CN106232537A - 用于形成光纤和预制件的方法 - Google Patents

用于形成光纤和预制件的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106232537A
CN106232537A CN201580021880.3A CN201580021880A CN106232537A CN 106232537 A CN106232537 A CN 106232537A CN 201580021880 A CN201580021880 A CN 201580021880A CN 106232537 A CN106232537 A CN 106232537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soot
core body
body base
base rod
blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580021880.3A
Other languages
English (en)
Inventor
J·G·法根
J·王
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN106232537A publication Critical patent/CN106232537A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/0128—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from pulverulent glass
    • C03B37/01282—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from pulverulent glass by pressing or sintering, e.g. hot-pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C03B37/01228—Removal of preform material
    • C03B37/01231—Removal of preform material to form a longitudinal hole, e.g. by drilling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/30—Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres
    • C03B2203/31—Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres by use of stress-imparting rods, e.g. by insertion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/34—Plural core other than bundles, e.g. double core
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/42—Photonic crystal fibres, e.g. fibres using the photonic bandgap PBG effect, microstructured or holey optical fibres
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

一种形成光纤的方法包括下述步骤：形成二氧化硅基烟炱毛坯，所述二氧化硅基烟炱毛坯具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的至少一个二氧化硅基烟炱芯体坯棒。对具有设置在其中的烟炱芯体坯棒的烟炱毛坯进行固结来形成预制件。然后，对预制件进行拉制来形成光纤。烟炱芯体坯棒优选地具有在烟炱毛坯本体密度的10％之内的平均本体密度,和更优选地在烟炱毛坯本体密度的5％之内的平均本体密度。

Description

用于形成光纤和预制件的方法
本申请根据35U.S.C.§120要求于2014年04月25日提交的提交的美国专利申请系列号14/261,734的优先权权益，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。
发明领域
本发明总体涉及用于使用烟炱毛坯(soot blank)和芯体坯棒(core cane)来制备光纤的方法,具体来说，涉及用于制备光纤预制件的方法，所述光纤预制件用于拉制成光纤。
技术背景
数据传送快速接近用于单模光纤传输系统的极限容量。使用多芯体光纤已新兴作为一种解决方案，其实现光纤容量的进一步增加。多芯体光纤允许使用空间分割倍增进行平行的传输。多芯体光纤使传输容量增加N倍，其中“N”是多芯体光纤中的芯体的数目。特别是对于段距离网络而言，通过多芯体光纤的空间分割倍增是良好地用于增加带宽密度的方法。
用于制备多芯体光纤的一种现有方法包含在烟炱毛坯中设置玻璃芯体坯棒,然后固结烟炱毛坯和玻璃芯体坯棒来形成玻璃预制件。拉制预制件来制备光纤。然而,当以这种方式制备预制件时，常常在固结预制件之后靠近玻璃芯体坯棒表面出现瑕疵,这限制了使用这种方法制备的多芯体纤维的质量。
概述
根据一种实施方式,形成光纤的方法包括下述步骤：形成二氧化硅基烟炱毛坯，所述二氧化硅基烟炱毛坯具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的至少一个二氧化硅基烟炱芯体坯棒。对具有设置在其中的至少一个烟炱芯体坯棒的烟炱毛坯进行固结来形成预制件。然后，对预制件进行拉制来形成光纤。
根据另一种实施方式,形成光纤的方法包含形成二氧化硅基烟炱毛坯，所述二氧化硅基烟炱毛坯具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的至少一个芯体坯棒,其中所述至少一个芯体坯棒包含外部部分，在烟炱毛坯中设置所述外部部分之前，所述外部部分没有完全地固结。至少一个芯体坯棒的平均本体密度是烟炱毛坯本体密度的10％之内。然后，对具有设置在其中的至少一个芯体坯棒的烟炱毛坯进行固结来形成预制件。对预制件进行拉制来形成光纤。
又一实施方式包括形成用于光纤的预制件的方法。绕着至少一个二氧化硅基烟炱芯体坯棒压制成型(press formed)二氧化硅基烟炱体,其中在压制成型之前，所述烟炱芯体坯棒没有进行固结以形成烧结的玻璃。对具有设置在其中的烟炱芯体坯棒的烟炱体进行固结来形成预制件。
在以下的详细描述中提出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
本文所述的方法减少了多芯体光纤中因在固结过程中遇到的应力而导致的瑕疵的出现，且是用于生产的经济的和可规模化的方法。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与文字描述一起用来解释各个实施方式的原理和操作。
附图简要说明
图1A是加工流程图，其显示根据本发明的用于形成光纤的方法的一种实施方式；
图1B是加工流程图，其显示根据本发明的用于形成光纤的方法的另一种实施方式；
图2是用于根据本发明的形成光纤的方法的一种实施方式中的烟炱毛坯的俯视透视图；
图2A显示一种实施方式，其中通过绕着模具杆38压制烟炱材料来形成烟炱毛坯10,然后除去模具杆38来形成具有多个孔36的毛坯10。
图3是根据本发明的芯体坯棒的一种实施方式的俯视平面视图；
图4是根据本发明的具有设置在其中的烟炱芯体坯棒的烟炱毛坯的俯视透视图；
图5是预制件的俯视透视图，所述预制件通过对图4所示的烟炱毛坯和烟炱芯体坯棒进行固结来形成；
图6是从图5所示预制件拉制的光纤的俯视透视图；
图7是根据本发明的烟炱毛坯的另一种实施方式的俯视平面视图，所述烟炱毛坯具有设置在其中的芯体坯棒和标记物；
图8A是根据本发明的烟炱毛坯的俯视平面视图，所述烟炱毛坯具有以正方形构造设置的4个孔；
图8B是根据本发明的烟炱毛坯的俯视平面视图，所述烟炱毛坯具有以2x4构造设置的8个孔；
图8C是根据本发明的烟炱毛坯的俯视平面视图，所述烟炱毛坯具有以六方晶格构造设置的7个孔；
图8D是根据本发明的烟炱毛坯的俯视平面视图，所述烟炱毛坯具有以环状构造设置的12个孔；以及
图8E是根据本发明的带状烟炱毛坯的俯视平面视图，所述带状烟炱毛坯具有以线性构造设置的6个孔。
详细描述
下面详细参考本发明的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。
图1A显示用于形成光纤16的方法的第一实施方式。在图1A所示的实施方式中,所述方法包括下述步骤：(1)形成二氧化硅基烟炱毛坯10和(2)形成烟炱芯体坯棒12。(3)将烟炱芯体坯棒12设置在烟炱毛坯10中,和(4)对烟炱毛坯10和烟炱芯体坯棒12进行固结来形成预制件14。(5)然后，对预制件14进行拉制来形成光纤16。
图1B显示用于形成光纤16的方法的另一种实施方式。在图1B中显示的实施方式中,所述方法包括下述步骤：(6)形成烟炱芯体坯棒12,和随后(7)绕着烟炱芯体坯棒12压制成型烟炱来形成烟炱毛坯10。(8)然后，对烟炱毛坯10和烟炱芯体坯棒12进行固结来形成预制件14。(9)然后，对预制件14进行拉制来形成光纤16。
在图1A和1B描述的方法中,形成的二氧化硅基烟炱毛坯10都具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯10中的至少一个二氧化硅基烟炱芯体坯棒12。然后，对具有设置在其中的烟炱芯体坯棒12的烟炱毛坯10进行固结来形成预制件14。然后，对预制件14进行拉制来形成光纤16。根据一种实施方式，本文所述的方法可与一个芯体坯棒12一起使用来制备单芯体光纤16，或者根据另一种实施方式，本文所述的方法可与多个芯体坯棒12一起使用来制备多芯体光纤16。
烟炱毛坯10(图2和2A中显示了它的实施方式)由未固结的或部分地固结的二氧化硅基材料形成，其适于包覆光纤16。在一种实施方式中，烟炱毛坯10是SiO2材料。在替代实施方式中,SiO2材料可用例如下述的元素进行掺杂：F,B,Ge,Er,Ti,Al,Li,K,Rb,Cs,Cl,Br,Na,Nd,Bi,Sb,Yb,或其组合，或者已知用于包覆光纤16的其它元素。如本文所述的烟炱毛坯10可通过烟炱压制法、外侧气相沉积("OVD")法或者用于制备烟炱毛坯10的任何其它已知方法来形成。用于本文中的烟炱毛坯10优选地具有含150mm到300mm直径的顶部表面18,且优选地具有大于1m的长度,更优选地具有1m-2m的长度。在替代实施方式中,烟炱毛坯10可具有基本上矩形的或其它多边形形状的顶部表面18。
通常，在烟炱压制法中，将颗粒烟炱材料沉积进入模具腔体，贴着模具中的颗粒烟炱材料施加压力来形成烟炱毛坯10。烟炱压制法可包含通过绕着芯体坯棒12或绕着可拆卸模具杆38压制烟炱材料，来形成固体烟炱毛坯10或形成在预定位置处具有孔的烟炱毛坯10。烟炱压制法通常在25psig到250psig的压力下来实施，且颗粒烟炱材料可径向地压缩、轴向地压缩、横向地压缩或者用任意其它方法进行压缩，以形成烟炱毛坯10。优选地,施加径向压力，且最大压力是150psig,并使用1psig/分钟到10psig/分钟的增压速率，且将烟炱材料在最大压力下保持30分钟到2小时的时间。在这种优选的方法中,然后以1psig/分钟到10psig/分钟的降压速率对烟炱毛坯10进行降压，直到达到常压。通过压制成型形成的压实的烟炱材料任选地进行部分地固结来形成烟炱毛坯10，其具有所需的密度，用于进一步加工。或者，取决于成型，在没有部分固结的情况下，烟炱毛坯10可具有用于进一步加工的足够的密度。
通常，在OVD工艺中，绕着惰性杆的外周，为惰性杆层状设置二氧化硅基烟炱颗粒。烟炱颗粒通过下述来形成：使超纯蒸气例如氯化硅通过燃烧器，其中蒸气在火焰中反应来形成精细二氧化硅基烟炱颗粒，其随后在惰性杆上沉积。在沉积过程中旋转惰性杆来绕着惰性杆形成均匀的烟炱毛坯10。在结束沉积之后，优选地从烟炱毛坯10取出惰性杆,通过烟炱毛坯10的中央轴线留下中央孔20。在OVD加工之后，烟炱密度通常是约0.5g/cm3。任选地对通过OVD加工的烟炱毛坯10进行部分地固结来形成烟炱毛坯，其具有用于进一步加工所需的密度。或者，取决于成型，在没有进行部分固结的情况下，烟炱毛坯10可具有用于进一步加工的足够的密度。
芯体坯棒12(图3显示它的一种实施方式)也由二氧化硅基材料形成。与烟炱毛坯10类似,芯体坯棒12可通过压制成型方法、OVD加工方法、压制成型和OVD加工方法的组合或者用于烟炱材料的其它制备方法来形成。用于本发明的芯体坯棒12可设计用于多模纤维应用、保持偏振的纤维应用、光子晶体纤维应用、以及单模多芯体纤维应用和单芯体纤维应用。
图3所示的芯体坯棒12的实施方式包含内部部分30和外部部分32,且内部部分30由第一种烟炱材料形成，外部部分32由第二种烟炱材料形成。至少内部部分30最终变成光纤16的传输部分，因此其优选地由掺杂的二氧化硅基材料形成。在内部部分30中可使用已知的用于增加传输的任何掺杂剂,包含锗和其它已知掺杂剂。在一种实施方式中,芯体坯棒12的内部部分30是已完全地固结的玻璃材料。在另一种实施方式中,芯体坯棒12的内部部分30是没有固结或只部分地固结的烟炱材料。
在图3所示的实施方式中，芯体坯棒12的外部部分32是二氧化硅基烟炱材料,且其组成与芯体坯棒12的内部部分30不同,包含不同掺杂剂或不含掺杂剂。在一些实施方式中,外部部分32的密度不同于内部部分30的密度。还任选地将内部部分30固结到与外部部分32不同的程度。在一些实施方式中,内部部分30和外部部分32的组成相同。当芯体坯棒12的外部部分32的材料与内部部分30的材料相同时,两个部分都用于通过芯体坯棒12传输信号。
在替代实施方式中,嵌入于烟炱毛坯10中的芯体坯棒12具有至少一个部分，所述至少一个部分是基本上固结的,其优选地是内部部分30。这种芯体坯棒12可用于图1A中揭示的方法中或图1B揭示的方法中。
为了形成如图3所示的芯体坯棒12,压制成型内部部分30或通过OVD加工方法来形成内部部分30。然后，任选地对内部部分30进行部分地或完全地固结。然后，通过下述绕着内部部分30的圆周边缘34施加外部部分32：绕着内部部分30压制第二烟炱材料，或在OVD加工方法过程中使用内部部分30作为惰性杆并绕着内部部分30施加第二烟炱材料。用于芯体坯棒12的烟炱压制条件基本上类似于本文所述的用于烟炱毛坯10的烟炱压制条件。
在本文中使用“芯体坯棒”时，其同时包括烟炱芯体坯棒12以及具有完全地固结的内部部分30的芯体坯棒12。当芯体坯棒12具有未固结的或部分地固结的内部部分30和未固结的或部分地固结的外部部分32时,芯体坯棒12在本文中也称作“烟炱芯体坯棒”。
如本文所使用，完全地固结指烟炱材料已通过将材料在其烧结温度下保持足以将烟炱材料转变成玻璃材料的时间，基本上完全地烧结以形成玻璃材料。部分固结指烧结过程不完全，且虽然烟炱材料的密度增加，但烟炱材料没有完全转变成玻璃材料。部分固结可独立地用于芯体坯棒12或烟炱毛坯10的全部或一部分或在芯体坯棒12嵌入于烟炱毛坯10中之后。通常，为了对芯体坯棒12或烟炱毛坯10进行部分地固结,将芯体坯棒12或烟炱毛坯10加热到用于该材料的正常的最大烧结温度以下的温度，并在那个温度下保持预定时间，任选地在氦气气氛下。取决于烟炱毛坯10或芯体坯棒12的尺寸，或者取决于烟炱毛坯10或芯体坯棒12的二氧化硅基烟炱材料中的组成或任何掺杂剂的存在，暴露时间和温度将变化。部分固结烟炱材料得到多孔烟炱材料，其通过在单个的烟炱材料颗粒之间形成玻璃颈部来增强。在一些实施方式中,将烟炱毛坯10或芯体坯棒12在部分固结温度下保持预定时间之后,可将烟炱毛坯10或芯体坯棒12在相对于室温是升高的但小于部分固结温度的温度下保持额外的时间段，从而允许烟炱毛坯10或芯体坯棒12进行进一步固结，且从而与立刻回到室温相比使烟炱毛坯10或芯体坯棒12更缓慢地冷却。
在图1A所示的用于形成光纤的方法的实施方式中,形成烟炱毛坯10，然后插入烟炱芯体坯棒12。如图1A所示的方法中所用的烟炱毛坯10可通过烟炱压制方法、OVD加工方法或其它已知的烟炱毛坯形成方法来制造。在一种烟炱压制方法中,对烟炱材料进行压制来形成具有顶部表面18的烟炱毛坯10。任选地对烟炱毛坯10进行部分地固结来达到所需的密度。然后，如图2中所示的实施方式所示,将多个孔36钻孔进入烟炱毛坯10的顶部表面18，以容纳在烟炱毛坯10中设置烟炱芯体坯棒12。在另一种烟炱压制方法中,如图2A中所示的实施方式所示,通过下述来形成多个孔36：绕着模具杆38压制烟炱材料，然后取出模具杆38来形成具有在预定位置处穿过其间的多个孔36的烟炱毛坯10，用于放置烟炱芯体坯棒12。
OVD法也可用来形成烟炱毛坯10,其任选地部分地固结到所需密度。如上所述，在形成烟炱毛坯10之后，将多个孔36钻孔进入OVD-形成的烟炱毛坯10的顶部表面18中。当通过OVD加工方法形成时,在取出惰性杆之后，烟炱毛坯10也具有中央孔20，如图4所示。当烟炱毛坯10通过OVD法来形成时，任选地将额外的玻璃杆40插入在取出绕着其形成烟炱毛坯10的惰性杆之后留下的中央孔20中。玻璃杆40优选地由与用来形成烟炱毛坯10的烟炱材料相同的材料来形成。玻璃杆40用作组成烟炱毛坯10的包覆材料的填料,且通常材料或构造与芯体坯棒12不同,但如有需要，中央孔20可用于插入额外的芯体坯棒12。
在图1B所示的流程中所示的用于形成光纤的方法的实施方式中,绕着烟炱芯体坯棒12形成烟炱毛坯10。如图1B所示的烟炱毛坯10优选地通过烟炱压制方法来制造。将任选地是部分地固结的烟炱芯体坯棒12以预定排布设置，且绕着烟炱芯体坯棒12压制烟炱材料，从而将烟炱芯体坯棒12嵌入在压实的烟炱毛坯12之内。烟炱毛坯10和烟炱芯体坯棒12任选地进行部分地固结以增加它们的密度。
除了芯体坯棒12以外，在图4和7中所示的实施方式中所示的烟炱毛坯10的替代实施方式可容纳额外的元件42，例如应力杆、金属杆、标记物、导电或屏蔽线或粉末、半导体杆或粉末或折射率模拟(index moot)。额外的元件42通常具有细长的形状，且也位于烟炱毛坯10中的至少一个孔44中。如本文所述的烟炱钻孔方法可用来在烟炱毛坯10钻孔用于额外的元件42的额外的孔44,模具杆可用来形成用于额外的元件42的孔44,或可绕着额外的元件42压制成型烟炱毛坯10。
用于本文所述的烟炱毛坯10的优选的本体密度是0.5g/cm3-1.6g/cm3。如果将孔36,44钻孔进入烟炱毛坯10中,则优选的本体密度是0.5g/cm3-1.6g/cm3,或更优选地1.0g/cm3-1.6g/cm3,和更优选的是1.2g/cm3-1.5g/cm3的本体密度。如果绕着模具杆或绕着芯体坯棒12压制成型烟炱毛坯10,用于烟炱毛坯10的优选的本体密度是0.7g/cm3-1.0g/cm3。这些优选的密度可通过成型工艺或通过烟炱毛坯10的部分固结来达到。
在本文所述的方法中，用于制备预制件14和光纤16的芯体坯棒12优选地具有为烟炱毛坯10本体密度的10％之内的平均本体密度,和更优选地,具有为烟炱毛坯10本体密度的5％之内的平均本体密度。为了计算芯体坯棒12的平均本体密度,使用下述公式:
Dc＝(A x Dop)+(B x Dip),
式中Dc是芯体坯棒12的平均本体密度,Dop是芯体坯棒12的外部部分32的本体密度,且Dip是芯体坯棒12的内部部分30的本体密度。数值A通过下述公式来计算：A＝R2/(R1+R2)2，且数值B通过下述公式来计算：B＝R1/(R1+R2)2。R1是内部部分30的半径,R2是外部部分32的半径,如图3中所示的实施方式所示。芯体坯棒12或其的任意部分(例如,内部部分30)可进行部分地固结或完全地固结，以达到用于芯体坯棒12的所需密度。
具有嵌入其中的芯体坯棒12的烟炱毛坯10的一种实施方式参见图4。具有嵌入其中的芯体坯棒12的烟炱毛坯10任选地进行部分地固结，然后进行最终固结，如上文单独地针对烟炱毛坯10或芯体坯棒12所述。图4所示的烟炱毛坯10的实施方式具有正方形4-芯体构造，且4个芯体坯棒12嵌入于烟炱毛坯10中。
图5所示的预制件14的实施方式是由图4所示的烟炱毛坯10形成的固结的玻璃预制件14。为了固结烟炱毛坯10和芯体坯棒12,将烟炱毛坯10和芯体坯棒12加热到最终烧结温度，并在该温度下保持足以实现烟炱毛坯10和芯体坯棒12的玻璃烧结的时间。烧结温度优选地是1400℃-1600℃,且烟炱毛坯10和芯体坯棒12优选地在这些温度下保持10分钟到120分钟的时间。任选地在氦气气流下实施固结，其优选地是10标准立方升/分钟(“sclm”)到50sclm。在一些实施方式中,实施例如氦气吹扫和/或烟炱毛坯10氯干燥的准备步骤，然后将烟炱毛坯10加热到烧结温度。例如,可在1100℃-1200℃的温度下实施60分钟-240分钟的氯干燥，且氯气气流是2sclm。氦气气流可与氯气气流同时出现，优选地以10标准立方英尺/分钟(“scfm”)到50scfm的速率。此外，在一些实施方式中，在烧结之后，将固结的预制件14保持在升高的温度(高于室温,低于烧结温度)下，这减缓固结的预制件14的冷却。
图6所示的实施方式是使用已知的纤维拉制方法(例如在再拉制炉中拉伸预制件14)从图5所示的预制件14拉制的光纤16。所得光纤16是多芯体光纤16，其具有嵌入在外包覆52之内的4个传输芯体50。在拉制过程中减小预制件14的直径以增加纤维长度，且通过拉制过程来减小预制件14之内的芯体坯棒12的直径来形成传输芯体50。当芯体坯棒12通过OVD工艺来形成时,在取出惰性杆之后甚至在纤维拉制之后，有时孔可仍然存在。在其它实施方式中,在固结和后续的纤维拉制过程中，芯体坯棒12中的中心线孔可封闭。相对于在使用真空的再拉制过程中的中心线封闭相比，在拉制过程中的中心线孔封闭具有一些优势，因为在没有真空情况下的中心线孔封闭具有更少的靠近芯体坯棒12中央的非轴对称的特征，且具有更少的偏振模式色散(polarization mode dispersion)。
图7显示根据本发明的从预制件14拉制的光纤16的替代实施方式的横截面。图7所示的实施方式包含额外的元件42,其是标记物且可用于端部到端部地对齐多个光纤16。
在烟炱毛坯10之内的芯体坯棒12的设置的许多构造都是可能的，且图8A-8E显示了各种构造。图8A显示具有4个芯体坯棒12的正方形构造。图8B显示具有8个芯体坯棒12的2x4构造。图8C显示具有7个芯体坯棒12的六方晶格构造。图8D显示具有12个芯体坯棒12的环形构造。图8E显示具有6个芯体坯棒12的带状纤维构造。如用于所需光纤16的操作所决定，替代构造也是可能的。
本文所述的芯体坯棒12和烟炱毛坯10的相似密度减少在固结过程中因烟炱毛坯10和芯体坯棒12之间的收缩率差异而造成的畸变。通过减少收缩率差异，减少了玻璃预制件14中的瑕疵。使用如本文所述的烟炱毛坯10和芯体坯棒12提供芯体坯棒12设置灵活性和可规模化能力，这实现精确地制造多芯体光纤16。此外，增加的制备预制件14的精确性可利用于多芯体光纤16的最终多芯体几何形貌的减小比例以及多芯体光纤16中传输芯体50对齐的精确性。
本文所述的用于制备光纤16和光纤预制件14的示例性方法可用于制备光纤16，所述光纤16具有1个芯体50的、具有多个芯体50、具有额外的元件62(例如标记物、折射率模拟、应力杆)或如本文进一步所述的或如本技术领域所公知的其它部件。可使用这些方法制备的光纤16包含单一偏振光纤、保持偏振的光纤、抗弯光纤、多芯体纤维、多芯体纤维带和光子晶体纤维。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不背离权利要求书的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。

Claims (20)

1.一种形成光纤的方法,所述方法包括下述步骤：
形成二氧化硅基烟炱毛坯，所述二氧化硅基烟炱毛坯具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的至少一个二氧化硅基烟炱芯体坯棒；
对具有设置在其中的至少一个烟炱芯体坯棒的烟炱毛坯进行固结来形成预制件；以及
对所述预制件进行拉制来形成光纤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多个二氧化硅基烟炱芯体坯棒至少部分地嵌入于烟炱毛坯中来形成多芯体光纤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的多个烟炱芯体坯棒的烟炱毛坯的步骤包括下述步骤：
沿着预定取向设置多个烟炱芯体坯棒；以及
绕着多个烟炱芯体坯棒压制成型二氧化硅基烟炱材料来形成烟炱毛坯。
4.如权利要求2-3中任一项所述的方法，其特征在于，形成具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的多个烟炱芯体坯棒的烟炱毛坯的步骤包括下述步骤：
沿着预定取向设置多个模具杆；
绕着多个模具杆压制成型二氧化硅基烟炱材料来形成烟炱毛坯；
从烟炱毛坯取出所述多个模具杆,在烟炱毛坯中留下多个孔；以及
将所述多个烟炱芯体坯棒插入烟炱毛坯中的多个孔中。
5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，形成具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的多个烟炱芯体坯棒的烟炱毛坯的步骤包括下述步骤：
形成二氧化硅基材料的烟炱毛坯，其具有顶部表面和0.5g/cm3-1.6g/cm3的本体密度；
在烟炱毛坯的顶部表面中钻孔多个孔；以及
在多个孔的每一个中设置烟炱芯体坯棒元件。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对烟炱毛坯和烟炱芯体坯棒进行固结来形成预制件之前，至少一个烟炱芯体坯棒的密度是烟炱毛坯密度的10％之内。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对烟炱毛坯和烟炱芯体坯棒进行固结来形成预制件之前，至少一个烟炱芯体坯棒的密度是烟炱毛坯密度的5％之内。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对至少一个烟炱芯体坯棒或烟炱毛坯中的至少一种进行预固结，以达到所需的密度，然后组装所述烟炱毛坯和所述至少一个烟炱芯体坯棒。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个烟炱芯体坯棒通过压制成型工艺来形成。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个烟炱芯体坯棒通过外侧气相沉积法来形成。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个烟炱芯体坯棒的内部部分的化学组成不同于至少一个烟炱芯体坯棒的外部部分的化学组成。
12.一种形成光纤的方法,所述方法包括下述步骤：
形成二氧化硅基烟炱毛坯，所述二氧化硅基烟炱毛坯具有至少部分地嵌入于烟炱毛坯中的至少一个芯体坯棒,其中至少一个芯体坯棒包含外部部分，在烟炱毛坯中设置外部部分之前,所述外部部分不是完全地固结的，且其中至少一个芯体坯棒的平均本体密度是烟炱毛坯本体密度的10％之内；
对具有设置在其中的至少一个芯体坯棒的烟炱毛坯进行固结来形成预制件；以及
对所述预制件进行拉制来形成光纤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，至少一个芯体坯棒的平均本体密度是烟炱毛坯本体密度的5％之内。
14.如权利要求12-13中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个芯体坯棒具有0.5g/cm3-1.6g/cm3的平均本体密度。
15.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
使用第一种二氧化硅基烟炱材料形成至少一个芯体坯棒的内部部分,且每一内部部分具有外部圆周壁；以及
绕着外部圆周壁施加第二种二氧化硅基烟炱材料来形成芯体坯棒的外部部分。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第一种二氧化硅基烟炱材料和第二种二氧化硅基烟炱材料具有不同的化学组成。
17.如权利要求15-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
对至少一个芯体坯棒的内部部分进行至少部分地固结，然后施加第二种二氧化硅基烟炱材料。
18.如权利要求12-17中任一项所述的方法，其特征在于，形成具有至少部分地嵌入其中的至少一个芯体坯棒的二氧化硅基烟炱毛坯的步骤包括下述步骤：
沿着预定相对取向设置多个芯体坯棒；以及
绕着多个设置的芯体坯棒压制成型二氧化硅基烟炱材料来形成二氧化硅基烟炱毛坯。
19.如权利要求18所述的方法，该方法还包括以下步骤：
相对于多个芯体坯棒在预定位置处设置模具杆或折射率模拟中的至少一种，然后压制成型二氧化硅基烟炱材料。
20.一种形成用于光纤的预制件方法,所述方法包括下述步骤：
绕着至少一个二氧化硅基烟炱芯体坯棒压制成型二氧化硅基烟炱体,其中在压制成型之前，所述烟炱芯体坯棒没有进行固结以形成烧结的玻璃；以及
对具有设置在其中的烟炱芯体坯棒的烟炱体进行固结来形成预制件。
CN201580021880.3A 2014-04-25 2015-04-24 用于形成光纤和预制件的方法 Pending CN106232537A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/261,734 2014-04-25
US14/261,734 US10053386B2 (en) 2014-04-25 2014-04-25 Method for forming optical fiber and preforms
PCT/US2015/027421 WO2015164684A1 (en) 2014-04-25 2015-04-24 Method for forming optical fiber and preforms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106232537A true CN106232537A (zh) 2016-12-14

Family

ID=53051949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580021880.3A Pending CN106232537A (zh) 2014-04-25 2015-04-24 用于形成光纤和预制件的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10053386B2 (zh)
EP (1) EP3134364B1 (zh)
JP (1) JP6764346B2 (zh)
CN (1) CN106232537A (zh)
WO (1) WO2015164684A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110316951A (zh) * 2018-03-28 2019-10-11 住友电气工业株式会社 光纤制造方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019146750A1 (ja) 2018-01-25 2019-08-01 古河電気工業株式会社 マルチコアファイバ及びその製造方法
JP7024546B2 (ja) * 2018-03-27 2022-02-24 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバの製造方法
CN110261955A (zh) * 2019-06-20 2019-09-20 长飞光纤光缆股份有限公司 一种保偏多芯光纤
CN110261956B (zh) * 2019-06-20 2021-02-26 长飞光纤光缆股份有限公司 一种阵列型保偏多芯光纤
EP4212489A1 (de) 2022-01-18 2023-07-19 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Verfahren und halbzeug zur herstellung einer mehrkernfaser
EP4212488A1 (de) 2022-01-18 2023-07-19 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Verfahren und halbzeug zur herstellung einer mehrkernfaser
EP4227273A1 (de) 2022-02-14 2023-08-16 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Verfahren und zwischenprodukt zur herstellung einer mehrkernfaser mit einem marker

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4501601A (en) * 1982-05-13 1985-02-26 International Standard Electric Corporation Process for manufacturing glass fiber optical waveguides
CN86101686A (zh) * 1985-03-18 1986-09-17 住友电气工业株式会社 光导纤维用玻璃预制件的生产方法
US5244485A (en) * 1991-04-30 1993-09-14 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of manufacturing a silica glass preform
JPH0971431A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英ガラス系マルチコア光ファイバの製造方法
US20070062337A1 (en) * 2003-06-30 2007-03-22 Guojun Dai Method and apparatus for drilling preforms for holey optical fibers
US20120047959A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Martin Wade Allen Soot radial pressing for optical fiber overcladding
US20120114292A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-10 Brett Jason Hoover Multi-core optical fiber ribbons and methods for making the same
CN102753494A (zh) * 2009-12-03 2012-10-24 康宁股份有限公司 用于光纤外包覆的烟怠压制

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US463852A (en) 1891-11-24 Synchronous telegraph
DE3240355C1 (de) 1982-11-02 1983-11-17 Heraeus Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zur Herstellung eines laenglichen Glaskoerpers mit inhomogener Brechungsindexverteilung
CA1236695A (en) * 1984-09-17 1988-05-17 Koichi Abe Optical fiber
US4749396A (en) * 1985-01-25 1988-06-07 Polaroid Corporation Method of forming an optical fiber preform
US4961767A (en) 1987-05-20 1990-10-09 Corning Incorporated Method for producing ultra-high purity, optical quality, glass articles
EP0369091A1 (en) 1988-11-15 1990-05-23 Battelle Memorial Institute Method for manufacturing amorphous silica objects
JPH05170470A (ja) * 1991-04-30 1993-07-09 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英系ガラス母材の製造方法
CA2088238C (en) 1992-01-30 1998-08-18 Masato Oku Method of manufacturing optical fiber preform
JPH06191870A (ja) 1992-10-30 1994-07-12 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバ用母材の製造方法
EP0821565A1 (fr) 1996-02-16 1998-02-04 L'oreal Dispositif d'evaluation du plissement de la peau in vivo et procede pour sa mise en oeuvre
DE19810132C2 (de) * 1997-03-10 2002-02-07 Samsung Electronics Co Ltd Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Glasmonolithen unter Anwendung eines Sol-Gel-Prozesses
US6154594A (en) 1998-07-15 2000-11-28 Corning Incorporated Multicore glass optical fiber and methods of manufacturing such fibers
US6418258B1 (en) 2000-06-09 2002-07-09 Gazillion Bits, Inc. Microstructured optical fiber with improved transmission efficiency and durability
US20020168139A1 (en) * 2001-03-30 2002-11-14 Clarkson William Andrew Optical fiber terminations, optical couplers and optical coupling methods
US7069746B2 (en) 2001-10-22 2006-07-04 Degussa Ag Method for producing ultra-high purity, optical quality glass articles
US20030164006A1 (en) 2001-10-26 2003-09-04 Buchanan Karl H. Direct bonding of glass articles for drawing
JP4407328B2 (ja) 2004-03-15 2010-02-03 住友電気工業株式会社 透明ガラス体の製造方法
EP1700828A1 (en) 2005-03-09 2006-09-13 Degussa AG Method for producing ultra-high purity, optical quality, glass articles
DE102008029756B3 (de) 2008-06-25 2009-04-30 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Zylinders aus Quarzglas sowie Haltevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US8578736B2 (en) 2008-09-23 2013-11-12 Corning Incorporated Soot radial pressing for optical fiber overcladding
US8904828B2 (en) 2008-10-30 2014-12-09 Corning Incorporated Methods for forming cladding portions of optical fiber preform assemblies
JP5886288B2 (ja) 2010-08-12 2016-03-16 コーニング インコーポレイテッド シリカ系スートまたはシリカ系スートでつくられた物品の処理
US9108876B2 (en) 2011-11-30 2015-08-18 Corning Incorporated Pressed, multilayered silica soot preforms for the manufacture of single sinter step, complex refractive index profile optical fiber
JP5579210B2 (ja) * 2012-02-28 2014-08-27 日本電信電話株式会社 光ファイバ母材の製造方法
US9376338B2 (en) 2013-11-14 2016-06-28 Corning Incorporated Methods and apparatuses for forming optical preforms from glass soot
US20150284286A1 (en) 2014-04-08 2015-10-08 Corning Incorporated Method for making preforms and optical fibers

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4501601A (en) * 1982-05-13 1985-02-26 International Standard Electric Corporation Process for manufacturing glass fiber optical waveguides
CN86101686A (zh) * 1985-03-18 1986-09-17 住友电气工业株式会社 光导纤维用玻璃预制件的生产方法
US5244485A (en) * 1991-04-30 1993-09-14 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of manufacturing a silica glass preform
JPH0971431A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英ガラス系マルチコア光ファイバの製造方法
US20070062337A1 (en) * 2003-06-30 2007-03-22 Guojun Dai Method and apparatus for drilling preforms for holey optical fibers
CN102753494A (zh) * 2009-12-03 2012-10-24 康宁股份有限公司 用于光纤外包覆的烟怠压制
US20120047959A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Martin Wade Allen Soot radial pressing for optical fiber overcladding
US20120114292A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-10 Brett Jason Hoover Multi-core optical fiber ribbons and methods for making the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110316951A (zh) * 2018-03-28 2019-10-11 住友电气工业株式会社 光纤制造方法
CN110316951B (zh) * 2018-03-28 2022-11-01 住友电气工业株式会社 光纤制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150307387A1 (en) 2015-10-29
EP3134364B1 (en) 2020-06-10
JP2017513798A (ja) 2017-06-01
EP3134364A1 (en) 2017-03-01
US10053386B2 (en) 2018-08-21
WO2015164684A1 (en) 2015-10-29
JP6764346B2 (ja) 2020-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106232537A (zh) 用于形成光纤和预制件的方法
JP5997290B2 (ja) 複雑な屈折率プロファイルの光ファイバを１つの焼結工程で製造するための圧縮多層シリカスートプリフォーム
JP6910495B2 (ja) スート母材およびガラス光ファイバの作製方法
JP4466813B2 (ja) ガラスプリフォームおよびその製造方法
EP2114835A2 (en) Photonic crystal fibers and methods for manufacturing the same
US8840318B2 (en) Ferrule with stress-isolation feature
EP3009868B1 (en) Optical fiber
WO2003078338A2 (en) Preform, method of its production, and use thereof in production of microstructured optical fibres
CN103760634A (zh) 一种单模光纤
CN106966581A (zh) 一种光纤预制棒及其制备方法
CN108594362B (zh) 红外光纤面板及其制备方法
GB1596088A (en) Method of making glass articles
EP3473603B1 (en) Method of making halogen doped silica
DE102008046892B4 (de) Verfahren für die Herstellung einer mikrostrukturierten optischen Faser
JP2019081682A (ja) 光ファイバの製造方法
JP5492325B2 (ja) 光ファイバ母材を製造する方法及び光ファイバ母材
EP2288484A2 (en) Glass structure having sub-micron and nano-size bandgap structures and method for producing same
KR100370500B1 (ko) 광자결정섬유 모재의 제조방법
JPH06247733A (ja) 定偏波光ファイバ用母材の製造方法
WO2023151913A1 (de) Verfahren und zwischenprodukt zur herstellung einer mehrkernfaser mit einem marker
JP2010241651A (ja) ガラス母材製造方法
JPH0419174B2 (zh)
JPS62171935A (ja) 石英系光フアイバ用母材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161214