CN105084714B - 通过内部气相沉积工艺制造光学预制件的方法和装置及基管组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过内部气相沉积工艺制造光学预制件的方法和装置及基管组件。用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的该装置包括能量源和中空基管,该中空基管具有供给侧和排出侧,该能量源能够沿着中空基管的长度移动,该装置还包括连接至中空基管的排出侧的延长管,中空基管延伸至延长管的内部,以及延长管的内径比中空基管的外径大了至少0.5毫米。
Description
技术领域
本发明涉及用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置,其中,该装置包括能量源和中空基管,该中空基管具有供给侧和排出侧,该能量源能够沿着中空基管的长度移动,该装置还包括连接至中空基管的排出侧的延长管。
背景技术
通常,在光纤领域中,在基管的内表面上沉积多个玻璃薄膜。基管是中空的以使得能够进行内部沉积。基管可以由例如石英玻璃(SiO2)的玻璃制成。玻璃形成气体(即,包括玻璃以及可选地针对掺杂物的前体的形成所用的气体的反应气体)从基管的一端(被称为基管的“供给侧”)被引入该基管的内部。
在基管的内表面上沉积(分别根据具有或不具有一个或多个针对掺杂物的前体的反应气体的使用的)掺杂或未掺杂的玻璃层。剩余气体从被称为基管的“排出侧”的基管的另一端被排出或去除。该去除可选地由真空泵来执行。真空泵具有在基管的内部产生减压的效果,其中该减压通常包括5~50mbar、即500~5000帕斯卡的压力值。
已知有气相轴向沉积(VAD)、改进的化学气相沉积(MDVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD或PCVD)的几种类型的内部化学气相沉积(CVD)。等离子体增强化学气相沉积(PECVD或PCVD)是用于在基板上沉积从气态(蒸汽)到固态的薄膜的工艺。在该工艺中涉及在创建了反应气体的等离子体之后发生的化学反应。
一般地,通过使用电磁辐射、优选为微波来诱导等离子体。通常,来自发生器的电磁辐射经由波导指向施加器,其中该施加器包围基管。该施加器使电磁辐射耦合到在基管的内部所产生的等离子体中。该施加器在基管的长边方向上往复移动。因而,所形成的等离子体(还称为“等离子体反应区”)也往复移动。作为该移动的结果,每次行程(stroke)或通过(pass)使得薄的玻璃态二氧化硅层沉积到基管的内部上。
在沉积工艺期间,施加器和基管通常由加热炉包围,以使基管维持处于900-1300℃的温度。
因而,在加热炉的边界内,施加器沿着基管的长度平移移动,其中该加热炉包围基管并且施加器在该加热炉内往复运动。随着施加器的该平移移动,等离子体也在相同方向上移动。随着施加器到达加热炉的靠近基管的一端的内壁,使施加器的移动反转以使得该施加器向着加热炉的另一内壁移动至基管的另一端。换句话说,施加器以及等离子体在基管的供给侧的换向点和排出侧的换向点之间往复运动。施加器以及等离子体沿着基管的长度以来回移动的方式行进。将各次来回移动称为“通过”或“行程”。各次通过使得玻璃态二氧化硅材料的薄层沉积在基管的内部。
通常,仅在基管的一部分、即被施加器包围的部分中产生等离子体。施加器的尺寸小于加热炉和基管的尺寸。仅在等离子体的位置处,反应气体被转换成实心玻璃并且沉积在基管的内表面上。由于等离子体反应区沿着基管的长度移动,因此玻璃沿着基管的长度或多或少均匀地沉积。
在通过的次数使这些薄膜、即所沉积材料的累积厚度增加的情况下,这种增加由此导致基管的剩余内径的减小。换句话说,基管内的中空空间随着每次通过而不断变小。
在沉积工艺期间,将基管夹入玻璃加工车床。施加器仅在所述基管的一部分的上方往复移动。这存在所述昂贵基板的仅一部分可用于制备光纤的缺点。为了克服该问题,例如根据以下的公开文献,已知将一个质量较低的玻璃管(例如,所谓的延长管)至少安装至所述基管的排出侧。这样使该管的总长度延长。将这些延长管夹入玻璃加工车床内,从而使可用于沉积的基管的有效长度增大。
根据本申请人的欧洲专利申请EP 1,801,081,公开了一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置,其中:在基管的排出侧的内部存在插入管;该插入管的外径和形状与基管的内径和形状大致相对应;以及该插入管延伸到基管的外侧。换句话说,插入管插入基管的端部内。
根据日本专利申请JP 2003-176148,已知有一种用于制造光纤的预制件的方法,包括以下步骤:使排气管同轴地安装至石英管。
根据美国专利US 4,389,229,已知一种用于利用改进的化学气相沉积工艺来制造光导预制件的方法,其中,未沉积的反应物穿过玻璃基管并流入反应物排气系统,并且由均匀流动的反应物游离气体输送穿过该反应物排气系统。这些反应物穿过排气管、反应物回收室、经过压力控制设备并进入气体洗涤器。在该工艺期间,通过连续监测排气系统内的压力并相应地调节压力控制设备来使排气系统内的压力维持大致恒定。
根据欧洲专利申请EP 1,988,062,已知一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置和方法,该装置包括能量源和基管,其中,该基管具有用于供给玻璃形成前体的供给侧和用于排出没有沉积在基管的内部上的成分的排出侧,而该能量源能够沿着基管的位于供给侧的换向点和排出侧的换向点之间的长度移动。
例如,日本专利申请JP 2003-176148的一个缺陷是在内部气相沉积工艺中沉积在沉积区域的外部的玻璃状材料引起基管中所积累的机械应力。该机械应力可能会导致基管在光学预制件生产期间发生断裂,这是不期望的。
包括安装至基管的排出侧的延长管的已知装置的另一缺陷是延长管和中空基管之间的连接在后续的径向收缩(collapsing)步骤期间经受机械张力,这可能会导致基管或由此得到的初级预制件出现裂纹,这是不期望的。
在现有技术中,可能导致基管或初级预制件出现裂纹的另一问题是在延长管的内部存在粉尘(soot)。在内部沉积工艺完成的情况下,去除温度通常仍非常高(例如,800-900摄氏度等)的内表面上沉积有玻璃层的基管。在随后该基管略微倾斜的情况下,产生所谓的烟囱效应(chimney effect),这导致粉尘的一部分流入基管内而造成玻璃层被污染。在没有去除粉尘的情况下,由于施加至所述延长管的机械应力而可能会在径向收缩工艺期间产生裂纹。这可以通过在使所述延长管倾斜之前手动从该延长管去除所述粉尘来克服,但该操作由于高温而难以进行。
先前在现有技术中已经通过将插入管引入基管中解决了该问题。该插入管“捕获”粉尘,并且可以在后续的径向收缩之前容易地从基管移除。
将插入管插入基管内的已知装置的缺点是导致在基管的内表面上的与插入管邻接的纵向位置上积累了不期望的玻璃状沉积,其中该玻璃状沉积导致裂纹形成的增加。以下将更详细地说明该情况。
本发明的目的是提供一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置,其中,紧挨在沉积区域的外部上所沉积的玻璃所引起的积累在玻璃中的内部应力以及中空插入管和中空基管之间的连接的机械张力均降低。
本发明的另一目的是提供用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的方法,其中,避免或至少减少了上述的内部应力积累和机械张力。
本发明的另一目的是提供不存在现有技术的缺陷的基管组件。
上述的各目的由本发明来实现。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种装置,其第二方面涉及一种方法,并且其第三方面涉及一种基管组件。
在所述第一方面中,本发明涉及一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置,所述装置包括能量源和中空基管,所述中空基管具有供给侧和排出侧,所述能量源能够沿着所述中空基管的长度移动,所述装置还包括连接至所述中空基管的所述排出侧的延长管,其中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部,以及所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了至少0.5毫米。
在所述第一方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为0.5~10厘米。
在所述第一方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2~5厘米。
在所述第一方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2.5~3.5厘米。
在所述第一方面的另一实施例中,所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了0.5~5毫米。
在所述第一方面的另一实施例中,所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了1~2毫米。
在所述第一方面的另一实施例中,所述延长管包括中空插入管。
在所述第一方面的另一实施例中,所述中空插入管相对于所述延长管是以同轴方式配置的。
在所述第一方面的另一实施例中,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式定向的。
在所述第一方面的另一实施例中,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式安装的。
在所述第一方面的另一实施例中,所述中空插入管被定向成所述中空插入管的一端和所述中空基管的延伸至所述延长管的内部的一端之间的间距至少为0.5毫米、优选至少为2毫米。
在所述第一方面的另一实施例中,所述中空插入管的内径至少等于所述中空基管的内径。
在所述第一方面的另一实施例中,所述延长管在所述延长管的一端连接至所述中空基管。
在所述第二方面中,本发明涉及一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件所用的前体的方法,其中:向中空基管的供给侧供给玻璃形成前体,所述中空基管还具有排出侧;使能量源沿着所述中空基管的长度移动,以在所述中空基管中产生沉积条件;以及在所述中空基管的内表面上沉积多个玻璃层以形成初级预制件所用的所述前体,其中,将延长管套装在所述中空基管的所述排出侧,以使得所述中空基管延伸至所述延长管的内部,以及所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了至少0.5毫米。
在所述第二方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为0.5~10厘米。换句话说,所述中空基管和所述延长管相对于彼此被定位成所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为0.5~10厘米。
在所述第二方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2~5厘米。换句话说,所述中空基管和所述延长管相对于彼此被定位成所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2~5厘米。
在所述第二方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2.5~3.5厘米。换句话说,所述中空基管和所述延长管相对于彼此被定位成所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2.5~3.5厘米。
在所述第二方面的实施例中,所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了0.5~5毫米。换句话说,所述中空基管和所述延长管相对于彼此被定位成所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了0.5~5毫米。
在所述第二方面的实施例中,所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了1~2毫米。换句话说,所述中空基管和所述延长管相对于彼此被定位成所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了1~2毫米。
在所述第二方面的实施例中,所述延长管包括中空插入管,其中,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得所述中空插入管的一端和所述中空基管的插入所述延长管的内部的一端之间的间距至少为0.5毫米。
在所述第二方面的实施例中,所述延长管包括中空插入管,其中,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得所述中空插入管的一端和所述中空基管的插入所述延长管的内部的一端之间的间距至少为2毫米。
在所述第二方面的实施例中,所述中空插入管的内径至少等于所述中空基管的内径。
在所述第二方面的实施例中,所述延长管在所述延长管的一端处连接至所述中空基管。
在所述第三方面中,本发明涉及一种基管组件,其用于内部气相沉积工艺,所述基管组件包括具有供给侧和排出侧的中空基管,其中,所述基管组件还包括延长管,所述延长管套装在所述中空基管的所述排出侧,其中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部,以及所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了至少0.5毫米。
在所述第三方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为0.5~10厘米。
在所述第三方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2~5厘米。
在所述第三方面的实施例中,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2.5~3.5厘米。
在所述第三方面的实施例中,所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了0.5~5毫米。
在所述第三方面的实施例中,所述延长管的内径比所述中空基管的外径大了1~2毫米。
在以下部分中将更详细地公开本发明。
本说明书中所使用的定义
在本说明书和/或权利要求书中使用以下定义来定义所述的主题。以下没有列出的其它术语意味着具有本领域内普遍接受的含义。
如本说明书中所使用的“中空基管”表示:内部具有空腔的延长管。通常,在制造预制件期间,所述管的内部提供(或涂敷)有多个玻璃层。
如本说明书中所使用的“气体供给侧”或“供给侧”表示:基管的一侧、即基管的用作气体所用的入口的开口端。供给侧是与排出侧相对的侧。
如本说明书中所使用的“气体排出侧”或“排出侧”表示:基管的一侧、即基管的用作气体所用的出口的开口端。排出侧是与供给侧相对的侧。
如本说明书中所使用的“内部表面”表示:中空基管的内侧表面或内表面。
如本说明书中所使用的“玻璃”或“玻璃材料”表示:通过气相沉积工艺所沉积的结晶或玻璃态(玻璃状)氧化物材料(例如,二氧化硅(SiO2)或甚至石英)。
如本说明书中所使用的“二氧化硅”表示:采用SiOx的形式的任何物质,而与理想配比如何无关并且与结晶或非结晶无关。
如本说明书中所使用的“玻璃形成气体”表示:沉积工艺期间为了形成玻璃层所使用的反应气体。这些玻璃形成气体可以包括掺杂物所用的前体(例如,O2以及SiCl4和可选的其它气体)
如本说明书中所使用的“反应区”表示:玻璃形成反应或沉积发生的区或轴向位置。该区是由等离子体形成的,并且优选地沿着基管的长边长度往复移动。
如本说明书中所使用的“等离子体”表示:包括按比例的正离子和游离电子的离子化气体,从而在非常高的温度得到或多或少的无整体电荷。等离子体通常是利用微波诱导的。
如本说明书中所使用的“换向点”表示:施加器的移动往复发生的基管上的轴向点或位置。换句话说,从后向前或从前向后改变。该换向点是施加器的转向点。轴向点是在施加器的中间(纵向)所测量到的。
如本说明书中所使用的“换向点附近”表示:基管上的在距离上靠近换向点或者处于与换向点相同的位置的轴向位置。
如本说明书中所使用的“在换向点处”表示:基管上的作为与换向点相同的位置的轴向位置。
如本说明书中所使用的“前后移动”表示:沿直线的往复移动或向后和向前移动。
如本说明书中所使用的“行程”或“通过”表示:施加器沿着基管的长度的各前后移动。
如本说明书中所使用的“延长管”表示:至少安装至基管的排出侧以使基管延长的玻璃管。
如本说明书中所使用的“插入管”表示:插入到基管和/或延长管内的玻璃管。
通过以下参考附图的说明,将最佳地理解本发明的上述以及其它的特征和优点。在附图中,相同的附图标记表示相同的部件或者进行相同或相似的功能或操作的部件。
本发明不限于以下与用于制造光学预制件的装置或用于制造光学预制件的特定方法有关地所公开的特定示例。
附图说明
图1公开了根据本发明的基管组件的第一示例。
图2公开了根据本发明的基管组件的第二示例。
图3公开了根据本发明的基管组件的第三示例。
具体实施方式
本发明在第一方面中涉及一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置,该装置包括能量源和中空基管,该中空基管具有供给侧和排出侧,该能量源能够沿着中空基管的长度移动,该装置还包括以大致气密的方式连接至中空基管的排出侧的延长管,其中,中空基管延伸至延长管的内部,由此定义中空基管和延长管之间的重叠区域,以及延长管在重叠区域处的内径比中空基管在重叠区域处的外径大了至少0.5毫米。
换句话说,延长管同轴地套设到基管的一端上。
本发明是基于本发明人所作出的在中空基管延伸至延长管的内部的情况下可以减少所积累的机械应力这一发现。本发明人发现了可以通过以下来减少所积累的机械应力。
本发明人注意到,在中空基管延伸至延长管的内部的情况下,避免或至少减少了延长管和中空基管之间的机械张力。这是由于以下事实:代替延长管的端面连接至中空基管的端面,延长管可以沿着其相对于基管的端面在空间上相距例如至少2.5厘米的圆周连接至中空基管的外表面。这样提供了这些管之间的较好的刚性连接。
在本发明的上下文中,能量源可以是横向施加器,其中该横向施加器能够沿着基管的在其供给侧的换向点和其排出侧的换向点之间的长度移动,并且用于在中空基管的内部产生沉积条件。
在实施例中,使延长管熔融至中空基管。
在实施例中,中空基管延伸至延长管的内部的长度为0.5~10厘米、优选为2~5厘米、甚至更优选为2.5~3.5厘米。
注意,在重叠区域的长度大致为上述长度的情况下,延长管和中空基管之间的连接变得更具刚性、即更加可靠。这样提供了预制件较少的断裂或裂纹的变化。
在另一实施例中,延长管在重叠区域处的内径比中空基管在重叠区域处的外径大了0.5~5毫米、优选为1~2毫米。
本实施例的优点在于:延长管的内径与基管的外表面没有在基管的端面处发生物理接触。由于基管的端面在空间上远离基管的内表面,因此玻璃沉积物没有延续。换句话说,延长管中所沉积的玻璃与中空基管的内部所沉积的玻璃没有发生(物理)连接。在延长管上所沉积的玻璃中发生的任何机械张力均不会传播至中空基管的内部所沉积的玻璃。这样保持了基管的质量。
另一优点是接合位置、即延长管连接至中空基管的位置向中空基管的上侧偏移,这样得到这些管之间的更具刚性的连接。
本实施例的又一优点在于:延长管和中空基管之间的间隔提供了由于例如可以使插入管的直径与中空基管的直径一致而使得可以使插入管以与中空基管成直线的方式精确地安装的可能性。这与以下更详细地进行论述的实施例有关。
此外,根据本发明,插入管可用于排放或排出没有沉积在中空基管中的气体。此外,插入管用于“捕获”热源区域的外部的任何附加沉积。在沉积工艺完成之后,将插入管从延长管移除,并且连同该移除一起,去除不想要的玻璃的沉积。然后,基管和所安装的延长管准备进行工艺中的下一步骤、即径向收缩步骤。
本发明人已发现,除以上所论述的机械应力外,存在插入到基管的端部的插入管还可能导致附加的内部应力的积累。本发明人认为所积累的该应力是以下两点的结果。
第一点与从中空基管离开以及进入中空插入管的玻璃形成气体的湍流有关。例如在将插入管插入基管的端部的情况下,中空插入管的直径与中空基管的直径并未大致一致,并且基管和插入管的中空通道之间的不匹配引起这种湍流。将外径(和内径)小于基管的内径的插入管插入到基管的一个端部的情况属于这种情况。该湍流将导致沉积具有更容易产生裂纹的不同组合物的玻璃。
第二点是中空基管的排出侧的端部所沉积的玻璃的组合物不同于基管的其余部分中的玻璃。这里的玻璃状沉积的组合物看似不同于沉积区域的其它区域。在不期望局限于任何理论的情况下,本发明人认为:掺杂程度很可能由于可能导致排出侧的局部降温的湍流而在插入管附近的玻璃状沉积中变高。发现该玻璃更容易发生裂纹。
本发明提供解决上述问题的装置。插入管没有插入基管的端部而是插入延长管内。
通常,插入管连接至为了在插入管中创建低压而配置的泵,以使得玻璃形成气体经由中空基管和插入管而被吸入。
在又一实施例中,延长管包括内径大于或等于基管的内径的中空插入管。
使用插入管的优点是在延长管的内部上没有沉积玻璃,由此在内部气相沉积工艺结束的情况下,无需将延长管的内部擦拭干净。在这种情况下,仅需移除插入管。
在另一实施例中,中空插入管的端面位于中空基管的外径和延长管的内径之间的重叠区域中。
在另一实施例中,中空插入管是以与中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得中空插入管和中空基管之间的距离至少为0.5毫米、优选至少为2毫米。
本实施例提供如下优点:由于不存在中空基管和插入管的两个通道之间的不匹配,因此避免或至少减少了中空基管和插入管之间的玻璃形成气体的湍流。
在又一实施例中,延长管在该延长管的端面处连接至中空基管的外表面。
本发明在第二方面中涉及一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件所用的前体的方法,其中:向中空基管的供给侧供给玻璃形成前体,该中空基管还具有排出侧;使能量源沿着中空基管的长度移动,以在中空基管中产生沉积条件;以及在中空基管的内表面上沉积多个玻璃层以形成初级预制件所用的前体,其中,延长管套装在中空基管的排出侧并以大致气密的方式连接至中空基管的排出侧,以使得中空基管延伸至延长管的内部,由此定义中空基管和延长管之间的重叠区域,以及延长管在重叠区域处的内径比中空基管在重叠区域处的外径大了至少0.5毫米。
在该工艺中,获得了初级预制件所用的前体、或者换句话说内表面上沉积有玻璃层的基管。在该工艺之后,可以对该前体进行径向收缩工艺,之后可以获得初级预制件。可以包覆所述初级预制件或向所述初级预制件装套筒,以获得用于拉制光纤的最终预制件。
在该工艺期间,优选地,使用等离子体沉积工艺、例如PVCD。
该方法中的第一步骤是提供中空基管并且经由所述中空基管的供给侧向所述中空基管供给玻璃形成气体。使能量源沿着中空基管的长度移动,以例如通过生成等离子体来在中空基管中产生沉积条件或所谓的反应区。这样确保了在所述基管的内表面上沉积多个玻璃层以形成初级预制件所用的所述前体。
根据本发明,延长管套装在中空基管的排出侧,以使得中空基管延伸至延长管的内部,并且延长管的内径比中空基管的外径大了至少0.5毫米。
换句话说,基管的端面与延长管的内表面没有发生物理连接。以上已经针对第一方面论述了其优点。
在该方法的实施例中,使延长管熔融至中空基管。
在该方法的实施例中,中空基管延伸至延长管的内部的长度(即,定义重叠区域)为0.5~10厘米、优选为2~5厘米、甚至更优选为2.5~3.5厘米。
在该方法的另一实施例中,延长管在重叠区域处的内径比中空基管在重叠区域处的外径大了0.5~5毫米、优选为1~2毫米。
在该方法的另一实施例中,延长管包括内径大于或等于基管的内径的中空插入管。
在该方法的另一实施例中,中空插入管的端面位于中空基管的外径和延长管的内径之间的重叠区域中。
在该方法的又一实施例中,中空插入管是以与中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得中空插入管和中空基管之间的距离为至少0.5毫米、优选为至少2毫米。
在该方法的再一实施例中,延长管在该延长管的一个端面处连接至中空基管的外表面。
延长管可以以垂直方式或以有角度的方式连接即熔融至中空基管。
如以上所述,适用于根据本发明的方法的示例的不同方面(包括其优点)与适用于根据本发明的装置的各方面相对应。
本发明在第三方面中涉及一种基管组件,其用于内部气相沉积工艺,该基管组件包括具有供给侧和排出侧的中空基管,以使得可以经由所述中空基管的供给侧通过所述中空基管供给玻璃形成前体,其中,该基管组件还包括延长管,该延长管套装在中空基管的排出侧并以大致气密的方式连接至中空基管的排出侧,其中所述中空基管延伸至延长管的内部,由此定义中空基管和延长管之间的重叠区域,以及延长管在重叠区域处的内径比中空基管在重叠区域处的外径大了至少0.5毫米。
在该基管组件的实施例中,延长管熔融至中空基管。
在该基管组件的实施例中,中空基管延伸至内部的长度为0.5~10厘米、优选为2~5厘米、甚至更优选为2.5~3.5厘米。
在该基管组件的另一实施例中,延长管在重叠区域处的内径比中空基管在重叠区域处的外径大了0.5~5毫米、优选为1~2毫米。
图1公开了根据本发明的基管组件1的第一示例。
在诸如等离子体气相沉积工艺等的内部气相沉积工艺中要使用基管组件1,其中在中空基管8的内部上沉积玻璃层7。在这种工艺期间,经由中空基管8供给玻璃形成前体,并且同时使用施加器来生成向着在基管8的内部所生成的等离子体的电磁辐射。
图1公开了中空基管8的排出侧、即玻璃形成前体从中空基管8离开的一侧。
根据本发明,在中空基管8的排出侧,延长管3套装在中空基管8上,其中,中空基管8延伸至延长管3的内部。此外,延长管在重叠区域2处的内径5比中空基管8在重叠区域2处的外径4大了至少0.5毫米。
在当前情形下,中空基管8延伸至内部的长度2约为3.5厘米。根据本发明的实施例,中空基管8延伸至延长管3内的长度应在0.5~10厘米的范围内。这样避免了在连接点、即中空基管8和延长管3之间的连接处积累机械应力。
此外,延长管的内径5至少在重叠区域2处大于中空基管8的外径4。这样提供了延长管3的内部所沉积的玻璃(未示出)与中空基管8的内部的所沉积玻璃7没有接触的优点。如此,在延长管3的内部所沉积的玻璃中发生的任何缺陷均不会传播至中空基管8中的所沉积玻璃7内。
应选择直径4、5的差,以使得中空基管8和延长管3之间的间距6为0.25毫米~2.5毫米、优选为0.5~1毫米之间的某个值。
图2公开了根据本发明的基管组件11的第二示例。
图2和3中的具有与图1相同的附图标记的部分或方面表示相同或相似的部分或方面。
根据图2所示的示例,将插入管16放置、即安装在延长管15内,其中该插入管是以与中空基管8成直线的方式安装的。这意味着中空基管8的纵轴与插入管16的纵轴在一条直线上。由于插入管16的内部所沉积的玻璃与中空基管8的内部中的所沉积玻璃7没有接触,因此根据本发明,中空基管8和插入管16之间的距离12是有利的。如此,插入管16中的所沉积玻璃的任何缺陷均不会横向移动到中空基管8的内部中的所沉积玻璃。
为了防止玻璃形成前体在从中空基管向插入管16过渡期间发生任何湍流,插入管16的内径14应至少等于中空基管的内径13。在本发明的所有实施例而不仅仅是图2的该实施例中,这些直径之间的约5%的小的公差是可接受的。在插入管的内径14小于中空基管8的内径13的情况下,有可能在基管8和插入管15之间的过渡区域中发生湍流,这导致质量较差的玻璃7沉积在中空基管8的排出端。
图3公开了根据本发明的基管组件21的第三示例。
图3的基管组件21与图2的基管组件11之间的不同之处在于:中空基管8还延伸至插入管23的内部。只要插入管23的内径23大于中空基管的内径13,在基管8和插入管23之间将产生间距22。间距22确保了在插入管中所沉积的玻璃(即,残余粉尘)和基管8的内部上所沉积的玻璃7之间没有发生物理接触。
除非另外说明,否则以上针对本发明的任一方面所论述的实施例还可适用于本发明的其它方面。
本发明不限于以上所公开的实施例,并且本领域技术人员可以在不必应用发明性技术的情况下,在如所附权利要求书所公开的本发明的范围内对本发明进行修改和改进。
Claims (27)
1.一种用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置,所述装置包括能量源和中空基管,所述中空基管具有供给侧和排出侧,所述能量源能够沿着所述中空基管的长度移动,所述装置还包括以大致气密的方式连接至所述中空基管的所述排出侧的延长管,其中所述中空基管延伸至所述延长管的内部,由此定义所述中空基管和所述延长管之间的重叠区域,以及
所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了至少0.5毫米,
其特征在于,
所述延长管包括中空插入管,其中所述中空插入管的内径大于或等于所述中空基管的内径。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述中空插入管的端面位于所述中空基管的外径和所述延长管的内径之间的重叠区域中。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得所述中空插入管的一端和所述中空基管的延伸至所述延长管的内部的一端之间的距离至少为0.5毫米。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得所述中空插入管的一端和所述中空基管的延伸至所述延长管的内部的一端之间的距离至少为2毫米。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其中,所述延长管熔融至所述中空基管。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为0.5厘米~10厘米。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2厘米~5厘米。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2.5厘米~3.5厘米。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了0.5毫米~5毫米。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了1毫米~2毫米。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述延长管在所述延长管的一个端面处连接至所述中空基管的外表面。
12.一种用于通过内部气相沉积工艺来制造初级预制件所用的前体的方法,其中:向中空基管的供给侧供给玻璃形成前体,所述中空基管还具有排出侧;使能量源沿着所述中空基管的长度移动,以在所述中空基管中产生沉积条件;以及在所述中空基管的内表面上沉积多个玻璃层以形成初级预制件所用的所述前体;将延长管套装在所述中空基管的所述排出侧并以大致气密的方式连接至所述中空基管的所述排出侧,以使得所述中空基管延伸至所述延长管的内部,由此定义所述中空基管和所述延长管之间的重叠区域,
其中,所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了至少0.5毫米,
其特征在于,
所述延长管包括中空插入管,其中所述中空插入管的内径大于或等于所述中空基管的内径。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述中空插入管的端面位于所述中空基管的外径和所述延长管的内径之间的重叠区域中。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得所述中空插入管的一端和所述中空基管的延伸至所述延长管的内部的一端之间的距离至少为0.5毫米。
15.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述中空插入管是以与所述中空基管成直线的方式定向和安装的,以使得所述中空插入管的一端和所述中空基管的延伸至所述延长管的内部的一端之间的距离至少为2毫米。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其特征在于,使所述延长管熔融至所述中空基管。
17.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为0.5厘米~10厘米。
18.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2厘米~5厘米。
19.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2.5厘米~3.5厘米。
20.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了0.5毫米~5毫米。
21.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了1毫米~2毫米。
22.一种基管组件,其在内部气相沉积工艺中使用,所述基管组件包括具有供给侧和排出侧的中空基管,其中,所述基管组件还包括延长管,所述延长管套装在所述中空基管的所述排出侧并以大致气密的方式连接至所述中空基管的所述排出侧,其中,
所述中空基管延伸至所述延长管的内部,由此定义所述中空基管和所述延长管之间的重叠区域,以及
所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了至少0.5毫米,
其特征在于,
所述延长管包括中空插入管,其中所述中空插入管的内径大于或等于所述中空基管的内径。
23.根据权利要求22所述的基管组件,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为0.5厘米~10厘米。
24.根据权利要求22所述的基管组件,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2厘米~5厘米。
25.根据权利要求22所述的基管组件,其特征在于,所述中空基管延伸至所述延长管的内部的长度为2.5厘米~3.5厘米。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的基管组件,其特征在于,所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了0.5毫米~5毫米。
27.根据权利要求22至25中任一项所述的基管组件,其特征在于,所述延长管在所述重叠区域处的内径比所述中空基管在所述重叠区域处的外径大了1毫米~2毫米。
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