CN100582038C - 生产一种由石英玻璃制成的光学器件的方法和用于实施所述方法的由石英玻璃制成的中空圆筒 - Google Patents

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Abstract

已知通过延长芯杆和中空圆筒的同轴结构一个给定长度来生产一种由石英玻璃制成的光学器件。因此将该结构插入到具有垂直取向的加热区域中，使得该下端开始部分地软化并且该期间被向下从该被软化部分拉出。该中空圆筒具有内部通道，在其下端的区域中设有收缩部分，在该内部通道上支撑有该芯杆。披露了多种方法来形成该收缩部分，在该收缩部分中该内部通道(55)被机械加工为最终的尺寸，在一种方法中，在该内部通道(55)中的该收缩部分通过软化该中空圆筒的下端面而产生，下垂靠在一个工具上并且通过形成外周圈环而向内折叠。

Description

生产一种由石英玻璃制成的光学器件的方法和用于实施所述方法的由石英玻璃制成的中空圆筒
本发明涉及一种通过延长芯杆和中空圆筒的共轴结构一预定长度来生产石英玻璃的光学器件的方法，其中从其下端开始，该结构沿垂直取向供应到该加热区域中并且在那里按区域地软化，该器件从该被软化的区域向下拉离，中空圆筒具有内部孔，该内部孔在其下端区域中设有该芯杆支承在其上的收缩部分。
此外，本发明涉及一种石英玻璃中空圆筒，用于实施该方法，该中空圆筒包括内部孔，该内部孔在其端部中的一个的区域中设有一个收缩部分。
用于光学纤维的简单实心圆筒或者中间产品(预制件)是通过塌陷和延长含有芯杆和至少一个外包覆该芯杆的中空圆筒的同轴结构来生产。已知在纤维牵伸期间，中空圆筒塌陷在芯杆上，所述的方法称为“ODD”(拉制期间外包覆)。所有的方法的变形需要使该芯杆在该中空圆筒中精确的同轴引导或固定在该中空圆筒中。
为了确保这个要求并且另外保证无损害地将该芯杆插入到套管中，US4812154A1给出了一种生产预制件的方法，在该方法中，在该套管的下部区域中产生一个收缩部分，其具有的内直径小于该芯杆的外直径。该套管垂直取向并且氮气流从该下侧穿过该套管。同时从其下端开始将该芯杆逆着该气流插入到该套管中，该芯杆在该套管中的对中防止与该内壁接触，所述对中通过气流获得。一旦该芯杆的下部的圆锥形向外逐渐变细的端部依靠在该套管的收缩部分上，就通过形成预制件将该芯杆和套管彼此熔合。
在根据EP1129999A2的另一种方法中给出：一种芯杆应该同时用内部覆盖玻璃管和外部覆盖玻璃管外包覆。为了将该芯杆同轴地固定在该内部和外部覆盖玻璃管内，该外部覆盖玻璃管在该下端的区域中通过加热设有收缩部分。通过垂直取向的外部套管，将保持环从上面插入到该套管的内部孔中，该环的外直径略微大于该收缩部分的直径，使得该保持环从上面依靠在该收缩部分的区域上。通过精确地水平取向，该保持环的中央孔产生了用于该芯杆的止挡件，该芯杆设有圆锥形下端，而该第一内部套管支承在该保持环上。随后，该套管和该芯杆彼此熔合，同时在该外部套管的内部孔中产生并且保持一个负压。
本发明的目标是提供一种通过延长含有芯杆和中空圆筒的同轴结构生产高品质的光学器件的方法，其中为了固定该芯杆，该中空圆筒设有收缩部分，该收缩部分可以低成本制造并且允许用尽可能小的劳动量将该芯杆再现地固定到该中空圆筒中。
此外，本发明的目标是提供一种中空圆筒，该中空圆筒包括该内部孔的限定的收缩部分，该限定的收缩部分用很小的劳动量就可以获得。
对于该方法来说，从上述的方法开始根据本发明一方面获得了这个目标，因为该内部孔被机械加工成最终的尺寸，该内部孔的收缩部分被生产出来，因为该中空圆筒的下部前端被软化，镦锻靠在一个工具上，因此通过形成外周圈环被向内折叠。
已经被机加工成最终尺寸的中空圆筒在本发明的意义上也是一个其内表面已经被机加工成最终尺寸并且随后通过蚀刻被净化的圆筒。均匀的蚀刻工艺并不产生该中空圆筒的几何端部形状的显著改变(例如在横截面中的弯曲或者椭圆形)。
根据本发明，该内部孔的收缩通过该中空圆筒的下端的塑性变形而获得。为此，该中空圆筒的下端被软化并且由一种工具通过形成外周圈环被镦锻，并且在这个工艺中被向内折叠。该收缩取决于该石英玻璃的粘性，该工具的形状和接触压力。该内部孔的收缩可以以再现的方式通过遵照这些参数不用费力地生产。
对于可再现的调整该收缩部分的形状和尺寸来说，当该工具具有伸入该内部孔中的成型部分证明是特别有用的，该向内折叠的石英玻璃通过形成外周圈环而依靠在该成型部分上。
该向内折叠的被软化的石英玻璃依靠在该成型部分上使得伸入该内部孔中的该成型部分的外轮廓限定了该最终的收缩部分的内部轮廓。
在最简单的情况下，使用一种工具，该工具中该成型部分具有伸向该中空圆筒的内部孔中的圆锥表面。该收缩部分的内部直径是由该圆锥表面的几何形状，伸入到该内部孔中的深度和该软化的石英玻璃与该圆锥表面的接触被限定的。该圆锥表面例如形成为尖端或者截锥形。
另外，已经证明使用一种其成型部分形成为伸入到该中空圆筒的内部孔中的钉子的工具是有用的，该工具包括对应于该产生的圈环的内直径的外直径。
在这个情况中，该收缩部分的内直径通过圆柱形钉子的外直径获得，即与其插入深度无关，使得与上述的该方法的变形相比需要很小的工作量就获得了高的再现性。
当该工具具有外直径对应于该中空圆筒的外直径并且内直径对应于该圈环的内直径的环形沟槽时，获得了对再现性进一步的改进。
该工具的环形沟槽的宽度大于该将在端部侧被向内折叠的中空圆筒的壁厚。该环形沟槽的外边界大致对应于该中空圆筒的外直径。通过伸入到该内部孔中的钉子的外圆周给出了内部边界。该环形沟槽形成一种形状，该形状在一侧开口用于在生产该收缩部分的变形工艺中塑性变形的石英玻璃。因此确保了这个变形工艺的限定的结果。
中空的圆筒和工具可以被丙烷、氢氧气或者等离子燃烧器加热到一个软化该石英玻璃的温度。通过燃烧器对所述石英玻璃部件的加热具有下述优点：所述能量输入可以被快速灵活地改变并且限定在一个很窄的范围内。
最好，该中空圆筒和工具在一个炉子中被加热到软环该石英玻璃的温度。
在炉子中可以相对容易地设定限定的温度和均匀的温度分布。因此，在炉子中对该中空圆筒和工具的加热将改善生产该限定部分的方法的再现性。
含有石墨或者碳纤维加强碳的工具的应用证明是合适的。所述材料在高耐热性和与石英玻璃接触的很小的润湿方面是不同的，从而在变形工艺之后，含有所述材料的工具可以容易地与石英玻璃的空心圆筒分开。因为该工具和该中空圆筒的被软化的前端彼此相对围绕该中空圆筒的纵轴旋转而获得了进一步的改进。
这样获得了径向均匀的温度分布，从而易于形成径向对称的收缩部分，该收缩部分因此对于本发明的方法的再现性有很好的作用。
此外，当向外逐渐变细的外圆锥形在该中空圆筒的被软化的前端上形成时证明是有用的。
这样预成型的中空圆筒的下端在第一近似时具有拉制的灯泡形状并且便于该拉制工艺，因为这样形成的端部从该环形加热区域的引出以及拉件的形成被简化。
特别地对于高纯度很重要的应用来说，最好使用石英玻璃管形式的工具，该工具与该中空圆筒的前端以接头形式熔合。
因为在该中空圆筒和该石英玻璃管熔合期间的接触压力，生产该圈环，该圈环围绕该中空圆筒的内壁延伸。
此外，上述的物体，从上述的方法开始，根据本发明获得，其中该内部孔被机械加工成最终的尺寸，该内部孔的收缩部分被生产，因为在该下端区域中进行机械加工期间，生产出凸缘，该凸缘围绕该内部孔的纵轴延伸并且向内突出。在该方法的这个变形中，该中空圆筒的内部孔被机械加工为最终尺寸。因为该机械加工，该机械加工特别包括钻，研磨和可选的珩磨，使用已知的研磨方法和适合的商用设备可以在具有精确的圆截面和尺寸偏差在1/10毫米范围内的直线中空圆筒中生产出具有大于100毫米的外直径和大于2米的长度的石英玻璃坯料。
在该方法的这个变形中，该中空圆筒的内部孔也是被机加工为最终尺寸。至于其定义，由机械加工导致的该内部孔的性能和优点，可以参照同样地用于这个变形的上述说明。
根据本发明，围绕该内部孔的向内突出的凸缘是在该中空圆筒的内部孔的下端的区域中进行机械加工期间获得的。在最简单的情况中这样进行，在该内部孔的端部前面停止该机械加工，使得该原始内部孔的区域保持为阶梯形状。该凸缘一般形成围绕的矩形阶梯形状。由于该凸缘的内部壁的机械配合，可以生产预定高度和形状的凸缘。
这个变形的不同点一方面在于该收缩部分在一次操作中通过该中空圆筒的机械加工被生产，耗时耗钱的热变形步骤并不是需要的。尽管较小的努力，该机加工允许了该凸缘的高尺寸稳定性，因此允许该芯杆限定地支承在该凸缘上，这对于生产石英玻璃的高质量光学器件来说是必须的。
已经证明该围绕的凸缘被以这样的最大高度生产，该最大高度为在该内部孔的内部直径的0.05倍-0.3倍之间，最好在该内部孔的内部直径的0.1倍-0.2倍之间。
具有在所述下限之上的最大高度的凸缘防止了该芯杆滑落或者卡住，这里芯杆从具有小于该中空圆筒的内直径的0.9倍的外直径开始。另一方面，为了获得高纯度，应该可以在所述塌陷操作之前用一种气体冲洗在芯杆和中空圆筒之间的环形间隙。通过尽可能大的自由流动的截面容易进行这样的气体冲洗。该凸缘的最大高度对应于在该凸缘外面的内部孔的半径和该内部孔的最小内部半径之间的差值。在具有阶梯形状的凸缘中，该最大高度对应于该阶梯高度。
已经证明该围绕凸缘最好，沿该纵轴方向看生产有延伸部分，该延伸部分在15毫米-40毫米之间，最好低于30毫米。
设有该凸缘的该中空圆筒的端部在生产该石英玻璃器件之后被抛弃。用于沿该中空圆筒的纵轴方向该凸缘的延伸部分的给出的范围是在该凸缘对于在其上的芯杆的重量有足够的载荷支承能力和尽可能小的材料损失之间的合适的折中。
最好，生产一种具有朝向下端逐渐变细的内部圆锥的凸缘。
该内部圆锥有助于该芯杆在该内部孔中对中，从而稳定该拉制工艺。
特别有利地是本发明的方法的一个变形，其中使用中空圆筒，该中空圆筒具有内部孔，该内部孔包括在机加工为最终尺寸之前在其下端的区域中的带阶梯的收缩部分。
这里完全或者部分形成了带阶梯的收缩部分，该中空圆筒这样生产：将SiO2颗粒沉积到细长的承运装置中，该承运装置围绕其纵轴旋转，使得形成多孔的中空圆筒坯料；随后玻璃化该坯料，通过在SiO2颗粒沉积期间成形该内部孔来生产带阶梯的收缩部分。为了这个目标存在两种可能。对于一种可能来说，该承运装置在该坯料端部的区域中具有对应的阶梯锥度。对于另一种可能来说，石英玻璃的环带滑到该承运装置上，在沉积期间该环带嵌入到该形成的坯料的端部区域中，在玻璃化之后形成了该中空圆筒整体的一部分，从而产生了该中空圆筒的带阶梯的收缩部分。
该带阶梯的收缩部分形成了向内突出的凸缘或其部分。在通过所谓的“烟灰方法”进行生产工艺期间，该中空圆筒的带阶梯的收缩部分的初始形成具有下述优点：在形成该凸缘最小的高度的该内部孔的长度上去除了很少的“优良品质的材料”。
另一个优点在于，该带阶梯的收缩部分已经至少部分出现在该多孔坯料(烟灰)中，使得所述坯料保持在所述阶梯处，以便进一步进行清洁、搀杂或者玻璃化的处理。
从上述的方法开始，上述的目标，也可以根据本发明这样获得：提供未加工的圆筒，其具有为该中空圆筒的长度数倍的长度，和被机械加工为最终尺寸的孔；该未加工的圆筒被加热并且在塌陷区域中部分塌陷，该塌陷区域与该未加工圆筒的前端间隔一个距离，该距离至少对应于该中空圆筒的长度；该未加工圆筒然后在该塌陷区域的区域中被分离。
在该方法的这个变形中，该未加工圆筒的内部孔被机械加工为最终尺寸。对于其定义、其性能和因为该机械加工导致的优点来说，可以参照关于该中空圆筒的机械加工的上述说明。这些说明同样用于该方法的这个变形。
根据本发明，该中空圆筒的内部孔的收缩部分被这样生产：在具有为该中空圆筒数倍长度的未加工圆筒中，通过部分塌陷该内部孔生产塑性变形的区域。这个塑性变形的区域设置在与该未加工圆筒的前端间隔至少与该中空圆筒的预定长度一样大的距离的位置处。在最简单的情况中，该塌陷区域设在具有两倍于该中空圆筒的长度的未加工圆筒的中央。在一个具有4倍于中空圆筒的长度的未加工圆筒中，必须在下三分之一和上三分之一设置收缩部分，使得4个中空圆筒可以由此获得。在该收缩部分已经通过塌陷而生产出来之后，该未加工圆筒在其塌陷区域的区域中被分离，使得所获得的圆筒件在该分离点的两侧具有收缩部分并且可以用作本发明意义内的中空圆筒。
该方法的变形提供了多个优点。一方面，两个中空圆筒在一次操作(塌陷和分离)中通过该内部孔的合适的收缩部分而获得。另一方面，这样生产的中空圆筒的被收缩的下端因为塌陷步骤而形成灯泡形状，从而便于在该中空圆筒的目的应用中进行拉操作。此外，该收缩部分通过塌陷被生产使得避免了被工具污染。
在一个优选过程中，该未加工的圆筒包括至少两个开始圆筒，所述开始圆筒在前侧彼此连接并且在连接区域中以接头形式相连，在该连接区域的区域中进行该未加工的圆筒的加热和部分塌陷。
在该连接区域的区域中该未加工的圆筒的加热和部分塌陷产生了该内部孔的收缩部分，该收缩部分在分离工艺之后依靠在一个中空圆筒的相应的前侧端上。
最好，该开始圆筒中的至少一个在该连接区域的区域中具有减小的壁厚。
因为在该开始圆筒中的至少一个中的较小的壁厚，该塌陷区域的位置被以精确方式预定并且促使形成有灯泡形状的下端。
特别地，本发明的方法在降低的壁厚的区域构造为圆锥锥度时得以改善。
该未加工的圆筒的内部孔的收缩部分最好这样生产：该未加工的圆筒沿垂直方向被软化，在环形加热元件中，在其塌陷区域的区域中被悬吊，并且在其自重的作用下被拉长。
该方法的这个变形允许在相应的长的未加工圆筒中连续产生收缩。
另外，或者作为补充，使用一种未加工的圆筒，该未加工的圆筒具有圆柱的外部套，该外部套在加热和塌陷之前设有在该塌陷区域的区域中的径向围绕的刻痕。
通过径向围绕的刻痕的设定导致了该收缩部分的精确定位，从而导致了改进的再现性。
已经证明当在该孔中塌陷时产生相对施加到该圆柱外部表面上的外部压力的负压是有利的。
在该未加工的圆筒的孔中的负压加速了该塌陷过程并且导致了在塌陷期间附加的、向内作用力，使得可能产生该收缩部分的未限定的形状和位置的其他工艺参数的意外性变化被补偿。在这方面，在该未加工的圆筒的孔中的负压还导致本发明的方法的改进的再现性。
在所有的上述本发明的方法的变形中，该石英玻璃器件被这样生产：芯杆插入到该中空圆筒的内部孔中并且沿垂直取向依靠在在该内部孔中生产的收缩部分上。该芯杆和中空圆筒的同轴结构被按区域软化并且在这个工艺中拉长成一个实心杆、预制件或者纤维。
该芯杆是石英玻璃杆，具有径向均匀或者径向不均匀的折射率分布。原则上，该芯杆包括具有增加的折射率的、被低折射率的包覆玻璃围绕的芯玻璃。该芯杆制成为一体件，或者包括多个短芯杆件，它们叠置在该中空圆筒的内部孔中。该包覆玻璃与该芯杆成一整体，或者完全或者部分地以一个或者多个围绕石英玻璃杆的包覆玻璃管的形式设置。在后面所述的情况中，该芯杆包括石英玻璃杆或者一个或者多个包覆玻璃管的同轴结构。在这个情况中该外部包覆玻璃管的外部直径在这里应理解为该芯杆的外部直径。
该芯杆在该中空圆筒的内部孔中被引导并且通过其中形成的收缩部分被轴向固定。在该内部孔中，只存在该芯杆或者存在被一个或者多个包覆玻璃管围绕的芯杆，该芯杆可选择地也被该内部孔的收缩部分轴向固定。
该光学器件是实心杆，用于多个光学纤维的预制件或者光学纤维。
该内部孔一般在生产该内部孔的收缩部分的方法步骤之前被机加工。
对于实施本发明的方法的石英玻璃的中空圆筒来说，从上述的中空圆筒开始，上述的目标根据本发明的方法这样获得：该内部孔具有机加工为最终尺寸的表面，该收缩部分形成为在机械加工期间生产的伸入到该内部孔中的凸缘。
本发明的中空圆筒的特征在于：该中空圆筒被机加工为最终尺寸。特别包括钻、研磨和可选择的珩磨的该机加工允许该中空圆筒在整个长度上的尺寸稳定性。借助于可买到的设备，可以生产具有大于100毫米外直径和大于2米的长度的石英玻璃中空圆筒，该中空圆筒具有精确的圆截面，尺寸偏差可以在小于1/10毫米范围内。
在本发明的意义下被机加工为最终尺寸的中空圆筒也是具有被机加工为最终尺寸并且随后通过蚀刻被清理的内部表面的圆筒。均匀的蚀刻工艺没有妨碍该中空圆筒的最终几何形状。更具体地说，它们并不在截面中产生弯曲或者椭圆形。
被机加工为最终尺寸的中空圆筒根据本发明特征在于向内突出的围绕凸缘。该凸缘在该中空圆筒的一个端部形成并且该凸缘被这样生成：在该中空圆筒的这个端部前面停止机械处理。在最简单的情况中，在机械处理该内部孔之前，该凸缘的内部直径对应于该石英玻璃坯料的最初的内部直径，该凸缘的所述向内取向的边界表面遵循该加工工具的轮廓。但是，也可以以机械方式附加地机加工该凸缘，例如用于扩大该内部直径，倒圆，倒角的边缘等等，使得以预定的高度和形状获得一个凸缘。
该凸缘用作使用该中空圆筒生产光学器件期间的该中空圆筒的内部孔的收缩部分，芯杆用在该中空圆筒的内部孔中，该中空圆筒通过其下端依靠在该凸缘上。
本发明的中空圆筒在下述方面是不同的：该收缩部分在一次操作中以机械处理被生产，使得不需要耗时耗钱的热变形步骤，另外获得了该凸缘的高尺寸稳定性以及因此的该芯杆的限定的支撑。
已经证明围绕凸缘具有为该内部孔的内部直径的0.05-0.3倍、最好在0.1-0.2倍的最大高度是有利的。
具有在所述下限之上的高度的凸缘防止了该芯杆滑落或者卡住，芯杆从具有小于该中空圆筒的内部直径的0.9倍的外直径开始。另一方面，为了获得高纯度，应该可以用一种气体直接在该塌陷工艺之前冲洗在芯杆和中空圆筒之间的环形间隙。这样的气体冲洗通过尽可能大的自由流动的截面容易进行。该凸缘的最大高度对应于在该凸缘的外部的内部孔的半径和该内部孔的最小内部半径之间的差值。在具有阶梯形状的凸缘中，该最大高度对应于该阶梯高度。
此外，已经证明该围绕凸缘，沿该纵轴的方向看，具有延伸部分是有利的该延伸部分在15毫米-40毫米之间，最好小于30毫米。
设有该凸缘的该中空圆筒的端部在生产该石英玻璃器件之后被抛弃。沿该中空圆筒的纵轴方向该凸缘的延伸部分的给出的范围是在该凸缘关于该芯杆依靠其上的重量的合适的载荷支撑能力与尽可能小的材料损失之间的合适的折中。
在本发明的中空圆筒的特别有利的实施例中，设有收缩部分的该中空圆筒的端部形成为外部圆锥形。
这样预成型的该中空圆筒的下端在第一近似时具有拉制灯泡形状，并且便于拉工艺，因为从环形加热区域出来的这样成型的端部以及该拉件的结构被简化。
最好，凸缘具有朝向该内部孔的端部逐渐变细的内部圆锥。
通过圆锥加工工具以简单方式生产的该内部圆锥有助于该芯杆在该内部孔中的对中，从而稳定了该拉制工艺。
本发明的方法下面将参照实施例和附图详细说明，附图包括：
图1：在第一方法变形中利用石墨管通过塑性变形在石英玻璃的中空圆筒的端部生产收缩部分的方法步骤；
图2：在第二方法变形中使用石墨工具通过塑性变形在石英玻璃中空圆筒的端部生产收缩部分的方法步骤；
图3：使用石英玻璃工具通过塑性变形在石英玻璃中空圆筒的端部生产收缩部分的方法步骤；
图4：通过将两个中空圆筒的前侧变形连接生产收缩部分的方法步骤；
图5：通过在自重作用下塌陷内部孔在该石英玻璃的未加工的圆筒的中央生产收缩部分的方法步骤；和
图6根据本发明的中空圆筒的截面，在纵向截面中具有机加工的内部孔。
将在下面详细描述的中空圆筒用于生产光学纤维，每个中空圆筒具有芯区域，该芯区域被内部包覆玻璃层和外部包覆玻璃层围绕。该芯区域包括均匀搀杂有5％重量的氧化锗的石英玻璃。该两个包覆玻璃层包括未搀杂的石英玻璃，通过相应的中空圆筒提供用于该包覆玻璃层的外部包覆玻璃层的石英玻璃。
首先，所谓的芯杆是根据OVD方法生产的。为了这个目的，通过使沉积燃烧器往复运动，烟灰颗粒成层地沉积在围绕其纵轴旋转的运载装置上，该沉积燃烧器被供应SiCl4和GeCl4，它们在燃烧器火焰下因存在的氧气而发生水合作用从而获得SiO2和GeO2。在沉积该内部层期间调整SiCl4和GeCl4的比值，使得5mol％的预定均匀GeO2浓度在该烟灰管的壁厚的这个部分上获得。一旦形成该芯杆的芯区域的该烟灰层已经被沉积，则停止GeCl4向该沉积燃烧器的供应并且沉积未搀杂的SiO2的内部包覆玻璃层。
在完成该沉积方法并且移走该运载装置之后，获得了烟灰管，该烟灰管受到脱水处理从而去除生产过程导致的羟基。因此，该烟灰管沿垂直取向插入到脱水炉中并且首先在含氯的气氛中在800摄氏度-1000摄氏度范围内处理。该处理持续大约8个小时。这产生了小于100wt ppb羟基浓度。这样处理的烟灰管在玻璃化炉中在大约1350摄氏度的温度下被玻璃化，该内部孔在这个过程中被塌陷，导致了具有30毫米外直径和期望的折射率曲线的芯杆。根据该长度，该芯杆的重量达到了10公斤。在待被生产的具有125微米外直径的光学纤维中，该芯杆形成了具有大约8.5微米直径的芯区域。
作为上述用OVD方法生产芯杆的生产方法的替换，所述杆用已知的MCVD、VAD或者PCVD方法生产。
无论如何，至少提供了另一种包覆材料，以便形成所述一个中空圆筒形状的外部包覆玻璃层，在用ODD方法拉制纤维期间，所述材料被塌陷到该芯杆上。通过类似于用标准OVD方法进行的上述生产芯杆的方法，生产该中空圆筒，但是没有加入掺杂剂。在移走该运载装置之后，获得了烟灰管，该烟灰管受到了上述的脱水方法的作用，随后被玻璃化。
通过在多个操作中利用连续的更细的颗粒尺寸进行外周横向磨或者纵向磨，将该获得的石英玻璃管的外壁研磨为期望的外部尺寸。类似地，该内部孔被钻具钻孔并且通过珩磨被再加工，以便对形状和表面质量方面进行高精度的精加工处理。这导致了沿该纵轴延伸的直线孔并且该直线孔具有精确圆形的截面。为了降低表面张力并且去除被表面处理导致的损伤，该石英玻璃管在氢氟酸浴中被蚀刻很短的时间，所述浴的HF浓度范围是5％-30％。
所获得的石英玻璃管具有120毫米外直径，32.4毫米内直径，2500毫米的长度。在壁厚中的该尺寸误差(tmax-tmin)为0.5毫米。
该石英玻璃管被切割为合适的部分段，所述部分段用作本发明意义内的中空圆筒，以便通过ODD方法生产光学纤维。为此，芯杆和中空圆筒的同轴结构沿垂直取向供应到加热区域中并且，从下端开始，在环形炉中被按区域软化到大约2050摄氏度的温度，在这个过程中将从该被软化的区域拉制出光学纤维。在该拉制方法的开始，将该芯杆支撑在该中空圆筒的收缩部分上。合适的收缩部分的产生下面将结合图1-5详细描述。
图1示出了一种中空圆筒1的下端，该中空圆筒在已经被软化之后通过石墨框架被塑性变形，该石墨框架整体用附图标记2表示。为此该中空圆筒1和石墨框架2在炉9中被加热到大约1700摄氏度的温度。然后，该石墨框架2压靠在该中空圆筒1的下端上。该石墨框架2设有围绕的V型槽3，该槽3的最大外部直径仅仅比该中空圆筒1的外部直径大几个毫米，并且该槽3的内部直径通过伸入到该中空圆筒1的内部孔5中的销钉4形成。该石墨框架2压靠在所述的围绕其纵轴10旋转的中空圆筒1上，用旋转箭头8和方向箭头“F”(力的方向)表示。在镦锻的操作中，所述被软化的石英玻璃向内折叠并且置于该销钉4的圆柱外表面上。这导致形成用作本发明意义上的内部孔5的收缩部分的向内取向的凸缘6。因为该V型槽3的倾斜的外表面，因此该中空圆筒1的下端构成了外部圆锥。
图2示出了生产在一种中空圆筒11的端部内部孔15的替换变形。为此，包括伸入所述内部孔15中的尖端18的石墨杆17，和中空圆筒11被引入到炉子9中并且在其中被软化到大约1700摄氏度的温度。因为该石墨杆17的尖端18压靠在该中空圆筒11的下前侧上，该中空圆筒围绕该中空圆筒的纵轴10旋转，石英玻璃材料被向内折叠并且形成为向内突出的、围绕该石墨杆17的尖端18的圆锥表面的圈16的形状。
图3示出了生产石英玻璃的中空圆筒1的内部孔25的合适的收缩部分的另一个变形。该中空圆筒21的下前端连接有一个圆锥石英玻璃管22，该圆锥石英玻璃管22在与该中空圆筒21的接触点处具有与该中空圆筒21大致相同的外部和内部直径。该接触点通过燃烧器24和该前表面彼此作用的压力被软化，如方向箭头“F”所示，镦锻形成在内壁和外壁上延伸的圈23的石英玻璃。该圆锥石英玻璃管22在这里与该中空圆筒21的下端熔合并且因为在合适的拉制方法中其合适的外部形状从而对拉制给予合适的辅助。
用于生产内部孔35的收缩部分的、在图4中示出的方法的变形中，两个中空圆筒31的相应的端部32首先是圆锥形逐渐变细的，所述圆锥形逐渐变细的端部32然后连接为接头，形成了具有两倍长度的未加工圆筒33。在所述两个中空圆筒的连接过程中，与外部压力相比100mbar的负压设置在该未加工圆筒33的内部孔35中，使得在该两个圆锥形逐渐变细的端部32的区域中，因为在所述位置减少的壁厚因而形成了围绕内部圈34。随后，所述两个中空圆筒31在该内部圈34中被分隔，用线36表示，使得这样获得的中空圆筒31中任何一个保持该内部圈34的部分，所述圈在本发明的意义上构成了该内部孔35的收缩部分。
图5示出了生产中空圆筒41的内部孔45的收缩部分的方法的变形，管状束43沿垂直取向供应到一个环形炉49中，该管状束43的部分长度具有大约30厘米的长度，在该环形炉49中被加热到高于石英玻璃的被软化温度的温度。该管状束43自身重量产生了收缩部分48，因此产生了该内部孔45的收缩部分45。该收缩部分48在这里被选择为使得在所述收缩部分48下面的该管状束43至少对应于生产中空圆筒41所需的长度。在收缩部分48的区域中，该管状束43随后被分隔，如虚线42所示，使得中空圆筒41被获得，该中空圆筒因为该收缩部分48具有在本发明意义上的内部孔45的收缩部分。
在这样生产的收缩部分48上面的管状束43的部分段也适合为本发明意义上的中空圆筒41，只要具有合适的长度。因此，可以在变形过程中生产两个具有内部孔的收缩部分的中空圆筒。
图6示出了本发明的中空圆筒的实施例，该中空圆筒包括在下端设有通过具有阶梯的向内突出的圆锥凸缘52形成的收缩部分的内部孔55。该凸缘52具有沿中空圆筒的纵轴10的方向看的20毫米长度，该凸缘52的最大高度(＝1/2*(D1-D2))大约是4毫米，该最大高度略微比该内部孔55的直径的0.1倍大，这里使用了芯杆，其具有为该内部孔直径0.9倍的外部直径。
在机械加工该中空圆筒51期间，通过使用圆锥机加工工具并且通过在插入之前在该中空圆筒51的下端停止所述机械加工操作获得了所述的围绕圆锥凸缘52，使得允许石英玻璃的区域保持形成所述凸缘。

Claims (17)

1.一种通过伸长芯杆和中空圆筒的同轴结构一预定长度来生产石英玻璃的光学器件的方法，其中该结构沿垂直取向供应到加热区域中并且从其下端开始，在其中被按照区域软化，并且该器件从该被软化区域向下拉离，该中空圆筒具有内部孔，该内部孔在其下端的区域中设有收缩部分，在该收缩部分上支承该芯杆，其特征在于，该内部孔(5)被机械加工为最终尺寸，该内部孔(5)的收缩部分被这样生产：该中空圆筒的下前端被软化，在一个工具(2，17，22)上镦锻，因此向内折叠形成外周圈环(6，16)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工具(2，17)具有伸入该内部孔(5，15)中的成型部分(4，18)，所述向内折叠的石英玻璃依靠在该成型部分(4，18)上，形成了该外周圈环(6，16)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该中空圆筒(1)和工具(2，17，22)在炉子(9)中被加热到石英玻璃软化的温度。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用一种工具(17)，其中所述成型部分(18)包括伸入到该中空圆筒(11)的内部孔(15)中的圆锥表面。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用一种工具(2)，其中所述成型部分成形为伸入该中空圆筒(1)的内部孔(5)中的销钉(4)，该销钉具有的外部直径对应于该形成的圈环(6)的内部直径(5)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述工具(2)包括环形槽(3)，该环形槽(3)具有对应于该中空圆筒(1)的外部直径的外部直径，和对应于该圈环(6)的内部直径的内部直径。
7.根据权利要求1到5任一所述的方法，其特征在于，该工具(2，17)由石墨或者碳纤维加强碳组成。
8.根据权利要求1到5任一所述的方法，其特征在于，所述工具(2，17)和该中空圆筒(1，11)的所述被软化的前端围绕该中空圆筒的纵轴(10)彼此相对旋转。
9.根据权利要求1到5任一所述的方法，其特征在于，通过所述工具(2)在该中空圆筒(1)的被软化的前端上形成外部圆锥。
10.根据权利要求1到5任一所述的方法，其特征在于，使用一种石英玻璃管(22)形式的工具，该工具以接头形式与该中空圆筒(21)的前端熔合。
11.一种通过伸长芯杆和中空圆筒的同轴结构一预定长度来生产石英玻璃的光学器件的方法，其中该结构沿垂直取向供应到加热区域中并且，从其下端开始在其中被按照区域软化，并且该器件从该被软化区域向下拉离，该中空圆筒具有内部孔，该内部孔在其下端的区域中设有收缩部分，在该收缩部分上支承该芯杆，其特征在于，设有一未加工圆筒(33，43)，该未加工圆筒(33，43)比待延长的中空圆筒(31，41)长，并且该未加工的圆筒的孔(35，45)被机械加工为最终尺寸，所述未加工圆筒的孔(35，45)在与该未加工圆筒(33，43)的前端间隔至少对应于该中空圆筒(31，41)的长度的距离的塌陷区域(34，48)中被加热，从而被部分塌陷，该中空圆筒(33，43)随后在该塌陷区域(34，48)中被分开。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该未加工的圆筒(33，43)包括至少两个在前侧彼此相连的开始圆筒，并且所述两个开始圆筒在连接区域的部分中以接头形式被连接，所述未加工圆筒(33，43)的加热和部分塌陷是在该连接区域的部位中进行的。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述开始圆筒(31)中的至少一个具有在该连接区域的部位中的减小的壁厚(32)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述减小壁厚的区域(32)构造为圆锥形锥度。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述未加工圆筒(43)在垂直取向上被软化，在其塌陷区域(48)的部位中悬吊在环形加热元件(49)中，并且在这个过程中在其自重的作用下伸长。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述未加工的圆筒具有圆筒形外部套，所述外部套在该塌陷区域(32，48)的部位中被加热和塌陷之前设有径向围绕的刻痕。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的方法，其特征在于，与施加到所述圆筒状外表面上的外部压力相比的负压在塌陷期间产生在所述孔中。
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