專(zhuān)利名稱(chēng):用于包覆光學(xué)預(yù)制棒的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明涉及使玻璃管塌縮在玻璃棒上以提供光學(xué)纖維預(yù)制棒的方法和裝置。
對(duì)光學(xué)纖維需求的增加促進(jìn)了增加MCVD(改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積)過(guò)程的生產(chǎn)能力的努力。然而，MCVD過(guò)程的速率受到基底管的壁厚的限制。為獲得具有最佳光學(xué)和幾何特性的光學(xué)纖維，預(yù)制件的芯與覆蓋物的質(zhì)量比必須在特定的范圍內(nèi)。增加基底管的質(zhì)量以獲得更大的預(yù)制件需要將基底管的壁制得更厚。然而，增加基底管的壁厚減小了對(duì)含反應(yīng)物的氣體的熱傳導(dǎo)速率，從而增加了沉積每層玻璃顆粒所需的時(shí)間。如果基底管的壁太厚，則會(huì)發(fā)生不充分的熱傳導(dǎo)，這會(huì)導(dǎo)致氣泡的形成或不完全的燒結(jié)。
可增加MCVD工藝的生產(chǎn)能力的一種方法是首先制造具有大于所需芯與覆蓋物質(zhì)量比的下覆蓋預(yù)制件。將這個(gè)預(yù)制件插入到稱(chēng)為外覆蓋管的玻璃管中，然后上述玻璃管塌縮到預(yù)制件上。這稱(chēng)為棒和管技術(shù)。最好是使得由于覆蓋造成的預(yù)制芯周?chē)牧系娜魏胃郊悠穆首钚　?br>將預(yù)制件插入外覆蓋管是由手工完成的。在現(xiàn)在的測(cè)試水平下，還未發(fā)現(xiàn)預(yù)制件與管的內(nèi)表面的接觸是有害的。然而，應(yīng)減小外覆蓋管和下覆蓋預(yù)制件間的徑向不平行度，否則得到的拉制纖維芯的偏心率太大，使得該拉制纖維與其它纖維間的正確連接受到阻礙，已有更完善的將玻璃棒插入玻璃管的方法和裝置。
1985年3月19日發(fā)布的H.Matsumura等的美國(guó)專(zhuān)利第4，505，729號(hào)公開(kāi)了用于制造光學(xué)纖維預(yù)制件的方法，其步驟是上面討論的棒和管技術(shù)的變形。根據(jù)Matsumura等人的方法，一層摻雜的玻璃粒子沉積在石英基底管的內(nèi)壁上。然后在管內(nèi)的氣壓稍稍降低的同時(shí)，其中插有同軸棒的基底管塌縮，以提供在其上有截面為橢圓的覆層或套層的預(yù)制件。
所需要的并且看來(lái)不能由現(xiàn)有技術(shù)提供的是用于高效地外覆蓋預(yù)制棒而不減低纖維強(qiáng)度或芯同心度的方法和裝置。需要的方法和裝置應(yīng)使其中插入玻璃預(yù)制棒的玻璃管塌縮到棒上得到的預(yù)制件具有在棒和管之間的交接面上無(wú)氣囊的基本同心的層。所需要的方法和裝置將增加現(xiàn)有工廠(chǎng)設(shè)備的能力。因?yàn)楣饫w生產(chǎn)的增加可被產(chǎn)品率的減少而抵消，所以必須注意保證用于棒和管生產(chǎn)的所需塌縮過(guò)程不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品率的減少。
前述問(wèn)題已由本發(fā)明的提供包覆蓋預(yù)制件的方法和裝置所解決。首先提供具有預(yù)定光學(xué)和幾何特性的并且基本是直的棒和管。使預(yù)制棒和管對(duì)準(zhǔn)，然后使它們之間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，以使棒的相當(dāng)大部分位于管內(nèi)。預(yù)制棒的外徑和位于其外圍的管的內(nèi)徑之差不超過(guò)預(yù)定的值。管和其內(nèi)的棒沿長(zhǎng)度的相繼部分被放到受控加熱區(qū)中，同時(shí)在管的外部的內(nèi)部之間建立壓力梯度使外部氣壓明顯大于內(nèi)部的氣壓。
在較好的實(shí)施方案中，管內(nèi)的氣壓被控制得比環(huán)境氣壓小很多。在較好的實(shí)施方案中，管內(nèi)的氣壓大約為0.15-0.2個(gè)大氣壓，而環(huán)境氣壓為一個(gè)大氣壓。
在附圖中圖1是用來(lái)將預(yù)制棒插入管中，使它們準(zhǔn)直并將管塌縮在預(yù)制棒上的裝置的透視圖;
圖2是本發(fā)明的方法和裝置提供的外覆蓋預(yù)制件的端截面圖;
圖3是縱剖視圖，顯示了位于管中的預(yù)制棒，為清楚起見(jiàn)預(yù)制棒的直徑和管的內(nèi)徑之差被夸大了;
圖4是圖3的管和棒的端截面圖;
圖5-7是一組描繪管中預(yù)制棒的準(zhǔn)直的圖;
圖8是部分縱剖視圖，顯示了沿其中裝有預(yù)制棒的管移動(dòng)以使管塌縮在預(yù)制棒之上的噴焰器。
圖9是可在拉制光纖時(shí)用來(lái)使管塌縮在預(yù)制棒上以外覆棒的另一裝置;
圖10是另一實(shí)施方案，其中使管在拉制光纖時(shí)塌縮在預(yù)制棒上。
現(xiàn)在參考圖1，顯示了由數(shù)字20代表的裝置，它用來(lái)提供預(yù)制件21(見(jiàn)圖2)，上述預(yù)制件包括預(yù)制棒22和外覆24。預(yù)制棒22包括各自具有預(yù)定光學(xué)和幾何特性的芯和外覆。做為例子，預(yù)制棒22可由熟知的稱(chēng)為改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(MCVD)的過(guò)程制造。對(duì)于MCVD過(guò)程的公開(kāi)，見(jiàn)前面所提及的美國(guó)專(zhuān)利第4，217，027號(hào)，它被這里的參考所包括。
為改進(jìn)生產(chǎn)效率，預(yù)制棒22具有外覆蓋24。這是通過(guò)提供由具有預(yù)定光學(xué)和幾何特性的玻璃所制的管30(見(jiàn)圖1和3-4)，并使預(yù)制棒22位于管30中，再使管塌縮在棒上(見(jiàn)圖2)而完成的。為了有助于保證塌縮管和插入其中的芯之間的同心度，管30必須很直。
由圖1可見(jiàn)，管30固定在垂直延伸的縱向軸31上，管30也固定在方向卡盤(pán)32上，上述卡盤(pán)固定在支在垂直車(chē)床架37的下臂35上的支架33上，使得管30是鉸接的并可相對(duì)其基點(diǎn)在任意方向上作樞點(diǎn)移動(dòng)，有利的是，下卡盤(pán)32還在管30的外表面提供密封。預(yù)制棒22從上面的卡盤(pán)34上吊下并與管對(duì)準(zhǔn)。卡盤(pán)41支在上臂43上，所述上臂43由車(chē)床架上伸出。然后，分別在下和上車(chē)床臂35和43之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而也在管和預(yù)制棒間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使預(yù)制棒的相當(dāng)長(zhǎng)的一部分位于管內(nèi)。
為保持管30相對(duì)于預(yù)制棒22的基本同心采取以下步驟。預(yù)制棒22必須相當(dāng)直。而且，在預(yù)制棒22的外表面和管30的內(nèi)壁之間的任一點(diǎn)處的間隙44(見(jiàn)圖4)得到控制。這是通過(guò)選擇管30和預(yù)制棒22使外覆蓋管30的內(nèi)徑和預(yù)制棒的外徑之間的差在外徑為17.5毫米的棒和內(nèi)徑為19毫米的管的情況下為不大于預(yù)定的1.5毫米的間距。當(dāng)然，棒須在管內(nèi)與管同心放置(見(jiàn)圖4)，以提供所希望的不大于約0.75毫米的均勻間距44。
雖然最好在一開(kāi)始預(yù)制棒22就在管30的中央，但是這個(gè)目的在插入時(shí)并不總能達(dá)到，棒有時(shí)在塌縮前就與管接觸或不處在同心狀態(tài)(見(jiàn)圖5)。只要有塌縮前的接觸或非同心狀態(tài)，獲得的外覆預(yù)制件的中心就會(huì)偏離由MCVD過(guò)程提供的預(yù)制棒22的中心。由預(yù)制棒22芯的中心到預(yù)制棒和外覆蓋30組合的中心的距離稱(chēng)為偏心度。
所以，為減小管30中預(yù)制棒22的塌縮前偏心度，管被加有補(bǔ)償。這個(gè)動(dòng)作是由管在其基點(diǎn)上的方向聯(lián)接幫助實(shí)現(xiàn)的，方向聯(lián)接允許在任何方向上作樞軸運(yùn)動(dòng)。
在塌縮開(kāi)始之前，預(yù)制棒22的位置相對(duì)于管30作垂直調(diào)整。開(kāi)始，操作者環(huán)境管30的上端安放中心環(huán)51(見(jiàn)圖6)。例如，在中心環(huán)51中放置的是彈性材料的套53。彈性材料使預(yù)制棒22和管30固定在一起，并使棒在環(huán)的位置處位于管30的中心。然后環(huán)狀噴焰器60被置于預(yù)制棒自由端(見(jiàn)圖6)下方約10厘米處，上述噴焰器具有類(lèi)似于1984年10月16日以J.R.Nis和C.D.Spainhour的名義的美國(guó)專(zhuān)利第4，477，244號(hào)所示噴焰器的結(jié)構(gòu)，并在此作為參考。噴焰器60，例如可為氫氧噴焰器，圍在管30的整個(gè)外圍。當(dāng)然，也可用只包圍管30一部分的噴焰器，當(dāng)使管30和棒22沿縱向軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，噴焰器60充分加熱管30，使管在噴焰器所在之處改變自己的位置并形成移動(dòng)63(見(jiàn)圖7)，同時(shí)也使管對(duì)于預(yù)制棒22中心定位。實(shí)際上，通過(guò)加熱管30的特定位置并使其與預(yù)制棒22準(zhǔn)直，管30被除去了應(yīng)力。
偏移63的作用是使相當(dāng)部分的預(yù)制棒22與管30達(dá)到向心準(zhǔn)直，位移大大降低了預(yù)制棒22與管30的壁相碰的可能性。
在位移63形成后，移去中心裝置，然后使環(huán)狀噴焰器60由管30的基底移到頂端65(見(jiàn)圖1)。噴焰器60在管30的頂端或其附近停留預(yù)定的時(shí)間，使在該點(diǎn)處管將預(yù)制棒22密封。
當(dāng)噴焰器60開(kāi)始在管30的頂端或附近停留預(yù)定時(shí)間時(shí)，具有延伸部分72通過(guò)臂35和支架33并聯(lián)到管的下端的裝置70(見(jiàn)圖1)被用來(lái)控制管內(nèi)的氣壓，使其比管外小很多。結(jié)果，在真空的幫助下，完成了管30的頂端部分對(duì)預(yù)制棒22的密封。例如在較好的實(shí)施方案中，管內(nèi)的氣壓可在約0.15至0.2個(gè)大氣壓的范圍內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)在于，方向卡盤(pán)32可起真空接頭的作用，通過(guò)它與管30的密封，管和棒22之間真空得以保持。
在停留時(shí)間之后，使噴焰器60向下移動(dòng)，經(jīng)過(guò)管的長(zhǎng)度。在噴焰器經(jīng)過(guò)管30的長(zhǎng)度時(shí)保持真空，并使管順序進(jìn)入加熱區(qū)內(nèi)，真空使管30以相當(dāng)?shù)乃俣人s在預(yù)制棒22上(見(jiàn)圖8)以提供圖2的外覆預(yù)制件?？刂萍訜釁^(qū)以避免過(guò)高的溫度。通過(guò)較低的溫度，在管的長(zhǎng)度上建立了軸向溫度梯度。因?yàn)橥ㄟ^(guò)加熱區(qū)時(shí)管子的韌性，這使管30保持與預(yù)制棒22準(zhǔn)直。
在噴焰器60經(jīng)過(guò)管30的長(zhǎng)度時(shí)，使管和預(yù)制棒22旋轉(zhuǎn)。做這點(diǎn)是因?yàn)榧訜峁?0和棒22一般是不對(duì)稱(chēng)的。而且，管30和其中的預(yù)制棒22可能不是精確地位于噴焰器限制區(qū)域的中心。還發(fā)現(xiàn)用較慢的轉(zhuǎn)速改進(jìn)了棒和管的生產(chǎn)。增加速度會(huì)增加離心效應(yīng)，反而造成離心度。在較好的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)速約為10rpm(轉(zhuǎn)/分)。
在此要說(shuō)明，在本發(fā)明的較好的實(shí)施方案中，管30內(nèi)部的氣壓降得比外界氣壓低。在比較好的實(shí)施方案中，這是通過(guò)真空接頭卡盤(pán)32將管30聯(lián)到真空源70而作到的。然而，可將管30外的氣壓增加到明顯大于管內(nèi)的氣壓以達(dá)到同樣的結(jié)果。重要的是在管30的外部和內(nèi)部之間有明顯的壓力梯度且外部的氣壓明顯大于內(nèi)部的。
本發(fā)明的方法和裝置使管30塌縮到預(yù)制棒22上的速度大大加快?？勘景l(fā)明的方法和裝置，已達(dá)到約7厘米/分的塌縮速度。這可同無(wú)氣壓梯度的水平車(chē)床布置中約1厘米/分的塌縮速度作對(duì)比，上述布置不同于由MCVD過(guò)程生產(chǎn)預(yù)制件時(shí)所用的。眾所周知，在那個(gè)過(guò)程中，預(yù)制管的塌縮是在管內(nèi)的氣壓略高于大氣壓的情況下完成的。
上述氣壓梯度有助于加快管向棒的塌縮速率;然而，采取了其它步驟以避免在最后的預(yù)制件中的偏心度并使最后的預(yù)制件的外覆與預(yù)制棒芯同心。這些步驟包括控制管與棒之間的間距，控制加熱區(qū)域，和控制管30和插入的棒間的初始同心度。通過(guò)控制加熱區(qū)寬度和其中的溫度以及梯度特性，和通過(guò)控制管30和預(yù)制棒22之間的間距和初始同心度，可用真空幫助加快管的塌縮而不造成最后的預(yù)制件的偏心度。
與現(xiàn)有技術(shù)公布的預(yù)測(cè)相反，在使用本發(fā)明的方法和裝置時(shí)，得到的外覆預(yù)制件的質(zhì)量相當(dāng)高。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在塌縮時(shí)的合理氣壓是需要的，但是使用真空會(huì)引起預(yù)制件部分的偏心度。例如，已知為了制造偏振的光纖，先制造光學(xué)預(yù)制管，然后在管中保持真空的條件下使其塌縮。真空使管中的偏心度增大，以至塌縮后的光纖比塌縮過(guò)程開(kāi)始時(shí)的管子的偏心度大。非零偏心度典型地通過(guò)在塌縮的初始部分在管內(nèi)包括真空來(lái)產(chǎn)生。然后在塌縮時(shí)加隨管半徑的減小而增加的內(nèi)氣壓，使在管進(jìn)一步塌縮時(shí)保持給定的偏心度。
已發(fā)現(xiàn)在其中的棒比起管來(lái)相對(duì)較小時(shí)，弄平管是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，現(xiàn)有技術(shù)依靠此原理在外覆管的最后結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)偏心度。然而，對(duì)于線(xiàn)度接近管的內(nèi)徑的棒，管就沒(méi)有變平所需的足夠空間。在本發(fā)明的方法和裝置中，管30的內(nèi)壁和預(yù)制棒22外表面之間的間距是被控的，并且足夠地小使得偏心度減至最小。
另外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在塌縮中通過(guò)正內(nèi)部氣壓的幫助可保持圓度，見(jiàn)1979年5月15日以W.G.Fronch和W.Tasker為名公布的美國(guó)專(zhuān)利第4，154，591號(hào)。然而，已發(fā)現(xiàn)象在MCVD過(guò)程的預(yù)制件塌縮中那樣使用略大于大氣壓的氣壓還未能由所供外覆管提供可接受的結(jié)果。已發(fā)現(xiàn)用MCVD過(guò)程的正壓技術(shù)的塌縮是不對(duì)稱(chēng)的，會(huì)導(dǎo)致形成氣泡。相反，在使用本發(fā)明的方法和裝置時(shí)，在預(yù)制棒和管的界面上不出現(xiàn)氣泡。
很明顯，得注意將最后的預(yù)制件產(chǎn)品的偏心度減至最小。如果在車(chē)床上做，即使是垂直的，大部分的熱被加到管30上，所以只有管變形。如果管30偏離中心，它會(huì)在一點(diǎn)處首先接觸棒的表面，而附在棒上的材料就會(huì)固定。在首先發(fā)生粘附的點(diǎn)上管壁的厚度被固定。管30的其余部分繼續(xù)塌縮，并且實(shí)際上管壁的厚度在增加。所以，管上最后與預(yù)制棒接觸的地方的外覆預(yù)制件部分的壁厚最大，而首先接觸預(yù)制棒的部分壁厚最小。一般地這兩個(gè)位置在徑向相對(duì)，造成不希望的偏心度。
與一些利用真空獲得最后的棒和管截面的形狀的現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明的方法和裝置是在保持棒和管的相當(dāng)?shù)耐亩鹊耐瑫r(shí)造成相當(dāng)快的管塌縮。例如，已發(fā)現(xiàn)由根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置造出的外覆預(yù)制棒拉出的光纖的偏心度小于一微米。
控制加熱區(qū)以使溫度梯度比較陡。眾所周知，加熱區(qū)是由溫度達(dá)到大約1600℃(這是在此所用玻璃的軟化點(diǎn))處延伸到溫度降到該溫度之下處的區(qū)域。對(duì)于用在圖1的垂直車(chē)床安排中的噴焰器，溫度由1600℃到其最高溫的距離相當(dāng)小，典型值約為10毫米。通過(guò)控制加熱區(qū)避免了問(wèn)題，使得加熱區(qū)相當(dāng)窄并相當(dāng)陡。
另外，控制加熱區(qū)使塌縮造成管30幾乎所有的內(nèi)表面都與預(yù)制棒連接。這有助于避免在管和棒之間形成導(dǎo)致光纖強(qiáng)度下降的氣泡。而且，因?yàn)槌跏紩r(shí)采取的準(zhǔn)直措施和因?yàn)榧訜釁^(qū)寬度不達(dá)到造成不穩(wěn)定的程度，所以塌縮的管與棒同心。
可用圖1所示布置的其它變型。例如，已證明可以將棒22取代管30固定在卡盤(pán)32上，而將管30取代棒固定在上方卡盤(pán)41上。本發(fā)明的方法和裝置還可被用在當(dāng)預(yù)制的棒和管前進(jìn)入拉絲爐80(見(jiàn)圖9)時(shí)將管30塌縮在預(yù)制棒22之上。在垂直車(chē)床布置中，管30被加熱，然后熱能再輻射到棒中。在拉絲爐中，熱能直接加到管30和預(yù)制棒22上。另外，爐中加熱區(qū)的最高溫度高于車(chē)床中的。這樣，預(yù)制棒22和管30都經(jīng)歷了更高的溫度，造成管30在爐中塌縮到棒22上時(shí)比在前述的車(chē)床塌縮技術(shù)中有更低的粘度和更高的流動(dòng)性。而在共同拉制的過(guò)程中，軸對(duì)稱(chēng)的拉力同時(shí)作用在預(yù)制棒22和管30之上。在外覆的共同拉制技術(shù)中，較大的流動(dòng)性和作用在預(yù)制棒22和管30的軸對(duì)稱(chēng)拉力聯(lián)合對(duì)棒和管的組合提供了自中心機(jī)制，它的趨向與前述的管30中預(yù)制棒22的離心度相反。
在圖9中可見(jiàn)，帶有柄82的預(yù)制棒22由卡盤(pán)84上懸下。預(yù)制棒22進(jìn)入管30的入口具有真空連接86為密封入口，并使管的內(nèi)壁和棒的外表面之間的空間保持在預(yù)定氣壓上。預(yù)制棒22和管30延伸進(jìn)爐子80，作為例子，它可以是氧化鋯感應(yīng)爐。
在預(yù)制棒22和管30輸入爐子時(shí)，較好的實(shí)施方案中的真空源(未顯示)通過(guò)真空接合器86聯(lián)到管和預(yù)制棒之間的空間。爐80中管30長(zhǎng)度的順序部分被塌縮到預(yù)制棒22上，并從外覆預(yù)制件拉出光纖88。在爐子的下拉部分(在此管30和棒22同時(shí)變?yōu)榱黧w)，來(lái)自光纖的拉力被認(rèn)為向管和棒提供了自中心機(jī)制。通過(guò)作用在預(yù)制棒22和管30上的軸對(duì)稱(chēng)拉力有助于對(duì)中。
在拉制的光纖88剛離爐處由裝置91測(cè)量其直徑，并將測(cè)量值作為控制系統(tǒng)的輸入。在控制系統(tǒng)中，測(cè)得的直徑與所需值比較，并產(chǎn)生輸出信號(hào)去調(diào)整拉制速度，使光纖的直徑趨向所需值。
在測(cè)量了光纖88的直徑之后，由裝置93在其上加保護(hù)膜。接著，在鍍膜光纖88通過(guò)中心規(guī)95，處理膜的裝置96，測(cè)量鍍膜光纖外徑的裝置97后，移過(guò)鉸盤(pán)99并卷在軸上用于以后光纜運(yùn)用前的測(cè)試和儲(chǔ)存。保持光纖固有的高強(qiáng)度在將光纖成帶，裝套，聯(lián)接和制成光纜過(guò)程中及在其運(yùn)動(dòng)壽命中是重要的。
當(dāng)使用拉制爐塌縮管30時(shí)，因?yàn)闇囟雀叨懈偷牟Ａд硿取＿@種玻璃流動(dòng)，但軸對(duì)稱(chēng)的拉力有助于同心拉伸預(yù)制棒22和塌縮在其周?chē)墓?0。典型地，在爐中升到最高溫度的過(guò)程比使用環(huán)噴焰器更陡，但是棒經(jīng)過(guò)加熱區(qū)將比車(chē)床布置中更慢。因?yàn)楣艿乃s與時(shí)間溫度相關(guān)，又因?yàn)闋t溫是基本固定的，所以對(duì)加熱區(qū)的控制是通過(guò)控制其沿管30的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)的。在管塌縮到棒上的區(qū)域溫度梯度相當(dāng)陡。
圖10中顯示了另一實(shí)施方案的安置，其中在拉光纖時(shí)管塌縮到預(yù)制棒上。例如，預(yù)制棒100由MCVD過(guò)程提供。具有內(nèi)徑略大于預(yù)制棒外徑，并有柄102的管104被安置在預(yù)制棒的周?chē)９?04在端頭108處密封在棒上。然后，管的另一部分在多處110-110用管的內(nèi)表面的邊緣箍住棒。例如，開(kāi)口111通過(guò)柄端102和通過(guò)支架卡盤(pán)112聯(lián)到真空源以控制拉光纖時(shí)管內(nèi)的氣壓。因?yàn)樵谟缮峡ūP(pán)支持棒和管時(shí)不用相當(dāng)貴的預(yù)制件，所以這個(gè)安置最大限度地利用了這些預(yù)制件。
支持管柄102以使預(yù)制棒連同密封在其上的管懸到爐113上。然后，如圖9所示的實(shí)施方案中，預(yù)制棒和管進(jìn)入爐子，以便從中制出光纖114。在管104的線(xiàn)度減小時(shí)，調(diào)整管中的壓強(qiáng)以保持它和管外間的梯度保持在控制范圍內(nèi)。
通過(guò)將控制玻璃粘度的加熱區(qū)溫度和寬度，預(yù)制棒和外覆管之間間距和其中氣壓的大小，以及外覆管中預(yù)制棒的同心度最佳化，已制出了相當(dāng)?shù)推亩鹊耐飧差A(yù)制件。所有這些參量影響著過(guò)程的速度和所得到的光纖的幾何特性，而光纖的強(qiáng)度則受加熱區(qū)特性的影響。將這些參量最佳化得到了快速外覆過(guò)程，所述過(guò)程提供了強(qiáng)度和芯同心度滿(mǎn)足當(dāng)前商用光纖系統(tǒng)所需參數(shù)的光纖。在此描述的外覆過(guò)程大大提高了生產(chǎn)能力，同時(shí)又避免了光纖產(chǎn)生率的下降。
要理解前述的安置僅是本發(fā)明的描述。那些熟悉技術(shù)的人員設(shè)計(jì)的其它體現(xiàn)本發(fā)明原則方案包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.提供包覆光學(xué)預(yù)制件的方法，其中設(shè)置的外覆對(duì)于光學(xué)預(yù)制棒的芯是基本同心的，所述方法包括如下步驟。提供包括芯和覆層并有外徑的很直的光學(xué)預(yù)制棒；提供由具有合適光學(xué)和幾何特性的光學(xué)材料制造的外覆管，它具有內(nèi)徑，管的內(nèi)徑和棒的外徑之差不超過(guò)預(yù)定值；使預(yù)制棒位于管內(nèi)；使其中置有預(yù)制棒的管沿長(zhǎng)度方向的相繼部分進(jìn)入具有受控溫度梯度的加熱區(qū)；同時(shí)使管的外部和內(nèi)部之間建立氣壓梯度并將其保持為外部氣壓大大高于內(nèi)部氣壓，使管塌縮與預(yù)制棒接觸，并使外覆管對(duì)于預(yù)制棒的芯有相當(dāng)?shù)耐亩取?br>2.權(quán)利要求
1的方法，其中在連續(xù)增加管置入加熱區(qū)的長(zhǎng)度之前，使管的開(kāi)口端部分將伸入管中的預(yù)制棒密封。
3.權(quán)利要求
2的方式，其中在使管的開(kāi)口端部分將預(yù)制棒密封之前，通過(guò)將管聯(lián)到真空源而建立氣壓梯度。
4.權(quán)利要求
1的方法，其中使預(yù)制棒位于管中與其相當(dāng)?shù)赝模夜芎皖A(yù)制棒之間的間距不超過(guò)0.75毫米。
5.權(quán)利要求
1的方法，其中將預(yù)制棒置于管中后，使預(yù)制棒接近管子入口處的部分相對(duì)所述管子有相當(dāng)?shù)耐亩取?br>6.權(quán)利要求
1的方法，其中預(yù)制棒和管都有縱軸，并支持預(yù)制棒和管使它們的縱軸是垂直的。
7.用于包覆光學(xué)預(yù)制棒的裝置，所述裝置包括用于支持包括芯和覆層并相當(dāng)直的預(yù)制棒的第一個(gè)支持裝置，用于支持由具有預(yù)定特性光學(xué)材料制造的管的第二個(gè)支持裝置，所述第一和第二支持裝置使預(yù)制棒得到支持并將其相當(dāng)長(zhǎng)部分置入管內(nèi)，管具有大于棒外徑的內(nèi)徑，以便在它們之間提供預(yù)定的間距;用于使其內(nèi)帶有棒的管沿其長(zhǎng)度方向的相繼部分進(jìn)入受控加熱區(qū)的加熱裝置;由所述加熱裝置有效提供的使管和其中的棒連續(xù)增加進(jìn)入加熱區(qū)長(zhǎng)度的裝置，用于在管的內(nèi)部和外部間建立并保持氣壓梯度，使管外的氣壓大大高于管內(nèi)的氣壓。
8.權(quán)利要求
7的裝置，它還包括適于在棒伸入管處圍在管周?chē)难b置，用于使棒和管在該處互相同心安置。
9.權(quán)利要求
7的裝置，其中預(yù)制棒和管都有縱軸，且所述第一和第二支持裝置支持預(yù)制棒和管，使得它們的縱軸是垂直的。
10.權(quán)利要求
9的裝置，其中所述第二個(gè)支持裝置使管相對(duì)于其底端作樞軸移動(dòng)。
專(zhuān)利摘要
提供了用來(lái)外覆預(yù)制棒(22)的方法和裝置。預(yù)制棒對(duì)準(zhǔn)并插入外覆管(30)。預(yù)制棒的外徑和管的內(nèi)徑要使管和棒之間的間距不超過(guò)預(yù)定值。管和其中的棒沿長(zhǎng)度方向的各部分依次地進(jìn)入受控加熱區(qū)，同時(shí)管內(nèi)氣壓保持在遠(yuǎn)小于管外氣壓的水平。這使管塌縮到預(yù)制棒上，從而提供了相對(duì)于光纖芯來(lái)說(shuō)基本同心的外覆預(yù)制件。
文檔編號(hào)C03B23/07GK87103085SQ87103085
公開(kāi)日1988年2月17日 申請(qǐng)日期1987年4月27日
發(fā)明者杰里·威廉·鮑姆加特, 安東尼·湯馬斯·安尼薩, 弗朗茲·湯馬斯·蓋靈, 威廉·馬爾科姆·弗萊格爾, 湯馬斯·約翰·米勒 申請(qǐng)人:美國(guó)電話(huà)電報(bào)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan