專利名稱：一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法
一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法，包括一種針對特殊材料玻璃光纖預(yù)制 棒所設(shè)計(jì)的恒溫澆鑄設(shè)備和利用此設(shè)備，并采用澆鑄法的原理，發(fā)明的一種 特殊材料玻璃光纖預(yù)制棒的制作方法。背景技術(shù)：
隨著光纖應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，光纖的制備工藝在近幾十年里得到了飛速的 提高。眾所周知，光纖的制備工藝主要由制作光纖預(yù)制棒和光纖拉絲兩部分 組成，其中光纖預(yù)制棒則是當(dāng)今光纖生產(chǎn)的母體和發(fā)展的瓶頸。因此，光纖 預(yù)制棒被業(yè)內(nèi)譽(yù)為光通信產(chǎn)業(yè)"皇冠上的明珠"。
然而，現(xiàn)有的光纖預(yù)制棒制備工藝及設(shè)備主要是針對普通硅酸鹽光纖所 設(shè)計(jì)開發(fā)的，對于仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段的很多特殊材料玻璃光纖則并不適 用。但是，很多特殊材料玻璃光纖在光通信領(lǐng)域中存在著巨大的發(fā)展?jié)摿?潛在的商業(yè)價(jià)值，所以，如今乃至以后其必將成為眾多實(shí)驗(yàn)室的研究熱點(diǎn)之 一。因此，非常有必要學(xué)習(xí)、研究光纖預(yù)制棒的制作工藝，并對其進(jìn)行改造， 使之更適合于實(shí)驗(yàn)室中對特殊材料玻璃光纖的開發(fā)。
目前，有關(guān)光纖預(yù)制棒的發(fā)明專利多為國外所設(shè)計(jì)，綜合其制作方法主 要分為芯棒的制造和包層的制造兩部分。
芯棒的制造一般采用氣相沉積法，具體來講主要包括外汽相沉積法
(OVD)、汽相軸向沉積法(VAD)、改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD)、 等離子體化學(xué)汽相沉積法(PCVD)四種。其中，OVD是美國康寧公司Kapron 在1970年發(fā)明的專利。OVD化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為火焰水解，即通過氫氧焰攜帶 的氣態(tài)齒化物被火焰水解，產(chǎn)生的"料末"逐漸地一層一層沉積，從而獲得 所需的纖芯玻璃。OVD分為沉積和燒結(jié)兩個工藝步驟(1)按光纖折射分 布的要求，進(jìn)行多孔玻璃預(yù)制棒芯棒的沉積；(2)將沉積好的預(yù)制棒芯棒 進(jìn)行燒結(jié)處理，除去殘留水分后，得到一根透明無水分的光纖預(yù)制棒芯棒。
VAD是1977年日本電報(bào)電話公司的伊澤立男等人為避免與康寧公司OVD 專利的糾紛而發(fā)明的連續(xù)工藝專利。VAD化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與OVD工藝相同， 也是火焰水解。與OVD工藝不同的是，VAD是通過在外面沉積精細(xì)的粒子 到玻璃狀"種棒"的頂端上來制成預(yù)制棒，這種生長是軸向的生長于"種棒" 的頂端，因此稱為軸向沉積法。這種方法中，燒結(jié)和沉積是在同一臺設(shè)備中 不同空間同時(shí)完成的，即預(yù)制棒的連續(xù)制造。MCVD是由美國AT&T公司 貝爾實(shí)驗(yàn)室的Machesney等人在1974年所開發(fā)的經(jīng)典工藝專利。MCVD法 是將含有纖芯和包層材料的氣體分別多次吹入到軸向移動加熱的硅管中，氣 體在加熱區(qū)域發(fā)生反應(yīng)并在管的內(nèi)壁上形成連續(xù)的沉積層，經(jīng)過多次沉積形 成坯棒，最后燒結(jié)塌陷成預(yù)制棒。MCVD工藝是由沉積和成棒兩個工藝步 驟組成(1)沉積是獲得設(shè)計(jì)要求的光纖芯折射率分布；(2)成棒是將己 沉積好的空心高純石英玻璃管熔縮成一根實(shí)心的光纖預(yù)制棒芯棒。PCVD是 1975年由荷蘭飛利埔公司的Koenings提出的微波工藝專利。PCVD與MCVD 的相似之處是，它們都是在高純石英玻璃管管內(nèi)進(jìn)行氣相沉積和高溫氧化反 應(yīng)。所不同之處是PCVD工藝用的熱源是微波，其反應(yīng)機(jī)理為微波激活氣體 產(chǎn)生等離子使反應(yīng)氣體電離，電離的反應(yīng)氣體呈帶電離子態(tài)。帶電離子重新 結(jié)合時(shí)釋放出的熱能，從而熔化氣態(tài)反應(yīng)物而形成透明的石英玻璃沉積薄 層。PCVD與MCVD均有沉積和成棒兩個具體步驟。
包層的制造主要包括管套法(Casing)、等離子噴涂(Plasma Spray)、 溶膠-凝膠法(Sol-gel)、火焰水解外沉積法(SOOT)四種。Casing是指分 別機(jī)械加工出包層材料制成的空心管和纖芯材料制成的芯棒，將芯棒插入到 空心管中制成預(yù)制棒。Plasma Spray是由阿爾卡特發(fā)明的，指用石英粉末經(jīng) 等離子焰熔制在芯棒上制成大預(yù)制棒的技術(shù)。Sol-gel是美國朗訊發(fā)明的外包 技術(shù)，包括兩條途徑(1)用Sol-gel法制成合成石英管作為套管，再用套 管法制成大預(yù)制棒；(2)先用Sol-gel法制成合成石英粉末，再將合成石英 粉末經(jīng)高頻等離子焰熔制于芯棒上制成大預(yù)制棒。SOOT泛指OVD、 VAD
等火焰水解外沉積工藝，而不用OVD、 VAD以示與芯棒制作工藝的區(qū)別。
以上所介紹的光纖預(yù)制棒的制備工藝己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，但
是它們卻有各自的缺點(diǎn)。例如，MCVD法管套的偏心度、彎曲度等難以控制； VAD法耗電多、電極損耗大等等。并且更關(guān)鍵的是以上的制備工藝過于 復(fù)雜，設(shè)備昂貴，適合于工業(yè)大型生產(chǎn)，不能用于實(shí)驗(yàn)室中對新型材料玻璃 光纖的研發(fā)。
為打破少數(shù)發(fā)達(dá)國家對光纖預(yù)制棒制造技術(shù)的封鎖，近年來，我國對光 纖預(yù)制棒的開發(fā)給與了大力支持，并己初獲成效，但是我國自主設(shè)計(jì)的光纖 預(yù)制棒制備方面的專利還很少。主要有華南理工大學(xué)所申請的結(jié)合吸注法和 管套法所設(shè)計(jì)的一種玻璃光纖預(yù)制棒的制備方法。但是，這種方法需要對玻 璃進(jìn)行極其精密的機(jī)械加工，進(jìn)而得到上端為錐形口、下端帶有排氣孔的圓 柱形空心包層體，這對于很多機(jī)械加工性能不好(如硬度小，脆度大等)的 特殊材料的玻璃(如磷酸鹽玻璃等)來講是非常困難的。另外，由于很多特 殊材料玻璃熔化后粘稠度較高的性質(zhì)， 一般情況下，很難將玻璃液注入到內(nèi) 徑只有幾毫米的空心包層體中。上述實(shí)際操作中的困難都不同程度地阻礙了 一般實(shí)驗(yàn)室對特殊材料玻璃光纖預(yù)制棒的開發(fā)制作。
因此，非常有必要尋求一種新型簡便的制作方法來改進(jìn)特殊材料玻璃光 纖預(yù)制棒的制作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決以上所提出的問題，設(shè)計(jì)了 一種針對特殊材料玻璃光纖預(yù) 制棒的恒溫澆鑄設(shè)備，利用此設(shè)備并結(jié)合澆鑄法的原理，介紹了一種特殊材 料玻璃光纖預(yù)制棒的制作方法。這種光纖預(yù)制棒的新型制作方法簡單易行， 適合于實(shí)驗(yàn)室對新型材料玻璃光纖預(yù)制棒的研發(fā)。
本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案 一、恒溫澆鑄設(shè)備
恒溫澆鑄設(shè)備主要由玻璃棒澆鑄爐和玻璃模具兩部分構(gòu)成。 玻璃棒澆鑄爐在結(jié)構(gòu)上分為內(nèi)層陶瓷管、加熱電阻絲、外部保溫層、 外套及底部支架。其中，加熱電阻絲為鎳鉻合金電阻絲，纏繞在內(nèi)層陶瓷管 外，外部用石棉和焰棉作保溫材料形成外部保溫層， 一起放入鐵質(zhì)外套中， 將鐵質(zhì)外套固定在底部支架上以確保其在澆鑄過程中的穩(wěn)定性。
玻璃模具頂端為錐形澆鑄口 ，下面為圓柱形空心管,玻璃模具的外徑略小 于內(nèi)層陶瓷管內(nèi)徑。
二、 預(yù)制棒的制作方法 玻璃光纖預(yù)制棒的制作方法主要包括以下步驟
(1 )纖芯材料玻璃液注入到恒溫澆鑄設(shè)備中制成玻璃棒； (2)纖芯材料玻璃棒退火后，熔拉變細(xì)；
(3 )熔拉后的纖芯材料玻璃棒置于恒溫澆鑄設(shè)備中充分預(yù)熱； (4)包層材料玻璃液注入到含有纖芯材料玻璃棒的恒溫澆鑄設(shè)備中， 制成玻璃棒，退火后得到光纖預(yù)制棒。
三、 纖芯材料玻璃棒熔拉變細(xì)后的直徑 本方法所制作的預(yù)制棒可以通過光纖拉絲爐拉制成階躍型光纖。纖芯材
料所熔拉成的細(xì)玻璃棒的直徑?jīng)Q定了拉制出的光纖為單模還是多模。
假設(shè)拉制出的光纖為弱波導(dǎo)光纖。如圖1所示，選擇橫向電場的偏振方
向?yàn)檠豗軸方向，可以得到圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)中的亥姆霍茲方程
<formula>formula see original document page 7</formula>(1)
其中，在纖芯中11=111，在包層中11=112。
利用分離變量法求解方程(1)，可以得到^的解
<formula>formula see original document page 7</formula>(2)
<formula>formula see original document page 7</formula> (3)
其中，^和^分別為m階貝塞爾函數(shù)和m階第二類修正的貝塞爾函數(shù)，
兩種函數(shù)的曲線表示如圖2、圖3所示。P為相位常數(shù)，U為歸一化徑向相
位常數(shù)，W為歸一化徑向衰減常數(shù)。由U， W可以定義歸一化頻率V有
<formula>formula see original document page 8</formula>(4)
通過光纖的邊界條件并且利用弱導(dǎo)波光纖條件，可以由(2) ， (3)式 得出弱導(dǎo)波光纖標(biāo)量解的特征方程
<formula>formula see original document page 8</formula> (7)
通過數(shù)值方法求解特征方程，得出U、 W及P的值，從而確定了光纖中 場的所有特性。
以^4表示光纖中的模式，m代表貝塞爾函數(shù)的階數(shù)，n代表其根的序 號。 一組確定的m,n對應(yīng)著一組確定的U、 W、 e值，決定了光纖中一種獨(dú) 立的場分布。
在光纖中，以歸一化徑向衰減常數(shù)W來決定某一種模式是否截止，即 當(dāng)『2>0時(shí)能量在光纖中傳播，稱為導(dǎo)波；當(dāng)『2<0時(shí)能量不能集中在光纖之 中，稱為輻射波；當(dāng)『2=0是對應(yīng)某一種模式的截止頻率。由(4)式可知， 此時(shí)有
^ (8)
如果要使拉制出的光纖的工作模式為單模，則要求除最低階模式以外的 其他各階模式都被截止，艮口
<formula>formula see original document page 8</formula>(9)
通過數(shù)值求解特征方程(7)，并由方程(8)可知
<formula>formula see original document page 8</formula> ( 10)
由公式(4) ， (10)可知單模光纖的芯徑一般僅為4pm-10,。以拉 制出的光纖直徑為125)im為例，采用的玻璃模具內(nèi)徑為10mm，使用一次熔 拉澆鑄法，則細(xì)玻璃棒的直徑為0.32 mm-0.8 mm。通過一次熔拉澆鑄法制 備預(yù)制棒的實(shí)際操作比較困難，所以可以使用二次熔拉澆鑄法。即預(yù)制棒通 過一次熔拉澆鑄后，重復(fù)工藝步驟(2) ， (3) ， (4)，通過兩次熔拉澆 鑄制備而成，則每次拉制的細(xì)玻璃棒的直徑為1.78 mm-2.83 mm。
如果要求所拉制的光纖為多模光纖，則預(yù)制棒可以通過一次熔拉澆鑄制 備而成。這時(shí)，光纖中模式的數(shù)量為
似丄
2 (11) 四、纖芯材料細(xì)玻璃棒澆鑄時(shí)所固定的位置
端面泵浦是光纖器件中最常用的泵浦方式，其中包層泵浦是提高光纖中 摻雜離子對泵浦光的吸收效率的有效方法之一，即通過控制材料的折射率， 使泵浦光在包層玻璃中傳輸，信號光在纖芯玻璃中傳輸?shù)姆椒?。AnpingLiu, Kenichi Ueda在理論上證明偏心光纖較同心光纖對泵浦光具有更高的吸收 效率。 ("The absorption characterises of circular, offset, and rectangular double-clad fibers", Optics Communications, 132, 51卜518(19%).)
設(shè)Ro為包層的半徑，ro為纖芯的半徑，p為纖芯的偏心距，可以證明當(dāng) p+ro+50pm 〈Ro時(shí)，泵浦光的吸收效率可以達(dá)到90%-95%。
按照上面的結(jié)論，以拉制出的光纖直徑為125pm，纖芯直徑為2.7pm為 例，P 11.126pm，即用二次熔拉澆鑄法制作預(yù)制棒，磷酸玻璃棒的直徑為 10mm時(shí)，每次在恒溫澆鑄設(shè)備中固定熔拉變細(xì)的纖芯玻璃棒的偏心距為 2.1mm.
玻璃光纖預(yù)制棒的新型制作方法采用澆鑄法的思想，改善了過去預(yù)制棒
制作方法的不足之處，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、避免使用機(jī)械加工的方法，克服了特殊材料玻璃難以進(jìn)行機(jī)械加工 的困難，使得在一般實(shí)驗(yàn)室中預(yù)制棒的制作成為可能，而且提高了制作預(yù)制 棒的成功率和生產(chǎn)效率。
2、 有效的改善了纖芯與外包層的接觸性能，并且消除了機(jī)械加工為預(yù) 制棒所帶來的粉塵與雜質(zhì)。
3、 采用所設(shè)計(jì)的恒溫澆鑄設(shè)備澆鑄玻璃棒，降低了向模具中注入玻璃
液時(shí)所帶來的困難，極大地改善了澆鑄出的玻璃棒的質(zhì)量，提高了玻璃棒退 火后的熱性能，進(jìn)而提高了拉制出光纖的質(zhì)量。
4、 特別適用于機(jī)械加工困難的，熔化后液體粘稠度較高的玻璃材料預(yù) 制棒的制作。


圖1為階躍型光纖的光纖結(jié)構(gòu)與坐標(biāo)示意圖。
圖2為m階貝塞爾函數(shù)曲線。
圖3為m階第二類修正的貝塞爾函數(shù)曲線。
圖4為玻璃模具結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為玻璃棒澆鑄爐結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，l為陶瓷管，2為加熱電阻絲，3為外部保溫層，4為外套及底部 支架。
圖6為恒溫澆鑄設(shè)備的照片。具體實(shí)施例
以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不限于這 些實(shí)施例。
具體實(shí)施例1
一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法，實(shí)施步驟為
(1) 將玻璃模具下面的空心管置于玻璃棒澆鑄爐中，在55(TC下預(yù)熱
20分鐘；
(2) 以摻Er磷酸鹽玻璃為纖芯材料的玻璃液注入到玻璃模具中，玻璃 棒澆鑄爐斷電，將冷卻成型后長度H=60mm的玻璃棒從模具中取出并退火；
(3) 將退火后的玻璃棒置于預(yù)制棒加熱爐中，熔拉成直徑W^2.8mm
的細(xì)玻璃棒；
(4) 將熔拉變細(xì)后的纖芯材料玻璃棒以2.5mm的偏心距固定在玻璃模 具下端的空心管中， 一起置于玻璃棒澆鑄爐中，在55(TC下預(yù)熱20分鐘；
(5) 以磷酸鹽玻璃為包層材料的玻璃液注入到有纖芯材料玻璃棒的玻 璃模具中，玻璃棒澆鑄爐斷電，將冷卻成型后長度H=60mm的玻璃棒從模 具中取出并退火；
(6) 重復(fù)步驟(3) ， (4) ， (5)進(jìn)行第二次熔拉澆鑄，得到預(yù)制棒。 上述的玻璃模具所使用的是派萊克斯玻璃(Pyrex glass)。模具頂端為
內(nèi)徑cD2二40mm，高度H2=27mm的錐形澆鑄口 ，下面為內(nèi)徑0342mm，高 度H3=80mm的圓柱形空心管，玻璃模具厚度為L=2mm。玻璃棒澆鑄爐中內(nèi) 層陶瓷管內(nèi)徑O^20mm，高度Hl=150mm。加熱電阻絲為電壓V=220V， 功率P二800W，通電10分鐘后，玻璃棒澆鑄爐可以恒溫在550。C。 具體實(shí)施例2
一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法，實(shí)施步驟為
(1) 將玻璃模具下面的空心管置于玻璃棒澆鑄爐中，在55(TC下預(yù)熱 25分鐘；
(2) 以摻Er磷酸鹽玻璃為纖芯材料的玻璃液注入到玻璃模具中，玻璃 棒澆鑄爐斷電，將冷卻成型后長度H=80mm的玻璃棒從模具中取出并退火；
(3) 將退火后的玻璃棒置于預(yù)制棒加熱爐中，熔拉成直徑W一2.5mm 的細(xì)玻璃棒；
(4) 將熔拉變細(xì)后的纖芯材料玻璃棒以2.3mm的偏心距固定在玻璃模 具下端的空心管中， 一起置于玻璃棒澆鑄爐中，在550。C下預(yù)熱25分鐘；
(5) 以磷酸鹽玻璃為包層材料的玻璃液注入到有纖芯材料玻璃棒的玻 璃模具中，玻璃棒澆鑄爐斷電，將冷卻成型后長度H=80mm的玻璃棒從模 具中取出并退火；
(6) 重復(fù)步驟(3) ， (4) ， (5)進(jìn)行第二次熔拉澆鑄，得到預(yù)制棒。
上述的玻璃模具所使用的是派萊克斯玻璃(Pyrex glass)。模具頂端為 內(nèi)徑①2:40mm，高度H2=27mm的錐形澆鑄口 ，下面為內(nèi)徑C 3-llmm，高 度H3400mm的圓柱形空心管,玻璃模具厚度為L=3mm。玻璃棒澆鑄爐中內(nèi) 層陶瓷管內(nèi)徑Ob20mm，高度Hl=150mm。加熱電阻絲為電壓V=220V， 功率P二800W，通電10分鐘后，玻璃棒澆鑄爐可以恒溫在550"C。
具體實(shí)施例3
一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法，實(shí)施步驟為
(1) 將玻璃模具下面的空心管置于玻璃棒澆鑄爐中，在550。C下預(yù)熱 30分鐘；
(2) 以摻Er磷酸鹽玻璃為纖芯材料的玻璃液注入到玻璃模具中，玻璃 棒澆鑄爐斷電，將冷卻成型后長度H=100mm的玻璃棒從模具中取出并退火；
(3) 將退火后的玻璃棒置于預(yù)制棒加熱爐中，熔拉成直徑W^2.0mm 的細(xì)玻璃棒；
(4) 將熔拉變細(xì)后的纖芯材料玻璃棒以2.1mm的偏心距固定在玻璃模 具下端的空心管中， 一起置于玻璃棒澆鑄爐中，在55(TC下預(yù)熱30分鐘；
(5) 以磷酸鹽玻璃為包層材料的玻璃液注入到有纖芯材料玻璃棒的玻 璃模具中，玻璃棒澆鑄爐斷電，將冷卻成型后長度H=100mm的玻璃棒從模 具中取出并退火；
(6) 重復(fù)步驟(3) ， (4) ， (5)進(jìn)行第二次熔拉澆鑄，得到預(yù)制棒。 上述的玻璃模具所使用的是派萊克斯玻璃(Pyrex glass)。模具頂端為
內(nèi)徑O2二40mm，高度H2=27mm的錐形澆鑄口 ，下面為內(nèi)徑O3^0mm，高 度H3=120mm的圓柱形空心管,玻璃模具厚度為L=3.0mm。玻璃棒澆鑄爐中 內(nèi)層陶瓷管內(nèi)徑Ol-20mm,高度H1450mm。加熱電阻絲為電壓V=220V， 功率P:800W，通電10分鐘后，玻璃棒澆鑄爐可以恒溫在550。C。
在上述所有具體實(shí)施例中，制作預(yù)制棒所用的磷酸鹽玻璃，與派萊克斯 玻璃(Pyrex glass)具有不同的性質(zhì)
派萊克斯玻璃的轉(zhuǎn)變溫度為58(TC，軟化溫度為800。C,熱膨脹系數(shù)為
3 2*10-6。c-i。
磷酸鹽玻璃的轉(zhuǎn)變溫度為439"C,軟化溫度為48(TC,熱膨脹系數(shù)為
87*10-6。c-l。
實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)爐溫控制在550。C時(shí)，玻璃模具不會軟化變形，磷酸鹽玻
璃液可以順利倒入模具中，并且在冷卻成型后磷酸鹽玻璃棒可以順利從模具 中取出，得到外表面非常光滑的、具有良好的熱性能的玻璃棒。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的新型預(yù)制棒制作方法采用澆鑄法的思想，避免了對特殊材 料玻璃進(jìn)行機(jī)械加工的困難，使得在一般實(shí)驗(yàn)室中預(yù)制棒的制作成為可能，
而且提高了制作預(yù)制棒的成功率和生產(chǎn)效率；有效的改善了纖芯與外包層的 接觸性能，并且消除了機(jī)械加工為預(yù)制棒所帶來的粉塵與雜質(zhì)；采用所設(shè)計(jì) 的恒溫澆鑄設(shè)備澆鑄玻璃棒，降低了向模具中注入玻璃液時(shí)所帶來的困難， 極大地改善了澆鑄出的玻璃棒的質(zhì)量，提高了玻璃棒退火后的熱性能，進(jìn)而 提高了拉制出光纖的質(zhì)量；特別適用于機(jī)械加工困難的，熔化后液體粘稠度 較高的玻璃材料預(yù)制棒的制作。
權(quán)利要求
1、一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法，其特征在于利用恒溫澆鑄設(shè)備，采用熔拉澆鑄的方法制作光纖預(yù)制棒，其制作方法包括如下步驟(1)纖芯材料玻璃液注入到恒溫澆鑄設(shè)備中制成玻璃棒；(2)纖芯材料玻璃棒退火后，熔拉變細(xì)；(3)熔拉后的纖芯材料玻璃棒置于恒溫澆鑄設(shè)備中充分預(yù)熱；(4)包層材料玻璃液注入到含有纖芯材料玻璃棒的恒溫澆鑄設(shè)備中，制成玻璃棒，退火后得到光纖預(yù)制棒。
2、 按照權(quán)利要求1所述的光纖預(yù)制棒的新型制作方法，其特征在于所 述的恒溫澆鑄設(shè)備包括玻璃棒澆鑄爐和玻璃模具兩部分。
3、 按照權(quán)利要求2所述的恒溫澆鑄設(shè)備，其特征在于所述的玻璃模具 頂端為錐形澆鑄口 ，下端為圓柱形空心管，玻璃模具外徑略小于玻璃棒澆鑄爐 的內(nèi)徑。
4、 按照權(quán)利要求3所述的玻璃模具，其特征在于所使用的材料是派萊 克斯玻璃(Pyrex glass)，或是普通硅酸鹽玻璃，或是軟化點(diǎn)高于玻璃棒澆 鑄爐的恒溫溫度、熱膨脹系數(shù)低于澆鑄材料的其他硅酸鹽玻璃，或是石英材 料。
5、 按照權(quán)利要求2所述的恒溫澆鑄設(shè)備，其特征在于所述的玻璃模具 在澆鑄前，下端的空心管置于所述的玻璃棒澆鑄爐中，充分預(yù)熱后，將待澆 鑄的玻璃液注入到玻璃模具中，玻璃棒澆鑄爐斷電，冷卻成型后的玻璃棒可 以順利從模具中取出，退火后得到表面光滑、無氣泡殘留、具有良好熱加工 性能的玻璃棒。
6、 按照權(quán)利要求1所述的光纖預(yù)制棒的新型制作方法，其特征在于所 述的纖芯材料和包層材料可以是磷酸鹽玻璃，可以是碲酸鹽玻璃，也可以是 其他特殊材料的玻璃。
7、 按照權(quán)利要求1所述的光纖預(yù)制棒的新型制作方法，其特征在于所 述的熔拉方法是將玻璃棒置于預(yù)制棒加熱爐中，通過控制爐溫和熔拉速度來控制所拉制的細(xì)玻璃棒的直徑。
8、按照權(quán)利要求1到7其中之一所述的光纖預(yù)制棒的新型制作方法， 其特征在于所述的預(yù)制棒，可以是通過一次熔拉澆鑄制備而成，也可以是一次熔拉澆鑄后，重復(fù)權(quán)利要求1所述的步驟(2) ， (3) ， (4)通過兩次 熔拉澆鑄制備而成。
全文摘要
一種光纖預(yù)制棒的新型制作方法，所用到的恒溫澆鑄設(shè)備包括玻璃棒澆鑄爐和玻璃模具。制作方法包括如下步驟(1)纖芯材料玻璃液注入到恒溫澆鑄設(shè)備中制成玻璃棒；(2)纖芯材料玻璃棒退火后，熔拉變細(xì)；(3)熔拉后的纖芯材料玻璃棒置于恒溫澆鑄設(shè)備中充分預(yù)熱；(4)包層材料玻璃液注入到含有纖芯材料玻璃棒的恒溫澆鑄設(shè)備中，制成玻璃棒，退火后得到光纖預(yù)制棒。預(yù)制棒可以是通過一次熔拉澆鑄制備而成，也可以是一次熔拉澆鑄后，重復(fù)步驟(2)，(3)，(4)通過兩次熔拉澆鑄制備而成。
文檔編號C03B37/012GK101186435SQ20071015078
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者于曉晨, 峰 宋, 張家祥, 田建國, 程振洲, 蔣雪萍, 鄒昌光 申請人:南開大學(xué)