CN102325730A - 用于生产和加工预制件的方法、预制件和光纤 - Google Patents

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Abstract

用于生产和加工预制件(1p、1s)的方法,所述方法包括:初步加工阶段,在该阶段中,二氧化硅颗粒(5a;5b)被供给到石英管(11)的内部空间(110)中,以获得未加工预制件(1p,1s),其中所述石英管(11)具有开口的上端和封闭的下端(111);以及,包括最终加工阶段,在该最终加工阶段中,石英管(11)的内部空间(110)封闭,产生减小压力的状况,对所述未加工预制件(1p,1s)利用最终加工温度进行加热,以熔合石英管(11)和二氧化硅颗粒(5b)。根据本发明,对进入内部空间(110)的二氧化硅颗粒(5a;5b)在初步加工阶段期间利用中间加工温度进行热处理,所述中间加工温度处在二氧化硅颗粒的熔点之下。

Description

用于生产和加工预制件的方法、预制件和光纤
技术领域
本发明涉及用于生产和加工初级、二级或者更高级的预制件的方法,以及涉及这样的预制件和从所述预制件拉制出的光纤。
背景技术
光纤(例如当前用在超高速数据通信网络中的光纤)的制造在[1] Mool C. Gupta的Handbook of PHOTONICS, CRC Press,1997 Boca Ration中的第10.7章、第445-449页中进行了描述。光纤制造的主要加工步骤是:制造预制件,从所述预制件拉制出光纤,以及对光纤涂覆以保护光纤免受装卸搬运和环境影响的材料。
在拉制过程中,所述预制件从上面供给到炉子的拉制部分中,同时使用牵引器从底部进行拉制。然后所述光纤缠绕到滚筒上,同时对拉伸强度进行监测。在拉制期间的温度典型地在2000 ℃的范围中。在离开炉子之后,并且在光纤被缠绕在滚筒上之前,该光纤被涂覆以可UV固化的涂层。
根据[1],基本上存在三种方法来形成预制件或者毛坯件。改进的化学气相沉积工艺(MCVD)、外部气相沉积工艺(OVD)和蒸气轴向沉积工艺(VAD)。
在[2],US 2007/214841 A1中以及在[3] WO 2005/102947 A1中,描述了另外一种用于生产和加工预制件的方法。根据该方法,初级预制件被插入到石英管中。然后,保留在石英管中的自由空间被填充以二氧化硅颗粒。接着,在封闭的石英管的内部空间中产生压力减小的状态,例如利用将初级预制件和石英管保持对齐的邻接件(adjoiner)。然后,将组装的未加工的二级预制件(即具有初级预制件和二氧化硅颗粒的石英管)利用在2100℃至2250℃的范围中的温度进行处理。结果,二氧化硅颗粒熔化并熔合至初级预制件,这样就在初级预制件上形成从头到尾包覆的层。在此加工阶段期间,光纤可以同时从所获得的二级预制件拉制。可选地,二级预制件可以完全被加工、冷却以及转送到另一位置,在该另一位置处执行拉制工艺。所描述的方法有利地允许生产被设计用于拉制传统光纤或者光子晶体光纤的预制件。
在[4],R. Renner-Erny, L. Di Labio 等的“A novel Technique for active fibre production”,OPTICAL MATERIALS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V. AMSTERDAM, NL, no. 29,第919-922页中,公开了利用对[2]和[3]中公开的方法的修改可以生产激活光纤装置。根据该方法,形成光纤预制件的未来芯部区域的石英玻璃管被填充以SiO2、Nd和Al的粉末混合物。该管安装在形成未来包覆层的更大的管的中心内。两个管之间的空的空间被填充以二氧化硅(SiO2)粉末。在预加热之后,将抽真空的预制件被拉制成光纤。根据[3],通过在一个小时期间的抽真空和以1400℃的温度进行加热的准备步骤,执行干燥过程。
在[5],L. Di Labio 等的“Broadband emission from a multicore fiber fabricated with granulated oxides”,APPLIED OPTICS, OSA, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINTON, DC, Vol. 47, no. 10,第1581-1584页中,公开了利用对[2]和[3]中所公开的方法的进一步修改,可以生产具有七个芯部的光纤,每个芯部从混合有稀土氧化物的颗粒状二氧化硅来制造。同样在[5]中,推荐抽真空和在1400℃温度下加热的准备步骤。
根据[2],所应用的二氧化硅颗粒是根据所制造的光纤的期望特性而选择的合成二氧化硅粉末。期望的是,例如可以施加更大的拉力,同时减小在拉制工艺过程中让光纤断裂的危险。
利用[2]中公开的方法,相比于传统方法,能够以显著减少的成本制造高品质的光学预制件。然而,已经发现该方法是存在风险的。因为应用了薄壁的石英管,所以一直存在断裂的风险,尤其是在熔化二氧化硅颗粒的加工步骤期间。
但是,已经填充有二氧化硅颗粒的玻璃管的断裂典型地发生在到达熔点之前,其中被加工的材料软化。断裂将典型地在[4]和[5]中所描述的准备步骤期间发生,其中为了干燥的目的,施加了大约1400℃的高温。
因此,要注意的是,具有选择特性的二氧化硅颗粒被应用以避免所描述的问题,但是这再次导致了成本的增加。例如,已经将特定的非晶体的二氧化硅(而不是石英)用于该目的。
因此,期望的是,提供一种改进的、用于制造预制件的方法,其涉及用颗粒填充石英管的步骤,所述颗粒被熔化以变成被制造的预制件的一部分。
尤其期望提供一种这样的方法,其允许以显著降低的成本制造初级和二级预制件。
进一步地,期望提供一种这样的方法,其允许使用具有更薄的壁的石英管,同时避免了断裂或破裂的危险,尤其是在熔化所述颗粒的步骤期间。
进一步地,期望使用成本更低的二氧化硅颗粒,所述二氧化硅颗粒除了所需的纯度等级之外能够以减少的限制来选择。
发明内容
本发明的上述和其他目的通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求12所述的预制件、以及根据权利要求13所述的光纤来得以实现。
涉及生产和加工预制件的创新方法包括两个主要的加工阶段。在初步加工阶段中,二氧化硅颗粒被供给到石英管的内部空间中,以获得未加工预制件,其中所述石英管具有开口的上端和封闭的下端。在最终加工阶段中,石英管的内部空间被封闭且抽真空。然后利用最终加工温度对所述未加工预制件进行加热,以熔合石英管和二氧化硅颗粒。
根据本发明,在初步加工阶段期间对进入内部空间的二氧化硅颗粒利用中间加工温度进行热处理,所述中间加工温度位于二氧化硅颗粒的熔点之下。
优选地,提供炉子以在填充过程期间跟随二氧化硅颗粒的填充水平,并且所述炉子对石英管和在所述填充水平的区域内的二氧化硅颗粒进行加热。
利用这些措施,实现了下述效果中的至少一个。二氧化硅颗粒均匀地容纳在所述石英管的内部空间中。这样就避免了在劳动加工阶段期间可能导致石英管破裂的点状张力(punctual tension)。
因此,用户可以选择具有更薄壁的石英管,这样就实现了更高平均品质的预制件。如果需要的话,则可以利用减少的努力从预制件中去除从石英管得到的具有较低品质的材料。
优选地,以这样的方式来选择中间温度,使得热处理导致二氧化硅颗粒从第一状态改变到第二状态,其中二氧化硅颗粒具有较低的材料密度,即更大的体积。为了该目的,中间加工温度优选在大约576℃和1470℃的范围中选择。
在二氧化硅颗粒包括具有材料密度大约为2.65 g/cm3的三方α-石英的情况下,那么优选地中间加工温度在576℃和870℃之间选择,使得α-石英转变成具有材料密度大约为2.53 g/cm3的六方β-石英。
在二氧化硅颗粒包括α-石英或者β-石英的情况下,那么优选地中间加工温度在870℃和1470℃之间选择,使得α-石英或者β-石英转变成具有材料密度大约为2.25g/cm3的六方β-鳞石英。
进一步地,可以施加高于1470℃的中间加工温度,以便将具有α-石英、β-石英或者β-鳞石英的初始构造的二氧化硅颗粒转变成具有材料密度大致为2.20 g/cm3的β-方石英。
由于热处理的缘故,二氧化硅颗粒被均匀地容纳在石英管的内部空间之内,且表现为维持足够长时间的低材料密度,即使温度被再次降低。
因此,在最终加工阶段期间,其中施加了最终加工温度并且二氧化硅颗粒熔化,避免了可能使石英管断裂的二氧化硅颗粒的质量的膨胀。
因此,本发明的方法产生了几个优点和选项。首先,改善了加工可靠性,避免了由于石英管的断裂所导致的加工失败。而且,由于在加热和熔化过程期间产生的力极大地减小,所以应用者可以选择具有更薄壁的石英管。
另外,用户可以从工业上所提供的更多种类的各种产品中选择二氧化硅颗粒。可以忽略与材料的动态特性相关的考虑。因此,用户可以较低的成本选择例如α-石英之类的材料。
所述结果可以通过在填充过程期间用大致50转每分钟和120转每分钟之间的速度旋转石英管而进一步改进。在80-100转每分钟的范围中实现最佳结果。利用石英管在限定范围中的旋转,实现了二氧化硅颗粒的快速和均匀分布,同时避免了具有不同尺寸的颗粒的径向分离,这在更高的转速上可能发生。
第一加工阶段的结果是包括石英管的未加工预制件,所述未加工预制件已经填充以经过热加工且均匀分布的二氧化硅颗粒。
未加工预制件可以被立即进一步加工,而没有应用冷却阶段。因此,在完成初步加工阶段之后,所述最终加工阶段可以通过对石英管抽真空和通过将石英管与二氧化硅颗粒熔合而立即开始。
可选地,未加工的预制件可以被冷却、移除,并且稍后在相同地点或者在另一地点重新安装,以便执行所述最终加工阶段。
本发明的方法可以被用于生产初级、二级或者更高级的预制件。此外,可以生产从中能够拉制光子晶体光纤的预制件。
在应当生产二级预制件的情况下,那么初级预制件或者二氧化硅毛坯件被插入到石英管中并且沿着其纵向轴线对齐。然后,在初步加工阶段中,二氧化硅颗粒被供给到石英管的内部空间中,所述内部空间已经减少了初级预制件的体积。
在应当生产用于光子晶体光纤的预制件的情况下,那么辅助石英管和/或辅助可移除棒被插入到石英管中并且平行于其纵向轴线而对齐。然后,在初步加工阶段中,二氧化硅颗粒被供给到石英管的内部空间中,所述内部空间已经减少了辅助石英管和/或辅助可移除棒(优选为碳棒)的体积。辅助石英管和/或辅助性可移除棒以如光子晶体光纤所需的至少大体上二维周期结构来进行布置。在最终加工阶段已经完成之后,碳棒被移除,在预制件中留下纵向圆柱形开口。
在辅助石英管已经进入到石英管中以在预制件中限定圆柱形开口的情况下,那么必须注意的是不要发生变形,因为这将改变光子晶体光纤的特性。同样在该申请中,使用具有更薄壁的石英管是令人期望的,并且可以通过应用本发明的方法来实现。使用本发明的填充步骤,防止了颗粒的质量使外部石英管和内部辅助石英管变形。因此,本发明的方法在用于生产光子晶体光纤的加工中特别有利。
二级预制件和设计用于光子晶体光纤的预制件可以以不同的方式进一步加工。
可以执行最终加工阶段,并且被加工的预制件可以被移除以便用于稍后的装卸搬运(或处理)。
但是,拉制阶段可以紧随最终加工阶段结束之后而立即应用。在最终加工阶段中,炉子可以沿着预制件移动,例如从预制件的下端到其上端,以熔合石英管和二氧化硅颗粒。随后,炉子再次移动到预制件的下端,然后预制件的下端被加热到软化状态,在该状态中,可以从所述预制件拉制光纤。
作为另一可选,光纤可以在最终加工阶段的执行期间被同时从所述预制件拉制。在本申请中,光纤从预制件拉制,同时熔化石英管和二氧化硅颗粒。
在所有描述的变型中,本发明的方法方便了对加工的处理,从而以降低的成本提供了更好的加工可靠性。
附图说明
已经描述了本发明的一些目的和优点,当结合附图考虑以下说明时,其它的目的和优点将变得显而易见,附图中:
图1a显示了薄壁石英管11,其具有主轴线x、内部空间110、和位于其下端处的锥形封闭部111;
图1b显示了图1a的石英管11,其中内部空间110以传统的方式用二氧化硅颗粒5完全填充,以获得未加工初级预制件1p’;
图1c显示了借助于邻接件3封闭的图1b的未加工初级预制件1p’,通过邻接件3,石英管11的内部空间110已经被抽真空,且炉子23沿着初级预制件1p’引导,以便以在2100℃和2350℃之间的温度使石英管11和二氧化硅颗粒5熔合;
图2a显示了图1a的石英管11,其中内部空间110填充以颗粒5a,颗粒5a在填充过程期间被暴露给低于熔点的温度,以获得未加工初级预制件1p;
图2b显示了图2a的初级预制件1p借助于邻接件3被封闭,通过所述邻接件3,石英管11的内部空间110已经被抽真空,并且炉子23被沿着初级预制件1p引导,以便以2100℃和2350℃之间的温度熔合石英管11和经过热预处理的颗粒5b;
图3a显示了图1a的石英管11,其中初级预制件1p、1p’位于填充以颗粒5a的内部空间110中,所述颗粒5a在填充过程期间暴露给低于熔点的温度,以获得未加工二级预制件1s;
图3b显示了在完成填充和加热过程之后的图3a的未加工二级预制件1s;
图3c显示了图3b的借助于邻接件3来封闭的未加工二级预制件1s,通过所述邻接件3,石英管11的内部空间110已经被抽真空,并且图3c还显示了沿着二级预制件1s引导的炉子23,以便以在2100℃和2350℃之间的温度熔合石英管11和热预处理的颗粒5b;
图4a-4c显示了对已经加工的初级或者二级预制件1p、1s的处理,在此期间预制件1p、1s的外围层被移除,所述外围层由源自石英管11的材料构成;
图5显示了用于从如图3b或者图4c所示的本发明的二级预制件1s拉制光纤8的设备2;
图6显示了具有本发明的二级预制件1s的图5的设备2,从所示二级预制件1s拉制光子晶体光纤8。
具体实施方式
图1a显示了由SiO2制造的薄壁石英管11,所述薄壁石英管11具有主轴线x、内部空间110和位于其下端的锥形封闭部111。石英管11的壁的直径d10与石英管11的直径相比非常小,使得预制件的相对较大的部分将包括高品质的二氧化硅颗粒。
图1b显示了图1a的石英管11,其中内部空间110被完全填充以二氧化硅颗粒5,以获得未加工的初级预制件1p’。如图1b中所示,填充过程未伴随加热过程。
图1c显示了图1b的未加工初级预制件1p’借助于邻接件3被封闭。邻接件3包括第一通道31和第二通道32。设计用于可任选地接收初级预制件1p’、1p或者玻璃毛坯件的第一通道31通过盖4封闭。第二通道32连接到真空泵22,所述真空泵22在执行最终加工阶段之前对石英管11抽真空。在最终加工阶段中,炉子23被沿着未加工初级预制件1p’引导,以便以在2100℃和2350℃之间的温度来熔合石英管11和二氧化硅颗粒5。
用图1b、图1c中所示的方法(之前已经应用),会发生这样的问题:由于二氧化硅颗粒5的膨胀的缘故可能发生薄壁石英管11的断裂。随着使用非晶的二氧化硅,该问题可以减小。但是,在使用α-石英的情况下,那么在石英管11中填充的二氧化硅颗粒5的质量在热影响下将严重膨胀,从而可能导致石英管11的破裂。
图2a显示了图1a的石英管11,其中内部空间110用二氧化硅颗粒5a填充,例如是α-石英,其可以以相对较低的价格买到但是具有较高的纯度。与填充过程同时,借助于炉子23执行加热过程,其沿着石英管11并优选跟随二氧化硅颗粒5a的填充水平50。如图2a中所示,已经进入石英管11的二氧化硅颗粒5a在通过炉子23所施加的热的影响下改变其结构,例如,施加大致600℃的中间加工温度,在这种情况下α-石英5a被转变成β-石英5b。可以施加更高的温度,这将使二氧化硅颗粒5a转变成β-鳞石英或者β-方石英。中间加工温度根据加工参数选择,特别是取决于石英管11的壁的直径、辅助石英管的放置、和所应用的二氧化硅颗粒5。在应用薄石英管、特别是辅助石英管的情况下,推荐将α-石英或者β-石英转变成β-鳞石英或者β-方石英。
因此,二氧化硅颗粒5b的材料密度减小且改变到较低的水平。因此,所获得的未加工初级预制件1p可以在图2b中所示的最终加工阶段中加工,并且具有显著降低的加工失败风险。
图3a显示了图1a的石英管11,其中初级预制件1p、1p’位于填充有颗粒5a(例如α-石英)的石英管11的内部空间110中。优选地,从图2b中所示的最终加工阶段所获得的被加工的初级预制件1p进入到石英管11中。但是,可以使用任何其他初级预制件1p,例如,用改进的化学气相沉积工艺(MCVD)、外部气相沉积工艺(OVD)或蒸气轴向沉积工艺(VAD)所生产的高品质玻璃毛坯件。
如结合附图2a所描述的那样,与填充过程同时,可以借助于炉子23执行加热过程,其沿着石英管11跟随二氧化硅颗粒5a的填充水平50,以实现对二氧化硅颗粒5a的结构的期望改变。
图3b显示了在完成了已经根据本发明的方法执行的初步加工阶段之后的图3a的未加工二级预制件1s。在该状态中,预制件可以冷却下来,并且传输到另一位置,在那里执行最终加工阶段和拉制过程。可选地,未加工二级预制件1s可以立即被进一步加工,例如在其冷却下来之前。
如图3b中所示,未加工二级预制件1s可任选地包括优选由碳制造的辅助石英管10或者可移除棒,其在二级预制件1s内限定纵向圆柱形空间或者空腔。从该类型的二级预制件1s,可以如图6中所示那样拉制光子晶体光纤8。
图3c显示了图3b的未加工二级预制件1s,其中如结合图2a中所描述地,石英管11被封闭且被抽真空。炉子23沿着二级预制件引导,以便以在2100℃和2350℃之间的温度来熔合石英管11和热预处理的颗粒5b,随后获得加工的二级预制件1s。
图4a-4c显示了对图2b的热处理的初级预制件1p或者图3c的二级预制件1s的机械处理。在该机械处理期间,移除了外围层,所述外围层由源自可能不具有所期望品质的石英管11的材料构成。图4a显示了在进行所述处理之前的被加工的初级预制件1p或者二级预制件1s。图4b显示了在研磨加工期间的已经加工的初级预制件1p或者二级预制件1s,所述研磨加工优选通过自动研磨工具执行。图4c显示了在完成研磨加工之后的被加工的初级预制件1,这在最初石英管11的材料没有有利地有助于初级预制件1或者从所述初级预制件1获得的光纤的性能的情况下是推荐执行的。
图5显示了用于从如图3b或者图4c中所示的本发明的二级预制件1s拉制光纤8的设备2。如上所述,拉制过程可以与如图3c所示的最终加工阶段的同时或者在其之后来执行。
一旦二级预制件1s的下端已经被加热到其熔点,并且已经拉出光纤8,则形成角部区域所谓的“颈缩”。单根光纤8从二级预制件1s以半熔融状态呈现出来,并且通过直径监测器24。光纤8被继续向下拉动,并且通过施加涂层以保护光纤8的涂层施用器25。光纤8也通过固化光学涂层和在已经施加了涂层之后监测整体直径的其他单元26、27。然后光纤8遇到旋转设备28,所述旋转设备28可以包括将旋转施加到光纤8中的辊子。然后,光纤8最终遇到拉出光纤8的一系列辊子(未示出),随后光纤8被缠绕在滚筒或线轴29周围。二级预制件1s安装在保持装置21中,其允许沿着其轴线且优选地绕其轴线旋转的受控竖直运动。
进一步地,可以被用在初步加工阶段以及最终加工阶段中的设备2的所述保持装置21可以被设计成将振动施加到所安装的预制件1p、1s上,以便使二氧化硅颗粒5a、5b紧密。
图6显示了用于从二级预制件1s拉制本发明的光纤(例如光子晶体光纤)的设备2,所述二级预制件包括纵向圆柱形空腔500,所述空腔500源自辅助石英管或者棒,例如在初步加工阶段或者最终加工阶段之后被移除的碳棒。
参考文献:
[1] Mool C.Gupta的Handbook of PHOTONICS, CRC Press,1997 Boca Ration, Chapter10.7, 第445-449页
[2] US 2007/214841 A1
[3] WO 2005/102947 A
[4] R. Renner-Erny, L. Di Labio 等的“A novel Technique for active fibre production”,OPTICAL MATERIALS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V. AMSTERDAM, NL, no. 29, 第919-922页
[5] L. Di Labio 等的“Broadband emission from a multicore fiber fabricated with granulated oxides”,APPLIED OPTICS, OSA, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINTON, DC, Vol. 47, no. 10, 第1581-1584页

Claims (13)

1.一种用于生产和加工预制件(1p,1s)的方法,包括:
初步加工阶段,在所述初步加工阶段中,二氧化硅颗粒(5a;5b)被供给到石英管(11)的内部空间(110)中,以获得未加工预制件(1p,1s),其中所述石英管(11)具有开口的上端和封闭的下端(111);以及
最终加工阶段,在所述最终加工阶段中,所述石英管(11)的内部空间(110)封闭,产生压力减小的状况,对所述未加工预制件(1p,1s)利用最终加工温度进行加热,以熔合所述石英管(11)和所述二氧化硅颗粒(5b);其特征在于:
在所述初步加工阶段期间,对进入所述内部空间(110)的二氧化硅颗粒(5a;5b)利用中间加工温度进行热处理,所述中间加工温度处在所述二氧化硅颗粒(5a;5b)的熔点之下。
2.根据权利要求1所述的方法,包括步骤:
利用炉子(23)在所述初步加工阶段期间跟随所述二氧化硅颗粒(5a;5b)的填充水平,对所述石英管(11)以及处在所述填充水平的区域内的二氧化硅颗粒(5a;5b)进行加热。
3.根据权利要求1或2所述的方法,包括步骤:
在大约576℃和1470℃之间的范围内选择所述中间温度。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法,包括步骤:
在所述填充过程期间用在大约50转每分钟和120转每分钟之间的速度来旋转所述石英管(11)。
5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的方法,包括步骤:
在完成所述初步加工阶段之后冷却和移除所述未加工预制件(1p,1s),以及在相同地点或者在另一地点重新安装所述未加工预制件(1p,1s),以执行所述最终加工阶段。
6.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的方法,包括步骤:
在完成所述初步加工阶段之后并且在所述未加工预制件(1p,1s)已经冷却下来之前,开始所述最终加工阶段。
7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的方法,包括步骤:
将初级预制件或者二氧化硅毛坯件插入到所述石英管(11)中,并在所述初步加工阶段中将二氧化硅颗粒(5a)供给到所述石英管(11)的内部空间(110)中,以获得未加工二级预制件(1s)。
8.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的方法,包括步骤:
将辅助石英管和辅助可移除棒插入到所述石英管(11)中,以获得专门用于生产光子晶体纤维(8)的未加工二级预制件(1s),其中所述辅助石英管和辅助可移除棒以至少大体上二维周期性结构来进行布置。
9.根据权利要求1-8中任一项权利要求所述的方法,包括步骤:
使用α-石英作为二氧化硅颗粒(5a),所述α-石英在所述中间加工温度的影响下转变成β-石英(5b),或转变成β-鳞石英(5b),或转变成β-方石英(5b)。
10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的方法,包括步骤:
在完成所述最终加工阶段之后冷却和移除所述已加工二级预制件(1s),以及在相同地点或者在另一地点重新安装所述已加工二级预制件(1s),以便从所述二级预制件(1s)拉制光纤(8)。
11.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的方法,包括步骤:
在所述石英管(11)和所述二氧化硅颗粒(5b)被熔合时,同时从所述二级预制件(1s)来拉制光纤(8)。
12.根据权利要求1-11中任一项权利要求所限定的方法生产的预制件,所述预制件被设计作为初级预制件(1p)或者作为二级预制件(1s)。
13.根据权利要求10或11所限定的方法生产的光纤。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018196353A1 (zh) * 2017-04-27 2018-11-01 烽火通信科技股份有限公司 用于制造单模光纤的光纤预制棒及制造单模光纤的方法
WO2018196352A1 (zh) * 2017-04-27 2018-11-01 烽火通信科技股份有限公司 用于制造多层结构光纤的光纤预制棒及制造光纤的方法
CN110035979A (zh) * 2016-10-24 2019-07-19 普睿司曼股份公司 用于光纤预制件的悬挂装置
CN113264671A (zh) * 2015-01-13 2021-08-17 Asi石英机械有限责任公司 增强的颗粒沉积系统和方法
WO2021223326A1 (zh) * 2020-05-08 2021-11-11 江苏永鼎股份有限公司 含有功能性石英包层的光纤预制棒及其制备方法
WO2021223325A1 (zh) * 2020-05-08 2021-11-11 江苏永鼎光纤科技有限公司 管外法沉积工艺中固废石英粉末的回收及再利用方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9487428B2 (en) * 2015-03-06 2016-11-08 Ofs Fitel, Llc Easy removal of a thin-walled tube in a powder-in-tube (PIT) process

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049175A (en) * 1982-11-02 1991-09-17 Heraeus Quarzschmelze Gmbh Method of manufacturing a glass body having a non-uniform refractive index
WO2005102947A1 (en) * 2004-04-27 2005-11-03 Dätwyler Fiber Optics S.A. Optical fiber and its preform as well as method and apparatus for fabricating them

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3014311C2 (de) * 1980-04-15 1982-06-16 Heraeus Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zur Herstellung von Quarzglastiegeln und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
NL8204438A (nl) * 1982-11-16 1984-06-18 Philips Nv Werkwijze en inrichting voor de continue vervaardiging van langgerekte lichamen uitgaande van een ongesmolten uitgangsmateriaal.
DE3511449A1 (de) * 1985-03-29 1986-10-02 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von glaskoerpern
JPS61286239A (ja) * 1985-06-10 1986-12-16 Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd 光フアイバ母材の製造方法
AU632240B2 (en) * 1990-08-27 1992-12-17 Furukawa Electric Co. Ltd., The Method for manufacturing a silica glass base material
FR2686597B1 (fr) * 1992-01-28 1994-03-18 Alcatel Nv Procede de fabrication d'un tube en verre, notamment en verre fluore.
US5772714A (en) * 1995-01-25 1998-06-30 Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. Process for producing opaque silica glass
DE69628876T2 (de) * 1995-04-19 2004-04-22 Corning Inc. Vorrichtung und Verfahren zum Formen von geschmolzenem glasartigen Material in Stäben
JP3434945B2 (ja) * 1995-09-20 2003-08-11 信越石英株式会社 ファイバ用中空シリカガラス母材の製造方法
CN1295169C (zh) * 1998-04-10 2007-01-17 纤维管有限公司 制造光纤预型件的方法
US6723435B1 (en) * 2001-08-28 2004-04-20 Nanogram Corporation Optical fiber preforms
JP3753975B2 (ja) * 2001-11-29 2006-03-08 株式会社フジクラ シングルモード光ファイバの製造方法及びシングルモード光ファイバ
US7054513B2 (en) * 2003-06-09 2006-05-30 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Optical fiber with quantum dots
US7444838B2 (en) * 2003-10-30 2008-11-04 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Holey optical fiber with random pattern of holes and method for making same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049175A (en) * 1982-11-02 1991-09-17 Heraeus Quarzschmelze Gmbh Method of manufacturing a glass body having a non-uniform refractive index
WO2005102947A1 (en) * 2004-04-27 2005-11-03 Dätwyler Fiber Optics S.A. Optical fiber and its preform as well as method and apparatus for fabricating them

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LOREDANA DI LABIO ET.AL.: "Broadband emission from a multicore fiber fabricated with granulated oxides", 《APPLIED OPTICS》 *
RUTH RENNER-ERNY ET.AL.: "A novel technique for active fibre production", 《OPTICAL MATERIALS》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113264671A (zh) * 2015-01-13 2021-08-17 Asi石英机械有限责任公司 增强的颗粒沉积系统和方法
CN113264671B (zh) * 2015-01-13 2023-05-23 Asi石英机械有限责任公司 增强的颗粒沉积系统和方法
CN110035979A (zh) * 2016-10-24 2019-07-19 普睿司曼股份公司 用于光纤预制件的悬挂装置
WO2018196353A1 (zh) * 2017-04-27 2018-11-01 烽火通信科技股份有限公司 用于制造单模光纤的光纤预制棒及制造单模光纤的方法
WO2018196352A1 (zh) * 2017-04-27 2018-11-01 烽火通信科技股份有限公司 用于制造多层结构光纤的光纤预制棒及制造光纤的方法
WO2021223326A1 (zh) * 2020-05-08 2021-11-11 江苏永鼎股份有限公司 含有功能性石英包层的光纤预制棒及其制备方法
WO2021223325A1 (zh) * 2020-05-08 2021-11-11 江苏永鼎光纤科技有限公司 管外法沉积工艺中固废石英粉末的回收及再利用方法

Also Published As

Publication number Publication date
ES2733094T3 (es) 2019-11-27
CA2752812C (en) 2017-03-21
AU2010215384A1 (en) 2011-08-25
RU2011134319A (ru) 2013-03-27
EP2398747A1 (en) 2011-12-28
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TR201909224T4 (tr) 2019-07-22
CN102325730B (zh) 2015-04-01
BRPI1008394B1 (pt) 2020-03-31
RU2517138C2 (ru) 2014-05-27
US20110299824A1 (en) 2011-12-08
EP2398747B1 (en) 2019-04-03
DK2398747T3 (da) 2019-06-11
LT2398747T (lt) 2019-06-25
AU2010215384B2 (en) 2013-09-26
BRPI1008394A2 (pt) 2016-03-15
PT2398747T (pt) 2019-07-11
CA2752812A1 (en) 2010-08-26
JP2012518586A (ja) 2012-08-16
JP5822160B2 (ja) 2015-11-24
EP2226301A1 (en) 2010-09-08
HUE043485T2 (hu) 2019-08-28
WO2010094803A1 (en) 2010-08-26

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