在沿著基管的圓周(S卩，軸向)作用的力，因此上述的在沉積期間所獲得的非圓形效果在徑向收縮工藝期間甚至進(jìn)一步被增強(qiáng)。該軸向力增強(qiáng)了基管的非圓形度特性。
[0018]以上導(dǎo)致拉制之后的光纖的纖芯的所謂的非圓形度，其中該非圓形度由于會(huì)導(dǎo)致衰減增大因而是不期望的現(xiàn)象。
[0019]非圓形度例如還可能導(dǎo)致得到偏振模色散高的單模光纖、或者可能導(dǎo)致得到由于纖芯中的非對(duì)稱性而表現(xiàn)出高的差分模式延遲值的多模光纖。這兩者都是不期望的。
[0020]本發(fā)明的目的是提供一種用于制造改進(jìn)了的光學(xué)預(yù)制件、即實(shí)心棒的方法，其中與不是根據(jù)本方法所制備的光學(xué)預(yù)制件相比，降低了光學(xué)預(yù)制件的非圓形特性。
[0021]上述各目的由本發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明涉及一種用于制造光學(xué)預(yù)制件的方法，包括以下步驟:
[0023]-提供內(nèi)表面上沉積有玻璃層的基管；
[0024]-增大步驟，用于通過(guò)施加橫向熱源以將所述基管加熱到所述基管的軟化溫度以上、并且通過(guò)提供高于環(huán)境壓力的所述基管的內(nèi)壓，來(lái)增大所述基管的外徑；
[0025]-徑向收縮步驟，用于通過(guò)施加所述橫向熱源以將所述基管加熱到所述基管的軟化溫度以上，來(lái)對(duì)外徑增大的所述基管進(jìn)行徑向收縮，由此制造出光學(xué)預(yù)制件。
[0026]在實(shí)施例中，所述方法還包括以下步驟:
[0027]-測(cè)量步驟，用于測(cè)量所述基管的所述內(nèi)壓和所述環(huán)境壓力之間的壓力差；以及
[0028]-基于所述測(cè)量步驟的測(cè)量和預(yù)定義的壓力值來(lái)控制所述內(nèi)壓。
[0029]在另一實(shí)施例中，所述預(yù)定義的壓力值為10?100帕斯卡。
[0030]在另一實(shí)施例中，所述預(yù)定義的壓力值為30?65帕斯卡。
[0031]在另一實(shí)施例中，所述預(yù)定義的壓力值為40?50帕斯卡。
[0032]在另一實(shí)施例中，所述預(yù)定義的壓力值約為45帕斯卡。
[0033]在另一實(shí)施例中，在所述增大步驟期間施加于所述基管的溫度至少為1900°C。
[0034]在另一實(shí)施例中，在所述徑向收縮步驟期間施加于所述基管的溫度至少為2000。。。
[0035]在另一實(shí)施例中，在所述徑向收縮步驟期間施加于所述基管的溫度至少為2100。。。
[0036]在另一實(shí)施例中，在多個(gè)不同的時(shí)間執(zhí)行用于增大基管的外徑的所述增大步驟。
[0037]在另一實(shí)施例中，所述用于提供內(nèi)表面上沉積有玻璃層的基管的步驟包括:
[0038]-提供中空基管；以及
[0039]-通過(guò)以下操作來(lái)在所述中空基管的內(nèi)部沉積玻璃層:
[0040]-經(jīng)由所述中空基管的供給側(cè)向所述中空基管供給玻璃形成前體，其中所述中空基管還包括排出側(cè)，以及
[0041]-沿著所述中空基管的長(zhǎng)度在所述中空基管的內(nèi)部施加橫向反應(yīng)區(qū)，以在所述中空基管中產(chǎn)生所述玻璃形成前體所用的沉積條件，由此提供內(nèi)表面上沉積有玻璃層的基管。
[0042]在另一實(shí)施例中，用于在基管的內(nèi)部沉積玻璃層的步驟使用等離子體化學(xué)氣相沉積(PCVD)工藝。
[0043]以下更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
[0044]本說(shuō)明書(shū)中所使用的定義
[0045]在本說(shuō)明書(shū)和/或權(quán)利要求書(shū)中使用以下定義來(lái)定義所陳述的主題。以下沒(méi)有列出的其它術(shù)語(yǔ)意味著具有本領(lǐng)域內(nèi)普遍接受的含義。
[0046]如本說(shuō)明書(shū)中所使用的“中空基管”表示:內(nèi)部具有空腔的延長(zhǎng)管。一般而言，在制造預(yù)制件期間，所述管的內(nèi)部設(shè)置(或涂敷)有多個(gè)玻璃層。
[0047]如本說(shuō)明書(shū)中所使用的“初級(jí)預(yù)制件所用的前體”表示:在一個(gè)或多個(gè)附加工藝步驟之后將得到初級(jí)預(yù)制件的中間產(chǎn)品。
[0048]如本說(shuō)明書(shū)中所使用的“初級(jí)預(yù)制件”表示:在變成最終預(yù)制件之前需要從外部設(shè)置有額外玻璃的實(shí)心棒(實(shí)心預(yù)制件)。
[0049]如本說(shuō)明書(shū)中所使用的“最終預(yù)制件”表示