CN108025943A - 生产具有低假想温度的光纤的方法和设备以及由此获得的光纤 - Google Patents

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Abstract

提供了具有低假想温度的光纤以及用于制造该光纤的系统和方法。所述系统包含重新加热平台，其沿着工艺路径将纤维加热到某一温度，该温度通过使玻璃结构松弛和/或驱使玻璃更加接近平衡态而足以降低纤维的假想温度。纤维从预制件中拉制出来，沿着工艺路径传送，冷却及随后重新加热以使纤维暴露于有利于纤维的假想温度降低的温度的时间延长。工艺路径可以包含多个重新加热平台以及一个或多个纤维转折装置。

Description

生产具有低假想温度的光纤的方法和设备以及由此获得的 光纤
本申请依据35 U.S.C.§119要求于2015年9月10日提交的系列号为62/216,568的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
技术领域
本说明书涉及具有低假想温度的光纤。本说明书还涉及用于制备具有低衰减的光纤的方法和系统。
背景技术
在制造光纤时，将光学预制件加热到显著高于玻璃软化点的温度，然后以大的下拉比拉制以形成直径为125μm的光纤。由于拉制温度高、下拉比大且拉制速度快，因此玻璃远离平衡态，从而形成具有高假想温度的纤维。对于用于传输光学信号的纤维来说，高的假想温度是不期望的，因为已知高的假想温度与信号衰减增加有关。为了在传输纤维中减少信号衰减，期望改进纤维加工条件以产生具有较低假想温度的纤维。降低假想温度的努力强调了缓慢冷却纤维以将纤维稳定在接近平衡态的状态。在纤维的玻璃化转变区中的临界温度状态下长时间冷却纤维是降低纤维假想温度的一个策略。然而，在现有的纤维加工系统中，纤维假想温度可以降低的程度是有限的，因为纤维在临界状态下的温度下的停留时间太短(<0.2秒)而不能使玻璃结构明显松弛。由于停留时间短，因此玻璃的结构仍然远离平衡态并且仅实现了假想温度的适度降低。将期望开发能够生产具有低假想温度的纤维的纤维加工方法。
发明内容
本说明书提供了具有低假想温度的光纤。所述光纤为玻璃纤维并且其在促进玻璃具有更加完全的结构松弛的条件下进行加工。更加完全的结构松弛导致纤维的假想温度更低并且减少了纤维的衰减。
纤维加工条件包括从预制件中拉制出纤维，冷却纤维和重新加热纤维。所述条件可以包括多个冷却和重新加热的循环。重新加热包括将纤维加热到足以使玻璃结构在玻璃化转变区中松弛的温度。由于玻璃结构松弛，纤维的假想温度降低并且形成的纤维表现出使光信号的衰减减少。
本说明书延伸至：
一种用于加工光纤的系统，其包含：
拉制炉，所述拉制炉含有光纤预制件；
从所述光纤预制件中拉制出来的光纤，所述光纤沿着工艺路径从所述拉制炉中延伸出来；
第一重新加热平台，其沿着所述工艺路径与所述拉制炉操作性地连接，所述光纤以第一温度进入所述第一重新加热平台并且以第二温度离开所述第一重新加热平台，所述第二温度高于所述第一温度。
本说明书延伸至：
一种用于加工光纤的系统，其包含：
拉制炉，所述拉制炉含有光纤预制件；
从所述光纤预制件中拉制出来的光纤，所述光纤沿着工艺路径从所述拉制炉中延伸出来；
第一重新加热平台，其沿着所述工艺路径与所述拉制炉操作性地连接，所述光纤以第一温度进入所述第一重新加热平台并且以第二温度离开所述第一重新加热平台，所述第二温度高于所述第一温度；和
第一缓慢冷却装置，其与所述第一重新加热平台操作性地连接，所述光纤以第三温度进入所述第一缓慢冷却装置并且以第四温度离开所述缓慢冷却装置，所述第四温度小于所述第三温度。
本说明书延伸至：
一种加工光纤的方法，其包括：
从预制件中拉制出光纤，所述光纤具有第一温度；
沿着工艺路径传送所述光纤；
将所述光纤沿着所述工艺路径从所述第一温度冷却到第二温度；以及
将所述光纤沿着所述工艺路径从所述第二温度加热到第三温度。
本说明书延伸至：
一种加工光纤的方法，其包括：
形成光纤，所述光纤包含二氧化硅或掺杂的二氧化硅；
冷却所述光纤；以及
加热所述冷却的光纤；
其中，将所述纤维暴露于1000℃至1700℃范围内的温度的时间为至少0.2秒。
本发明延伸至：
一种加工光纤的方法，其包括：
沿着第一路径提供纤维；
在第一处理区域中沿着所述第一路径冷却所述纤维，所述纤维以第一平均温度进入所述第一处理区域并且以第二平均温度离开所述第一处理区域，所述第二平均温度在900℃至1400℃的范围内，从所述第一平均温度到所述第二平均温度的所述冷却以第一冷却速率发生；
在第二处理区域中沿着所述第一路径冷却所述纤维，所述纤维以第三平均温度进入所述第二处理区域并且以第四平均温度离开所述第二处理区域，所述第四平均温度在800℃至1200℃的范围内，从所述第三平均温度到所述第四平均温度的所述冷却以第二冷却速率发生；以及
将所述纤维从所述第一路径重新引导到第二路径，所述第二路径与所述第一路径不共线，在第三处理区域中沿着所述第二路径加热所述纤维，所述纤维以第五平均温度进入所述第三处理区域并且以第六平均温度离开第三处理区域，所述第五平均温度在23℃至500℃的范围内，并且所述第六平均温度在600℃至1500℃的范围内；以及
在第四处理区域中沿着所述第二路径冷却所述纤维，所述纤维以第七平均温度进入第四处理区域并且以第八平均温度离开所述第四处理区域，所述第七平均温度在600℃至1500℃的范围内，并且所述第八平均温度在1000℃至1500℃的范围内。
在以下的详细描述中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或通过实施书面说明书和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。
应理解，上文的一般性描述和下文的详细描述都仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。
包括的附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图是对本说明书的所选方面的例示，其与说明书一起对本说明书所包含的方法的原理和操作、产品以及组成进行解释。附图所示的特征是本说明书所选的实施方式的例示并且不一定以适当的比例描绘。
附图说明
尽管说明书以权利要求书结束并且权利要求书具体指出并明确要求保护本书面说明书的主题，但是认为当结合附图时能够从以下的书面说明书中更好地理解本说明书，其中：
图1描绘了用于制造光纤的系统和方法；
图2描绘了用于光纤生产系统的流体轴承装置；
图3以侧视图描绘了流体轴承装置；
图4描绘了具有拉制炉和重新加热平台的纤维加工系统和方法；
图5描绘了具有拉制炉、重新加热平台和缓慢冷却装置的纤维加工系统和方法；
图6描绘了具有拉制炉、重新加热平台和两个缓慢冷却装置的纤维加工系统和方法；
图7描绘了具有纤维转折装置、重新加热平台和缓慢冷却装置的纤维加工系统和方法；
图8描绘了具有多个工艺路径区段的纤维加工系统和方法；
图9描绘了包含拉制炉、多个纤维转折装置、多个重新加热平台和多个缓慢冷却装置的示例性纤维加工系统；
图10描绘了加入了一个或多个流体轴承纤维转折装置的重新加热平台和方法；
图11描绘了布置在热加工区域中的具有流体轴承纤维转折装置的纤维加工系统和方法；
图12例示了缓慢冷却对二氧化硅纤维的温度的影响；
图13例示了缓慢冷却对两个拉制速度的二氧化硅纤维的假想温度的影响；
图14例示了假想温度不同的一系列二氧化硅纤维的瑞利散射损耗对波长的依赖性；
图15描绘了包含拉制炉、纤维转折装置、重新加热平台和两个缓慢冷却装置的示例性纤维加工系统。
附图所示的实施方式本质上是示例性的，并且不旨在限制具体实施方式或权利要求的范围。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的特征。
具体实施方式
再将具体参考本说明书的说明性实施方式。出于本说明书的目的，说明性实施方式涉及基于二氧化硅的光纤。基于二氧化硅的光纤包含由纯二氧化硅、掺杂的二氧化硅或纯二氧化硅和掺杂的二氧化硅的组合所制造的纤维。加工条件(例如温度、冷却范围、冷却速率、拉制速度等)和性质(例如假想温度、粘度、衰减、折射率等)参考基于二氧化硅的光纤来描述。然而，如本领域的技术人员所理解的，在适当考虑其他材料系统的构成特征(例如熔融温度、粘度、假想温度、结构松弛的时间尺度等)的情况下，本公开的原理扩展到基于其他材料系统的光纤。
本说明书提供了具有低假想温度的光纤。所述光纤为玻璃纤维并且其在促进纤维结构更加松弛并减少光纤衰减的条件下进行加工。纤维结构松弛增加和/或更加接近平衡态使纤维的假想温度更低并且减少了纤维的衰减。
在常规纤维加工中，纤维通过将玻璃预制件加热到高于软化点以及以大的下拉比拉制纤维形成具有所需直径的光纤来形成纤维。对于二氧化硅玻璃纤维，预制件直径可为约～100-120mm或者更大，并且从预制件中拉制出来的玻璃纤维通常具有125μm的直径。为了制造二氧化硅玻璃纤维，将二氧化硅玻璃预制件加热到高于2000℃的温度并且以10m/s或更高的速度拉制纤维。由于拉制温度高、下拉比大并且拉制速度快，基于二氧化硅的纤维的玻璃结构远离平衡并且假想温度高于1500℃。不希望囿于理论，认为二氧化硅玻璃纤维的非平衡结构是造成二氧化硅玻璃纤维信号衰减的重要根本原因。因此，认为通过改善加工条件以稳定玻璃结构以及通过降低玻璃和光纤的假想温度，可减少光纤的衰减。
出于本说明书的目的，假想温度将用作玻璃结构的指标。具有低假想温度的玻璃比具有高假想温度的玻璃具有更加平衡的结构。使玻璃的假想温度降低的加工条件产生了衰减减少的光纤。
根据本说明书，使冷却期间纤维暴露于玻璃化转变区温度或接近玻璃化转变区温度的时间延长的加工条件显示出有助于纤维结构松弛并且降低纤维的假想温度。如在本文中所使用的，玻璃化转变区为包含玻璃化转变温度(Tg)的温度范围。在一个实施方式中，玻璃化转变区从低于玻璃化转变温度延伸到高于玻璃化转变温度。对于二氧化硅玻璃光纤，玻璃化转变区一般在1200℃至1700℃的范围内。在低于玻璃化转变区(近Tg区)——对于基于二氧化硅的纤维而言，其对应于1000℃至1200℃的温度，玻璃存在额外的松弛或者额外地诱导玻璃更加接近平衡态。
在一个实施方式中，形成之后的纤维经历了重新加热步骤和工艺温度窗口，在该工艺温度窗口中冷却促进玻璃结构松弛和/或诱导纤维更接近平衡态，从而提供了假想温度降低且在1000℃至1475℃范围内的光纤。所述工艺温度窗口可以在1000℃至1600℃的范围内；或者在1000℃至1450℃的范围内；或者在1000℃至1300℃的范围内；或者在1000℃至1200℃的范围内。
当纤维以低于近Tg区的工艺温度(例如以低于1000℃的温度)冷却时，玻璃结构和/或纤维状态被动力学猝灭并且基本上不变(在实际的时间尺度上)，这是因为可获得的热能小于松弛或以其他方式改善玻璃以使结构松弛或更接近平衡态所需要的能量。如在本文中所使用的，工艺温度是指加工期间使纤维暴露的温度。例如，工艺温度或工艺温度窗口可以对应于本文所述的缓慢冷却装置中所保持的温度或温度窗口。
应理解，纤维的温度可以与工艺温度不相同。本文所述的工艺温度或工艺温度窗口可以确保纤维的温度在1000℃至1700℃的范围内；或者在1050℃至1700℃的范围内；或者在1100℃至1700℃的范围内；或者在1000℃至1500℃的范围内；或者在1100℃至1500℃的范围内；或者在1000℃至1400℃的范围内；或者在1100℃至1400℃的范围内。
光纤一般在环境压力下，在空气中拉制。在基于现有技术方法的拉制工艺期间，空气中的冷却速率一般超过12000℃/秒，这意味着纤维在有助于降低纤维的假想温度的工艺温度窗口中的停留时间短(小于0.05秒)并且纤维迅速冷却到使纤维的结构或状态动力学猝灭的温度。因此，纤维的假想温度高。在二氧化硅玻璃纤维的情况下，例如，纤维假想温度一般为1550℃或者更高，并且这样的纤维具有高的衰减。
相对于现有技术而言本发明描述了用于拉制光纤的方法和系统，其中，将光纤保持在1000℃至1700℃的工艺温度下超过0.1秒、或者超过0.2秒、或者超过0.3秒、或者超过0.4秒、或者超过0.5秒、或者超过1.0秒、或者超过2.0秒、或者超过3.0秒、或者超过4.0秒。在另外的实施方式中，将光纤保持在1000℃至1300℃的工艺温度下超过0.1秒、或者超过0.2秒、或者超过0.3秒、或者超过0.4秒、或者超过0.5秒、或者超过1.0秒、或者超过2.0秒、或者超过3.0秒、或者超过4.0秒。
工艺温度可以确保将光纤的温度保持在1000℃至1700℃的温度下超过0.1秒、或者超过0.2秒、或者超过0.3秒、或者超过0.4秒、或者超过0.5秒、或者超过1.0秒、或者超过2.0秒、或者超过3.0秒、或者超过4.0秒。在另外的实施方式中，工艺温度可以确保将光纤的温度保持在1100℃至1500℃的温度下超过0.1秒、或者超过0.2秒、或者超过0.3秒、或者超过0.4秒、或者超过0.5秒、或者超过1.0秒、或者超过2.0秒、或者超过3.0秒、或者超过4.0秒。在另外的实施方式中，工艺温度可以确保将光纤的温度保持在1100℃至1700℃的温度下超过0.1秒、或者超过0.2秒、或者超过0.3秒、或者超过0.4秒、或者超过0.5秒、或者超过1.0秒、或者超过2.0秒、或者超过3.0秒、或者超过4.0秒。
图1描绘了用于从现有技术生产光纤的一般系统。系统108包括位于炉112中的纤维预制件110。纤维预制件110由玻璃(例如二氧化硅玻璃)构造，并且可以包含组合物不同的区域。例如，预制件110可以包含改性及未改性的二氧化硅玻璃的区域，其中的组合物相当于从预制件中拉制出来的纤维所需的芯体组合物和包层组合物。在炉112中加热纤维预制件110并且从其中拉制出纤维114。纤维114进入处理区130并且开始冷却。纤维114离开处理区130并且被引导通过冷却区域118，该冷却区域118包含一系列流体轴承装置116。流体轴承装置116进一步冷却纤维并且将纤维引导到涂覆单元120，在该涂覆单元120处施涂涂层以提供经过涂覆的纤维121。在离开涂覆单元120后，经过涂覆的光纤121可以在系统内经历本领域已知的各种其他加工阶段(未示出)。拉制机制128用于在将光纤通过系统108拉制时对光纤提供张力。
流体轴承装置描述于第7,937,971号美国专利，其公开内容通过引用纳入本文。下文为例示性的流体轴承装置的构造和操作的一般描述。然而应理解，流体轴承装置的其他设计也是可行的，并且通过本文公开的方法和设备可获得的益处并不限于流体轴承装置的具体设计。
流体轴承装置的一般设计示于图2和3。图2中的流体轴承装置216包含第一板230、第二板232、内部元件236和在第一和第二板的至少一者中的至少一个开口234。第一板230和第二板232可由金属制成并且分别包含弧形外表面238和239。第一板230和第二板232通过坚固件(例如螺栓240)连接以将板230、232连接在一起，从而可以使流体通过轴承组件216。每个板230、232的弧形外表面238、239一般沿着相应板230、232中的每个板的圆周布置。第一板230和第二板232分别具有相应的内面242、244和外面243、245，其中板230、232的内面242、244互相对齐。凹陷部分247至少部分地围绕第一板230或第二板232的内面242、244延伸，以提供用于流体流动的充气室。在另一个实施方式中，凹陷部分可以包含各种构造以提供均匀流入如下文论述的纤维支承通道250。
在图2例示的实施方式中，优选使第一板230和第二板232的弧形外表面238、239基本对齐并且在第一板230和第二板232的外表面238、239之间形成一个区域。构造该区域以接收光纤，从而使光纤可在不旋转轴承组件的情况下沿着该区域行进。在图3所示的实施方式(下文有所论述)中更加清楚地例示了这一纤维支承通道250。至少一个开口234通过第一板230和第二板232中的至少一者。如图2所示，第一板230和第二板232的开口234允许流体(例如空气、氦气或其他所需气体或流体)从开口234通过流体轴承装置216供料到纤维支承通道250，该纤维支承通道250形成于第一板230和第二板232之间。如在下文更完整地描述，供给通道250的流体在纤维和通道250表面之间建立了高压区域。流体以及驱使拉制的张力用于稳定通道250中的纤维以及使纤维位于通道250的表面上方，从而防止纤维与流体轴承装置机械接触。通过流体轴承装置的流体在本文中可以被称为漂浮流体。漂浮流体可以为气体或液体。代表性的漂浮流体包括空气、N2和惰性气体。
另外，流体轴承装置216可以包含内部元件236，其位于第一板230与第二板232之间。构造内部元件236(例如垫片237)以有助于将漂浮流体引导到第一板230和第二板232的外表面238、239之间的区域，从而使漂浮流体离开纤维支承通道250具有预定的流动方向。将内部元件236置于第一板230和第二板232之间以在其间提供间隙。如果需要，内部元件236可包含多个指状物(未示出)以通过抑制非径向流动来进一步控制流体流动。另外，内部元件236用作密封部分以提供第一板230与第二板232之间的实质接触。内部元件还可以包含槽口以有助于光纤的进入和离开。
如图3所示，形成于第一板230和第二板232的外表面238、239之间的纤维支承通道250可以是锥形的，其中漂浮流体存在于第一板230与第二板232之间。然而，在另一个实施方式中，纤维支承通道250可以包含例如平行的或倒锥形形状。另外，在锥形纤维支承通道250中的开口260根据光纤214所处位置可有所改变。优选地，构造开口260和纤维支承通道250以使得针对所使用的具体拉制张力和拉制速度以及漂浮流体通过开口260的流速，对于外直径通常为125μm的纤维，将光纤保持在纤维支承通道250的某一区段中，该区段宽度小于500μm，更优选小于400μm，甚至更优选300μm，并且最优选小于200μm。因此，优选将纤维保持在通道250的一个区域中，该区域为纤维直径的1至2倍，更优选为纤维直径的1至1.75倍，最优选为纤维直径的1至1.5倍。优选地，所述纤维位于所述通道的一个区域中，以使得外纤维与每个壁之间的距离是纤维直径的0.05至0.5倍。
在图3例示的实施方式中，为了便于观察，已经从锥形开口的优选角度出发，在例示中将锥形角放大到纤维支承通道250。实际上，支承通道250的两个相对表面中的至少一个表面，以及优选两个表面各自倾斜，优选以大于0°且小于10°的角度倾斜，更优选以0.3°至7°的角度倾斜，最优选以0.4°至3°的角度倾斜，以使得纤维支承通道250的顶部或外部部分的宽度260比纤维支承通道250的底部或内部部分237的宽度260宽。例如，在这样的实施方式中，形成该区域的第一板230和第二板232可以分别以-0.6°和+0.6°的角度倾斜。或者，纤维支承通道250可以包含任意深度、宽度或锥形角。通过利用锥形纤维支承通道250和将流体注射入由纤维支承通道250形成的狭缝而使流体进入纤维支承通道250的更窄的内部部分并从纤维支承通道250的较宽的外部区域中离开，由通道250发射的漂浮流体垫能够使纤维在通道250的深度中自定位。例如，对于给定的漂浮流体的流动速率，如果纤维拉制张力增加，则纤维将在通道250中向下移动直到纤维214与通道壁之间的间隙足够小而使得区域237中的压力高到足以恰当地抵消新的更高的张力。如果纤维拉制张力减小，则纤维将在通道250中向上移动直到纤维214与通道壁之间的间隙足够大而使得区域237中的压力小到足以抵消新的更低的张力。因此，使通道250变细能够使通道250在更宽的拉制张力范围内工作。否则，如果如图所示的通道250不是变细的，并且如果拉制张力有所减小，则纤维可能向上行进并且从纤维支承通道250中出来。
优选地，使纤维位于通道250的某一区域中，该区域为纤维直径的约1至2倍，更优选为纤维直径的约1至1.75倍，最优选为纤维直径的约1至1.5倍。通过将纤维定位在通道250中的这一相对较窄的区域中，由于伯努利效应，纤维在操作期间将使其自身位于中心。例如，随着纤维越来越接近通道250的任一相对表面，漂浮流体的速度将在最接近的一个表面增加并在最接近的另一个表面降低。根据伯努利效应，漂浮流体速度的增加与压力的减小同时发生。结果，在接近一个表面的因漂浮流体流动降低而造成的更大的压力将迫使纤维回到通道250的中心。因此，在优选的实施方式中，出于在拉制纤维时围绕纤维流过并且从纤维支承通道250中流出来的漂浮流体流的原因，纤维至少基本上通过伯努利效应在纤维支承通道250内居中。应注意，这种居中的发生不必利用从纤维侧面冲击纤维的漂浮流体的任何流动，例如没有从通道250的侧壁发出的漂浮流体的射流。优选地，对漂浮流体流行进通过狭缝的速度进行调节以保持纤维使纤维完全位于狭缝250的锥形区域中。在图3的实施方式中，由于纤维位于通道250的区域中，该区域为纤维直径的约1至2倍，因此，纤维通过存在于纤维214下方的压力差得到支承(而是与空气动力阻力相反，如果选择这种阻力，其也可用于支承纤维)。与使用空气动力阻力漂浮纤维相比，通过流体压力差支承或漂浮通道250内的纤维，可以使用显著更低的流体流量。
在图3例示的实施方式中，优选通过单个漂浮流体流提供流体流，所述单个漂浮流体流通过纤维支承通道250的较窄的内部部分进入纤维支承通道250，并且通过纤维支承通道250的较宽的外部区域260离开。以这种方式，可使纤维完全位于由纤维支承通道250形成的狭缝中，从而使纤维在狭缝的最窄部分与最宽部分之间浮动。通过使用锥形纤维支承通道250以及以这种方式将漂浮流体注射通过区域250，可将纤维保留在由纤维支承通道250形成的所述狭缝的区域中，其中，狭缝的宽度比被引导通过纤维支承通道250的纤维的直径大10μm至150μm，更优选大15μm至100μm，最优选大约24μm至70μm。在纤维拉制过程期间，还优选地将纤维保留在通道的某一区域中，以使得外纤维与每个壁之间的距离是纤维直径的0.05至0.5倍。
在一些优选的实施方式中，纤维支承通道250配备有一种装置用于随着纤维向外远离漂浮流体流的源移动而降低纤维下方的压力。如上所述，用于释放压力的该装置可以锥形通道设计的形式实现。
流体轴承装置能够使光纤沿着飘浮流体垫的区域行进，以防止或基本上防止光纤与轴承组件之间的实际机械接触，例如，使光纤在纤维支承通道250中行进而不接触板230或232中的任一者。另外，由于该区域的尺寸和构造，流体轴承装置能够在没有主动控制漂浮流体流动的情况下，通过一定范围的拉制张力将该纤维保持在该区域内而没有机械接触。
漂浮流体流动对于防止光纤214向纤维支承通道250的底部移动以及防止其与垫片237或纤维支承通道250的各侧接触可以是重要的。当光纤仍是未涂覆时，这是特别重要的，从而使纤维品质不因与流体轴承装置或通道250的机械接触而受损。另外，认为光纤214所处的位置与纤维支承通道250的底部越接近，则在纤维支承通道250中需要更高的压力来将光纤214保持在所需位置。明显的是，通道侧的锥形能够造成通道侧与纤维之间的间隙更小，从而造成这种必要的更高的压力。
影响纤维在纤维支承通道250中的位置的其他因素包括拉制张力。例如，在给定相同的流体流动的情况下，用200g张力拉动的纤维将比用100g张力拉动的纤维在纤维支承通道250中飘浮得更低。因此，重要的是，对于使用的具体纤维拉制速度和拉制张力，从流体轴承的区域中离开的漂浮流体的流动足以将光纤保持在所需位置。
例如，在使用具有一定宽度的纤维支承通道250的实施方式中，所述一定宽度为在板230与232之间的最内区段处为约127μm，并且在最外区段处为约380μm，漂浮流体流动速率可为约0.5L/秒至高于5L/秒。该构造和漂浮流体的流动可造成围绕光纤的局部流体速度高达800km/小时或更高。因此，在一些实施方式中，在纤维支承通道250中采用的围绕纤维的最大漂浮流体速度高于100km/小时、高于200km/小时、高于400km/小时，并且甚至可高于600km/小时。在一些实施方式中，在纤维支承通道250中采用的围绕纤维的最大漂浮流体速度可以高于900km/小时。然而，本文公开的方法当然不限于这些速度，事实上，取决于拉制条件(例如拉制速度、拉制张力等)和流体轴承设计，可优选地对所述速度进行选择以使纤维位于纤维支承通道250中的所需位置。在另一个实施方式中，漂浮流体的流动速率可为约3L/秒至约4L/秒。当然，可使用在给定拉制张力下足以将光纤保持在所需位置的任何漂浮流体的流动速率。
在一些实施方式中，拉制光纤的速度大于10m/s(米/秒)，在一些其他实施方式中，该速度大于20m/s，在一些其他实施方式中，该速度大于30m/s，在一些其他实施方式中，该速度大于40m/s，在一些其他实施方式中，该速度大于50m/s，在一些其他实施方式中，该速度大于60m/s。
图1所示的系统108的缺点之一在于当使用制造所需的高拉制速度时，纤维的冷却速率高。在通常用于制造光纤的条件下，冷却速率为12,000℃/秒或更高，这意味着纤维处于足以引起结构松弛和/或使纤维的状态更接近平衡态的温度下的时间过短而不能允许将假想温度降低到足以有意义地减少纤维的衰减。
降低冷却速率的可能的策略包括增加处理区130的温度以在纤维进入处理区130时使该温度更紧密地匹配纤维的温度。处理区130与炉112之间的温差降低能够降低纤维的冷却速率。原则上，处理区130可包含温度梯度，该温度梯度允许纤维以某种方式从其进入温度(1500℃或以上)逐渐冷却到较低的温度，所述方式使纤维在1000℃–1700℃范围内的停留时间足够长以实现如本文所述的降低假想温度所需的结构松弛。或者，纤维加工系统可以包含多个处理区，它们在逐步降低的温度下操作以冷却纤维，同时延长纤维在优选的1000℃–1700℃工艺温度窗口中的停留时间。
尽管在概念上可行，但在实践中难以实施涉及调整处理区130条件的用于受控冷却纤维的策略。为了控制纤维的冷却以最好地促进实现低假想温度所需的结构松弛，有必要使纤维的温度处于本文确定的优选的1000℃–1700℃工艺温度窗口中的时间最大化。当以商业拉制速度操作图1所示的现有技术纤维加工系统时，将纤维温度处于1200℃–1700℃工艺温度窗口中的时间限制在～0.2秒。这一时间过短而不能允许玻璃具有显著的结构松弛，并且由该系统生产的纤维的假想温度相应地高(～1500℃或更高)。为了增加在1000℃至1700℃的停留时间，有必要控制处理区130的温度以降低冷却速率。如上所述，适当控制温度要求更加渐进地降低纤维的温度以确保纤维在1000℃–1700℃工艺温度窗口中有足够的停留时间。然而，由于温度降低更加渐进，因此处理区130的长度有所增加。在商业拉制速度下将纤维的假想温度有意义地降低至低于～1500℃需要建立渐进受控冷却，为了建立该渐进受控冷却，处理区130的所需长度将超过大多数生产设施中可用的垂直顶部空间(从底到顶)。改进现有的设施以适应更大的垂直顶部空间将使生产成本增加到不合理的程度。在现有的垂直顶部空间限制内降低拉制速度的另一种方法也是不可取的，因为它通过降低生产量而导致成本更高。
将流体轴承装置结合到纤维加工系统是有利的，因为它们能够在加工期间在水平或其他非垂直方向上重新引导纤维。通过将流体轴承装置结合到系统中，可以增加可用于纤维加工的路径长度，而不需要增加设施中的垂直空间。在图1所示的系统108中，当未涂覆的纤维114离开处理区130时，流体轴承装置116将未涂覆的纤维114从垂直方向重新引导到更接近水平的方向。在图1所示的构造中，流体轴承装置116将未涂覆的纤维114输送到涂覆单元120。在替换性的构造中，可改进纤维加工系统以使其包含与处理区130平行的第二处理区，并且纤维轴承装置可在向上垂直方向上重新引导纤维以将纤维输送到第二处理区而进一步延伸冷却路径以试图将冷却速率降低到足以产生假想温度较低的纤维的程度。
然而，在图1的系统构造中，流体轴承装置116对达到具有低假想温度的纤维的目的起到反作用。图1中配置的流体轴承装置116有助于快速冷却纤维而不是能够以缓慢的速率受控地冷却。随着光纤114被传送到流体轴承装置116的上方，在每个流体轴承116上的漂浮流体垫的区域起到冷却光纤114的作用。由于流体轴承装置所使用的用于支承及容纳纤维的漂浮流体流处于流动状态，因此，光纤以比光纤在室温下在静态空气中冷却更快的速率进行冷却。光纤与流体轴承中的漂浮流体之间的温差越大，漂浮流体轴承冷却光纤114的能力越大。在图1的配置中，供给流体轴承116的漂浮流体在室温下为空气或惰性气体。如上所述，为了支承及漂浮纤维以防止纤维与流体轴承装置机械接触，供给通道250的漂浮流体速度较高。使用这样的高的漂浮流体流动速度通过对流过程大大增加了纤维的冷却速率。纤维的温度与由流体轴承装置提供的漂浮流体的温度之间的差越大，以及漂浮流体流动速度越高，则纤维的冷却速率越快。
在现有技术的纤维加工系统中，由流体轴承装置提供的漂浮流体处于室温并且离开处理区并进入流体轴承装置组件的纤维通常处于500℃或更高的温度，更通常地处于1000℃或更高的温度。在一般的纤维拉制速度和通过流体轴承装置的一般的漂浮流体速度下，当纤维通过流体轴承装置时，纤维的温度在1-2m的长度内可减少几百至超过1000℃。离开流体轴承装置的纤维的一般温度在23℃至600℃的范围内或者在50℃至800℃的范围内。可以将离开流体轴承装置的纤维引导到重新加热平台以加热到高于流体轴承装置出口温度的温度。进入重新加热平台的纤维的温度可以在23℃至600℃的范围内或者在50℃至800℃的范围内。由如现有技术中配置的流体轴承装置所提供的快速纤维冷却速率已经被视作是有益的，因为可以通过免除需要氦气冷却装置而简化纤维加工系统。
虽然现有技术已经认识到使用流体轴承装置快速冷却纤维是有益的，但是本说明书认识到纤维冷却发生的时间尺度比促进结构松弛所需的时间明显更短，所述结构松弛是实现低的纤维假想温度及产生具有低衰减的纤维所必需的。本说明书提供了新的加工系统，设计该加工系统以提供具有低假想温度的纤维。
本系统包含重新加热平台用于在加工期间使冷却的纤维回到1000℃或高于1000℃的温度。在一个实施方式中，纤维为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，其从预制件中拉制出来，经过提供1000℃至1700℃工艺温度的加工区，冷却至低于1000℃，并且在提供高于1000℃的工艺温度的平台中被重新加热。通过重新加热纤维，使纤维暴露于1000℃至1700℃窗口中的工艺温度的时间得到延长，并且随后的冷却允许进一步降低纤维的假想温度。本系统和方法可以包括多个以下循环：将纤维冷却到低于1000℃的纤维温度，以及在提供高于1000℃的工艺温度的平台中重新加热纤维以进一步延长纤维暴露于1000℃至1700℃温度的时间，从而通过进一步的冷却循环来进一步降低假想温度。本系统还可以包括流体轴承或其他纤维转折装置以重新引导纤维通过加工系统的路径来允许纤维多次通过加工区——所述加工区将纤维暴露于1000℃至1700℃的工艺温度，同时最小程度地需要不切实际的垂直工艺顶部空间。
根据本公开的某些实施方式，纤维为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，并且纤维在1000℃至1700℃范围内的工艺温度下的停留时间为超过0.1秒、或超过0.2秒、或超过0.3秒、或超过0.4秒、或超过0.5秒、或超过0.6秒、或超过0.8秒、或超过1秒、或超过2秒、或超过3秒、或超过4秒、或超过5秒、或超过6秒。
根据本公开的其他实施方式，纤维为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，并且纤维在1000℃至1450℃范围内的工艺温度下的停留时间为超过0.1秒、或超过0.2秒、或超过0.3秒、或超过0.4秒、或超过0.5秒、或超过0.6秒、或超过0.8秒、或超过1秒、或超过2秒、或超过3秒、或超过4秒、或超过5秒、或超过6秒。
根据本公开的其他实施方式，纤维为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，并且纤维在1000℃至1300℃范围内的工艺温度下的停留时间为超过0.1秒、或超过0.2秒、或超过0.3秒、或超过0.4秒、或超过0.5秒、或超过0.6秒、或超过0.8秒、或超过1秒、或超过2秒、或超过3秒、或超过4秒、或超过5秒、或超过6秒。
根据本公开的其他实施方式，纤维为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，并且纤维在1000℃至1700℃范围内的纤维温度状态下的停留时间为超过0.1秒、或超过0.2秒、或超过0.3秒、或超过0.4秒、或超过0.5秒、或超过0.6秒、或超过0.8秒、或超过1秒、或超过2秒、或超过3秒、或超过4秒、或超过5秒、或超过6秒。
根据本公开的其他实施方式，纤维为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，并且纤维在1050℃至1600℃范围内的纤维温度状态下的停留时间为超过0.1秒、或超过0.2秒、或超过0.3秒、或超过0.4秒、或超过0.5秒、或超过0.6秒、或超过0.8秒、或超过1秒、或超过2秒、或超过3秒、或超过4秒、或超过5秒、或超过6秒。
根据本公开的其他实施方式，纤维为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，并且纤维在1100℃至1500℃范围内的纤维温度状态下的停留时间为超过0.1秒、或超过0.2秒、或超过0.3秒、或超过0.4秒、或超过0.5秒、或超过0.6秒、或超过0.8秒、或超过1秒、或超过2秒、或超过3秒、或超过4秒、或超过5秒、或超过6秒。
图4描绘了包含拉制炉和重新加热平台的纤维加工系统的一个实施方式。箭头表示纤维沿着工艺路径传送的方向。系统300包括具有纤维预制件310的拉制炉305。纤维预制件310可以为二氧化硅或掺杂的二氧化硅预制件，并且可以包含单一组成区域或多重组成区域。多重组成区域可以是同心的。例如，纤维预制件310可以包含对应于纤维的芯体组合物的中心区域，以及对应于纤维的一层或多层包层的组合物的一个或多个外部同心区域。芯体和/或包层区域可以包含纯二氧化硅或掺杂的二氧化硅。
纤维315从纤维预制件310中拉制出来并且被引导到重新加热平台320的入口323。纤维315经过重新加热平台320并且出现在出口327处。在一个实施方式中，纤维315以～1700℃的温度离开拉制炉305。纤维315在离开拉制炉305时冷却并进入重新加热平台320。当纤维315在出口327处从重新加热平台320出现之后，随着其沿着工艺路径前进，纤维315冷却。虽然图4未明确地示出，但是纤维工艺路径还可以包括在出口327下游的其他加工单元(例如，另外的重新加热平台、缓慢冷却装置、纤维转折装置、涂覆单元、测试单元或绕卷单元)。
系统300限定了从拉制炉305延伸超过重新加热平台320的出口327的工艺路径。箭头表示纤维沿着工艺路径传送的方向。随着纤维被加工，其远离拉制炉305移动。更靠近拉制炉305的工艺路径的部分在本文中可以被称为工艺路径部分的上游，其距离拉制炉305更远，其中距离拉制炉的距离在本文中应被理解为意指沿着纤维测量的距离。例如，位于拉制炉305与重新加热平台320的入口323之间的纤维315的部分为另一纤维315部分的上游，所述另一纤维315部分比重新加热平台320的出口327位于距拉制炉305更远的位置。由于纤维315沿着工艺路径经过拉制炉305和重新加热平台320，因此拉制炉305和重新加热平台320在本文中可以被称为沿工艺路径操作性地连接。
在图4的实施方式中，在拉制炉305与重新加热平台320的入口323之间示出了间隙。在替换性的实施方式中，不存在间隙，并且重新加热平台320与拉制炉305直接连接。
通过包含重新加热平台230，纤维315暴露于工艺温度的时间得到了增加，所述工艺温度允许在随后的冷却之后有效地降低纤维的假想温度。在一个实施方式中，出口327处的纤维315的温度大于入口323处的纤维315的温度。在另一个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1600℃，并且在出口327处的纤维315的温度大于900℃。在另一个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1500℃，并且在出口327处的纤维315的温度大于1000℃。
在一个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1700℃，重新加热平台320将纤维315加热到高于1700℃的温度。在第二个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1500℃，并且重新加热平台320将纤维315加热到高于1500℃的温度。在第三个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1400℃，并且重新加热平台320将纤维315加热到高于1400℃的温度。在第四个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1300℃，并且重新加热平台320将纤维315加热到高于1300℃的温度。在第五个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1100℃，并且重新加热平台320将纤维315加热到高于1100℃的温度。在第六个实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，在入口323处的纤维315的温度小于1000℃，并且重新加热平台320将纤维315加热到高于1000℃的温度。通过重新加热平台320产生的纤维峰值温度可以发生在重新加热平台320内的点处或重新加热平台320内或者可以发生在出口327处。
由重新加热平台320提供的纤维温度的升高可以为至少50℃、或者至少100℃、或者至少200℃、或者至少300℃、或者至少400℃、或者至少500℃。
重新加热平台320通过对流、辐射或电磁机制向纤维315提供热。重新加热平台320可以为加热炉并且可以通过加热元件操作或通过在纤维315上方流动热气体来操作。或者，重新加热平台320可以包含激光器或用于加热纤维315的其他光源。激光器或其他光源可以以被纤维315吸收的波长操作，并通过吸收将能量传递给纤维315。
纤维315沿着图4所示的工艺路径的传送速度可以为至少2m/秒、或至少5m/秒、或至少10m/秒、或至少20m/秒、或至少30m/秒、或至少35m/秒、或至少40m/秒、或至少45m/秒、或至少50m/秒。
图5示出了包含重新加热平台和缓慢冷却装置的纤维加工系统。如本文所定义的，缓慢冷却装置以某一速率冷却光纤，该速率比光纤在未加热的空气中的冷却速率更慢。重新加热平台和缓慢冷却装置彼此操作性地连接并且分别操作性地连接于拉制炉。在一个实施方式中，图5所示的纤维加工系统为包含了缓慢冷却装置的图4所示的系统的改进。纤维加工系统340包含具有入口333和出口337的缓慢冷却装置330。在图5所示的实施方式中，纤维315在出口327处离开加热平台320，在入口333处进入缓慢冷却装置330，并且在出口337处离开缓慢冷却装置330。出口337处的纤维315的温度小于入口333处的纤维315的温度。缓慢冷却装置330提供了纤维315的受控冷却，并且能够使冷却速率比在未加热的空气中的自然冷却速率更慢。
在一个实施方式中，缓慢冷却装置330包含一个或多个具有受控温度的区。例如，缓慢冷却装置330可以包含具有一个或多个温度控制区的加热炉。受控的温度允许相对于在未加热的空气中冷却，更加渐进地冷却纤维315，并且可被设计成增加纤维处于所需的工艺温度或在所需的工艺温度窗口中的停留时间，从而有助于在冷却期间实现降低纤维315的假想温度的目标。在另一个实施方式中，缓慢冷却装置330在低于大气压条件下操作。降低围绕纤维的气体环境的压力通过降低从纤维到气体环境的热传递速率，允许相对于在大气压下冷却更加渐进地冷却纤维315，从而有助于在冷却期间实现降低纤维315的假想温度的目标。
纤维315沿着图5所示的工艺路径的传送速度可以为至少2m/秒、或至少5m/秒、或至少10m/秒、或至少20m/秒、或至少30m/秒、或至少35m/秒、或至少40m/秒、或至少45m/秒、或至少50m/秒。
虽然图5未明确地示出，但是纤维工艺路径还可以包括在出口337下游的其他加工单元(例如，另外的重新加热平台、缓慢冷却装置、纤维转折装置、涂覆单元、测试单元或绕卷单元)。
在图5的实施方式中，在重新加热平台320的出口327与缓慢冷却装置330的入口333之间示出了间隙。在替换性的实施方式中，不存在间隙，并且缓慢冷却装置330与重新加热平台320直接连接。
在一个实施方式中，将缓慢冷却装置330保持在固定温度下。固定温度可以例如利用在围绕纤维315的环境中的缓慢冷却装置330内的加热元件和/或经过加热的气体流动来建立。固定温度为室温和入口333处的纤维315的温度之间的温度。固定温度优选为在冷却期间允许纤维315结构松弛和/或使纤维315更接近平衡态的温度。固定温度可以为以下温度：至少700℃、或至少800℃、或至少900℃、或至少1000℃、或至少1100℃、或至少1200℃、或至少1300℃、或至少1400℃，或者在700℃–1500℃范围内的温度、或在900℃–1400℃范围内的温度、或在1000℃–1300℃范围内的温度。
在另一个实施方式中，缓慢冷却装置330包含两个或更多个区，其中将每个区保持在不同温度下。在一个实施方式中，各个区的温度在从缓慢冷却装置330的入口333到出口337的方向上有所降低，以使纤维315暴露的温度在入口333附近最高并且随着其以出口337的方向通过缓慢冷却装置330而逐渐降低，其中，纤维315在缓慢冷却装置330中暴露于的最大温度低于入口333处的纤维315的温度。纤维315在缓慢冷却装置330中暴露于的最小温度可以高于室温。在某些实施方式中，纤维315为二氧化硅或掺杂的二氧化硅纤维，并且纤维315在缓慢冷却装置330中暴露于的温度范围可以扩展到1000℃至1700℃、或1000℃至1500℃或1000℃至1300℃。缓慢冷却装置330的入口333和出口337之间的温度梯度可以是连续的或分步的。虽然图5描绘的实施方式示出了在比重新加热平台320更加远离拉制炉305的位置处，沿着纤维加工路径布置缓慢冷却装置330，但是应该理解的是，缓慢冷却装置330可以替换性地位于比重新加热平台320离拉制炉305更近的位置。
纤维315在缓慢冷却装置330中的冷却还可以通过控制缓慢冷却装置330内部中的压力来完成。缓慢冷却装置330的内部可以包含静态或流动气体，并且冷却速率可以通过控制气体的压力和/或流动速率来改变。更高的气压或更快的气体流动速率导致更快的冷却速率，而更低的气压或更慢的气体流动速率导致更慢的冷却速率。用于缓慢冷却装置330中的代表性的气体包含He、Ar、N2、空气、CO2、Kr和Xe。为了促进纤维315的假想温度的降低，更慢的冷却速率是优选的。在一个实施方式中，在缓慢冷却装置330的内部中的纤维315的环境中的气压小于室内压力。围绕纤维315的气压可以小于1.0atm、或小于0.9atm、或小于0.8atm、或小于0.7atm、或小于0.6atm、或小于0.5atm、或小于0.4atm、或小于0.3atm。
图6示出了包含两个缓慢冷却装置的纤维加工系统，所述两个缓慢冷却装置操作性地连接于重新加热平台和拉制炉。在一个实施方式中，图6所示的系统为包含了第二缓慢冷却装置的图5所示的系统的改进。纤维加工系统370除了包含具有入口333和出口337的缓慢冷却装置330之外，还包含具有入口363和出口367的缓慢冷却装置360。纤维315离开拉制炉305，在入口363处进入缓慢冷却装置360，并且在出口367处离开缓慢冷却装置360。纤维315沿着工艺路径行进，在入口323入进入加热平台320并且在出口327处离开加热平台320。纤维315接着在入口333处进入缓慢冷却装置330，并且在出口337处离开缓慢冷却装置330。
纤维315沿着图6所示的工艺路径的传送速度可以为至少2m/秒、或至少5m/秒、或至少10m/秒、或至少20m/秒、或至少30m/秒、或至少35m/秒、或至少40m/秒、或至少45m/秒、或至少50m/秒。
虽然图6未明确地示出，但是纤维工艺路径还可以包括在出口337下游的其他加工单元(例如，另外的重新加热平台、缓慢冷却装置、纤维转折装置、涂覆单元、测试单元或绕卷单元)。
缓慢冷却装置360可以包含单个固定温度区或多个受控的温度区，所述多个受控的温度区以连续或分步的方式提供温度梯度。出口367处的纤维315的温度小于入口363处的纤维315的温度。如上文关于缓慢冷却装置330所述，缓慢冷却装置360提供了对纤维315的冷却速率的控制，并且能够使冷却速率小于纤维315在未加热的空气中的冷却速率。包含第二缓慢冷却装置提供了在加工期间对纤维315所暴露于的温度环境更加精细的控制。可对缓慢冷却装置的温度条件进行设计以将纤维315暴露于一定温度的时间延长，所述一定温度有助于纤维315的玻璃结构松弛或者驱使纤维315的状态更接近平衡态，或者以其他方式在冷却期间促进纤维315的假想温度的降低。
纤维315在缓慢冷却装置360中暴露于的最大温度低于在入口363处的纤维315的温度。纤维315在缓慢冷却装置360中暴露于的最小温度可以高于室温。纤维315在缓慢冷却装置360中暴露于的工艺温度范围可以扩展到800℃至1600℃、或900℃至1500℃、或1000℃至1500℃、或1000℃至1300℃。
根据本说明书所述的纤维加工系统还可以包含沿着加工路径重新引导纤维。重新引导纤维可以通过纤维转折装置实现，所述纤维转折装置例如上文所述的流体轴承装置。重新引导纤维提供了非线性工艺路径，并且允许在非垂直或折叠的垂直方向上延伸工艺路径，以减轻对制造设施中额外的垂直顶部空间的需求。本公开范围内的纤维的重新引导扩展到传送的任意方向，包括水平、非水平、垂直、非垂直和/或相对于制造设施的底为任意角度的方向。纤维转折装置可以将纤维从传送的第一方向重新引导到传送的第二方向，其中，传送的第一方向和第二方向之间的角度是任意的。
在加工系统中可以包含一个或多个纤维转折装置以提供具有多个区段的工艺路径。工艺路径区段不共线。在一个实施方式中，工艺路径包含平行但不共线的两个或更多个工艺路径区段。一个或多个工艺路径区段中可以包含重新加热平台和/或缓慢冷却装置。包含一次或多次重新引导纤维的纤维加工路径在本文中可以被称为折叠的工艺路径。在折叠的工艺路径中包含重新加热平台是有利的，因为随着纤维被纤维转折装置重新引导，其迅速冷却。从纤维转折装置中出来时的二氧化硅纤维的温度通常在50℃至800℃的范围内。如本文所述，重新加热使冷却逆转并将纤维的温度升高到足以控制假想温度的程度。
图7例示了具有纤维转折装置的纤维加工系统。系统400包括拉制炉405，其配有用于拉制纤维415的预制件410。纤维415沿着工艺路径以箭头方向向纤维转折装置435行进。纤维转折装置435将纤维415从一个工艺方向重新引导到另一个工艺方向。随着纤维415被纤维转折装置435重新引导，其得到了冷却。重新引导之后，纤维415进入重新加热平台430并行进至缓慢冷却装置445，然后行进至纤维转折装置425，纤维415在其中被再次重新引导。在图7的实施方式中，缓慢冷却装置445与重新加热平台430直接连接。然而，如上所述，在替换性的实施方式中，在缓慢冷却装置445与重新加热平台430之间可以存在间隙。
拉制炉405、纤维转折装置435、重新加热平台430、缓慢冷却装置445和纤维转折装置425沿着图7所示的工艺路径操作性地连接。拉制炉405沿着工艺路径在纤维转折装置435、重新加热平台430、缓慢冷却装置445和纤维转折装置425的上游。纤维转折装置435沿着工艺路径在拉制炉405的下游，并且在重新加热平台430、缓慢冷却装置445和纤维转折装置425的上游。缓慢冷却装置445沿着工艺路径在纤维转折装置425的上游，并且在重新加热平台430、纤维转折装置435和拉制炉405的下游。纤维转折装置425沿着工艺路径在缓慢冷却装置445、重新加热平台430、纤维转折装置435和拉制炉405的下游。
纤维415沿着图8所示的工艺路径的传送速度可以为至少2m/秒、或至少5m/秒、或至少10m/秒、或至少20m/秒、或至少30m/秒、或至少35m/秒、或至少40m/秒、或至少45m/秒、或至少50m/秒。
虽然图7未明确地示出，但是纤维工艺路径还可以包括在纤维转折装置425下游的其他加工单元(例如，另外的重新加热平台、缓慢冷却装置、纤维转折装置、涂覆单元、测试单元或绕卷单元)。
在拉制炉405和纤维转折装置435之间的工艺路径的部分可以被称为工艺路径区段。在纤维转折装置435和纤维转折装置425之间的工艺路径的部分为另一个工艺路径区段。在纤维转折装置425之后示出的截短的工艺路径部分为第三工艺路径区段的起始部分。拉制炉405和纤维转折装置435之间的工艺路径区段为纤维转折装置435和纤维转折装置425之间的工艺路径区段的上游。拉制炉405和纤维转折装置435之间的工艺路径区段与纤维转折装置435和纤维转折装置425之间的工艺路径区段平行但不共线。图7所示的工艺路径是折叠的工艺路径的一个实例。
图8描绘了具有多个工艺路径区段的纤维加工系统。系统460包含具有纤维预制件464的拉制炉462，其将光纤466传送至工艺路径，所述工艺路径包含在拉制炉462和纤维转折装置472之间的第一工艺路径区段；在纤维转折装置472和纤维转折装置474之间的第二工艺路径区段；在纤维转折装置474和纤维转折装置476之间的第三工艺路径区段；在纤维转折装置476和纤维转折装置478之间的第四工艺路径区段以及越过纤维转折装置478的另外的工艺路径区段。在该工艺路径中，纤维466由预制件464形成，离开拉制炉462，由纤维转折装置472重新引导并且通过重新加热平台482和缓慢冷却装置492，由纤维转折装置474重新引导并且通过重新加热平台484和缓慢冷却装置494，由纤维转折装置476重新引导并且通过重新加热平台486和缓慢冷却装置496，由纤维转折装置478重新引导并且进入另外的工艺路径区段和/或绕卷在卷轴上。图8所示的拉制炉、纤维转折装置和缓慢冷却装置沿着由纤维466的传送路径所限定的工艺路径操作性地连接。
拉制炉462沿着工艺路径在纤维转折装置472、重新加热平台482、缓慢冷却装置492、纤维转折装置474、重新加热平台484、缓慢冷却装置484、纤维转折装置476、重新加热平台486、缓慢冷却装置496和纤维转折装置478的上游。图8所示的工艺路径区段彼此平行但不共线。
纤维466沿着图8所示的工艺路径的传送速度可以为至少2m/秒、或至少5m/秒、或至少10m/秒、或至少20m/秒、或至少30m/秒、或至少35m/秒、或至少40m/秒、或至少45m/秒、或至少50m/秒。
虽然图8未明确地示出，但是纤维工艺路径还可以包括在纤维转折装置478下游的其他加工单元(例如，另外的重新加热平台、缓慢冷却装置、纤维转折装置、涂覆单元、测试单元或绕卷单元)。
在图8所示的实施方式中，重新加热平台直接连接于缓慢冷却装置，并且在每个工艺路径区段中，重新加热平台比缓慢冷却装置位于离拉制炉更近的位置。然而，如上所述，重新加热平台和缓慢冷却装置可以是独立的(间隔开的)并且重新加热平台和缓慢冷却装置沿着一个或多个工艺路径区段的相对位置可以颠倒。任选地，在一个或多个工艺路径区段中还可以包含另外的重新加热平台和/或缓慢冷却装置。
在其他实施方式中，重新加热平台和/或缓慢冷却装置可以位于折叠的工艺路径的任意工艺路径区段中。工艺路径区段可以包含一个或多个重新加热平台、一个或多个缓慢冷却装置和/或一个或多个加热平台与一个或多个缓慢冷却装置的组合。工艺路径可以包含缺少重新加热平台及缺少缓慢冷却装置的工艺路径区段，但是至少一个工艺路径区段需包含重新加热平台。关于包含加热平台和缓慢冷却装置的组合的工艺路径区段，加热平台与缓慢冷却装置相对于拉制炉的任意位置均在本公开的范围内。例如，加热平台可以比缓慢冷却装置更接近拉制炉，或者反之亦然。在工艺路径区段中的多个加热平台可以连续定位或者可以被一个或多个中间的缓慢冷却装置分开。在工艺路径区段中的多个缓慢冷却装置可以连续定位或者可以被一个或多个中间的重新加热平台分开。缓慢冷却装置和/或重新加热平台沿着工艺路径区段的任意顺序在本公开的范围内。
在其他实施方式中，重新加热平台可以包含一个或多个纤维转折装置。在利用流体使纤维漂浮的纤维转折装置中，例如，可以控制漂浮流体的温度以在重新引导期间随着纤维接合纤维转折装置，其加热纤维。流体轴承的纤维转折装置可以具有图2和3所示的设计，并且可以供有漂浮流体，所述漂浮流体已经被加热到高于其所接合的纤维温度的温度。
图9描绘了如图8所示的系统460的变化形式461，其包含另外的缓慢冷却装置465。系统461以与系统460相同的方式起作用并且具有附加的益处——具有使纤维通过缓慢冷却装置465的另外的通道。缓慢冷却装置465进一步延长了纤维在玻璃化转变范围中的工艺温度下的停留时间。在图9的实施方式中，缓慢冷却装置465与拉制炉462直接连接。在其他实施方式中，缓慢冷却装置可以仍然位于拉制炉462和纤维转折装置472之间并且与拉制炉462间隔开。
图10示出了包含多个操作性连接的流体轴承纤维转折装置的重新加热平台。重新加热平台450包含室452并接收纤维455，所述接收的纤维455通过流体轴承纤维转折装置454、456和458引导。一个或多个流体轴承纤维转折装置452、454和456供有经过加热的漂浮流体，其温度高于正与纤维455接合时的纤维455的温度。供给流体轴承纤维转折装置454、456和458的漂浮流体可以相同或不同。在一个实施方式中，漂浮流体的温度在纤维455传送的方向上在各流体轴承纤维转折装置之间增加。
在一个实施方式中，室452独立于流体轴承纤维转折装置454、456和458被加热，以提供加热的补充机制来进一步控制纤维455的温度。例如，在室452中可以包含加热元件并且/或者可以使经过加热的气体通过室452。在该实施方式中，结合在室452中的零个或一个或多个流体轴承纤维转折装置可以供有经过加热的漂浮流体。当纤维转折装置被结合在经过加热的室中时，其可以由本领域已知的在高温环境中起作用的钢、其他金属或陶瓷构建。
在另一个实施方式中，重新加热平台的室被加热到一温度，并且所述一个或多个纤维转折装置以使通过重新加热平台的工艺路径延长的构造位于该室中。在该实施方式中，将重新加热平台的室加热到高于纤维温度的温度，并且随着纤维经过室，其被加热。重新加热平台内部的温度可以是空间上均匀的或空间上变化的。在一个实施方式中，重新加热平台内部的温度在纤维传送的方向上单调增加，其中，内部中的峰值温度高于纤维进入重新加热平台时的其温度。在另一个实施方式中，重新加热平台内部的温度在纤维传送的方向上单调下降，其中，内部中的峰值温度高于纤维进入重新加热平台时的其温度。包含纤维转折装置延长了纤维暴露于重新加热装置的室的加热内部的时间长度。控制纤维暴露于加热内部的时间长度提供了对纤维温度的额外控制。在该实施方式中，所述一个或多个纤维转折装置可以被构造成或者可以不被构造成对纤维的加热独立于纤维通过重新加热平台的加热内部时所发生的加热。
图11例示了具有多个操作性连接的纤维转折装置的重新加热平台。在一个实施方式中，纤维转折装置为图2和3所示类型的流体轴承纤维转折装置。重新加热平台508包含由边界553和557限定的室并接收纤维538，所述接收的纤维538通过一系列流体轴承装置540-550传送。可以任选地对供给一个或多个流体轴承装置的漂浮流体进行加热以对纤维温度提供另外程度的控制。供给任意的流体轴承装置的漂浮流体的温度可以与重新加热平台508的室的内部的温度相同或不同。在某些实施方式中，供给至少一个流体轴承装置的漂浮流体的温度高于重新加热平台508的加热内部的温度。在其他实施方式中，供给至少一个流体轴承纤维转折装置的漂浮流体的温度低于重新加热平台508的加热内部的温度。
在另外的实施方式中，重新加热平台缺少室，并且包含一个或多个纤维转折装置，其中，所述一个或多个纤维转折装置中的至少一个被构造用于加热纤维。例如，重新加热平台可以包含一个或多个流体轴承纤维转折装置，其中，至少一个流体轴承纤维转折装置供有漂浮流体，其温度高于纤维的温度。
在另一个实施方式中，公开了一种加工光纤的方法，所述方法包括：沿着第一路径提供纤维；沿着所述第一路径在第一处理区域中冷却所述纤维，所述纤维以第一平均温度进入所述第一处理区域并且以第二平均温度离开所述第一处理区域，所述第二平均温度在900℃至1400℃的范围内，从所述第一平均温度到所述第二平均温度的所述冷却以第一冷却速率发生；沿着所述第一路径在第二处理区域中冷却所述纤维，所述纤维以第三平均温度进入所述第二处理区域并且以第四平均温度离开所述第二处理区域，所述第四平均温度在800℃至1200℃的范围内，从所述第三平均温度到所述第四平均温度的所述冷却以第二冷却速率发生；以及将所述纤维从所述第一路径重新引导到第二路径，所述第二路径与所述第一路径不共线，沿着所述第二路径在第三处理区域中加热所述纤维，所述纤维以第五平均温度进入第三处理区域并且以第六平均温度离开第三处理区域，所述第五平均温度在23℃至500℃的范围内，并且所述第六平均温度在600℃至1500℃的范围内；沿着所述第二路径在第四处理区域中冷却所述纤维，所述纤维以第七平均温度进入第四处理区域并且以第八平均温度离开第四处理区域，所述第七平均温度在600℃至1500℃的范围内，并且所述第八平均温度在1000℃至1500℃的范围内。
实施例
图12例示了对于包含拉制炉和缓慢冷却装置的系统构造而言，缓慢冷却装置对二氧化硅纤维的温度的影响，其中所述缓慢冷却装置操作性地连接于拉制炉而没有中间的重新加热平台。纤维从拉制炉中的预制件中拉制出来，并且直接输送到缓慢冷却装置。图12示出了纤维温度作为沿着纤维的轴向位置的函数，其中轴向位置沿着工艺路径在远离拉制炉的方向上增加。曲线603为参考迹线，其示出了在没有缓慢冷却装置情况下的纤维的温度曲线。以606描绘的曲线系列为例示了纤维温度的迹线，所述纤维温度由位于拉制炉下游的缓慢冷却装置控制。将缓慢冷却装置保持在1200℃的固定温度下。不同的迹线对应缓慢冷却装置的入口与拉制炉之间的不同分离。分离在0mm至1030mm的范围内。迹线606例示了在加工系统中包含缓慢冷却装置延长了纤维暴露于高于1000℃的工艺温度的沿着纤维的长度。在不存在缓慢冷却装置的情况下，迹线603显示出纤维温度沿着纤维长度在短距离中降至低于1000℃。在存在缓慢冷却装置的情况下，纤维保持高于1000℃的长度大大延长。由于在加工期间纤维以预定速度传送，因此，沿着纤维的长度与纤维暴露于加工温度的时间相关，其足以引起纤维温度保持在高于1000℃的时间。包含缓慢冷却装置大大延长了冷却期间纤维温度保持高于1000℃的时间。
图13示出了对于42m/s和50m/s的拉制速度，缓慢冷却对二氧化硅纤维的假想温度的影响。用于图13的系统构造包含缓慢冷却装置，其操作性地连接于拉制炉而没有中间装置。纤维从拉制炉中的预制件中拉制出来并且以42m/s或50m/s的拉制速度直接传送到缓慢冷却装置并通过缓慢冷却装置。将缓慢冷却装置保持在1100℃的均匀温度下。缓慢冷却装置(“SCD”)的入口沿着工艺路径位于拉制炉的出口(基板)下游121cm处。相对于拉制炉基板的缓慢冷却装置的入口和出口位置示于图13。迹线612和614示出了拉制速度分别为42m/s和50m/s时，纤维温度随着距拉制炉基板距离的变化。纤维温度随着纤维通过缓慢冷却装置而降低，但是冷却速率显著小于在空气中的冷却速率。当纤维从缓慢冷却装置中出来时，纤维的冷却速率显著增加，并且纤维温度沿着加工路径在相应较短的距离内减小。迹线616和618示出了拉制速度分别为42m/s和50m/s时，纤维的假想温度随着距拉制炉基板距离的变化。在空气中直接冷却的二氧化硅纤维的假想温度为～1550℃。图13所示的结果表明纤维传送通过缓慢冷却装置使纤维的假想温度降低到～1500℃。
图14例示了假想温度(Tf)对二氧化硅纤维的瑞利散射损耗的模拟影响。瑞利散射是在所示波长范围内造成衰减的主要原因。曲线图示出了假想温度在900℃至1550℃范围内的二氧化硅纤维的瑞利散射损耗作为波长的函数。最上方的迹线显示了在不包含缓慢冷却装置的情况下，在标准空气冷却拉制工艺中制备的纤维的瑞利散射损耗。通过标准空气冷却拉制工艺制备的纤维的假想温度为～1550℃。其余的迹线按假想温度的降序排列，其中假想温度如图例所示降低。最下方的迹线对应于假想温度为900℃的纤维。这些迹线表明随着纤维的假想温度降低，瑞利散射损耗减少。在假想温度为900℃的纤维中观察到最低衰减，并且在假想温度为1550℃的纤维中观察到最高衰减。对于假想温度在900℃至1550℃之间的纤维，观察到中等水平的衰减。随着纤维假想温度降低，观察到衰减在整个指定波长范围内持续下降。
如上所述，通过延长纤维温度高于在冷却期间有利于玻璃结构松弛的温度所处的时间来降低纤维假想温度。这样的温度包括纤维的玻璃化转变区中的温度(例如以下范围的温度：从低于玻璃化转变温度～100℃至高于玻璃化转变温度且低于纤维的熔融温度的温度)。结合了重新加热平台的纤维加工系统构造允许纤维通过多个缓慢冷却装置，并且因此延长了纤维暴露于足够高的工艺温度以在冷却期间降低假想温度的时间。随着纤维每次通过缓慢冷却装置，纤维的假想温度可得到降低，并且假想温度的总体降低可通过结合在工艺路径中的缓慢冷却装置的数量来控制。如上所述，纤维温度在离开缓慢冷却装置时迅速减小。通过在工艺路径中的各缓慢冷却装置之间包含重新加热平台，可将纤维的温度升高到降低假想温度所需的温度之上并将其输送到缓慢冷却装置，其中可以保持这种温度的时间得到了相应的延长。
根据本说明书制备的二氧化硅纤维的假想温度可以小于1450℃、或小于1400℃、或小于1350℃、或小于1300℃、或小于1250℃、或小于1200℃、或小于1150℃、或小于1100℃。
根据本说明书制备的二氧化硅纤维在1550nm处的衰减可以小于0.18
dB/km、或小于0.17dB/km、或小于0.16dB/km、或小于0.15dB/km、或小于0.14dB/km、或小于0.13dB/km、或小于0.12dB/km。
在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1450℃并且在1550nm处的衰减小于0.18dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1400℃并且在1550nm处的衰减小于0.17dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1350℃并且在1550nm处的衰减小于0.16dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1300℃并且在1550nm处的衰减小于0.15dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1250℃并且在1550nm处的衰减小于0.14dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1250℃并且在1550nm处的衰减小于0.13dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1250℃并且在1550nm处的衰减小于0.12dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1250℃并且在1550nm处的衰减小于0.12dB/km。在一个实施方式中，纤维的假想温度小于1250℃并且在1550nm处的衰减小于0.10dB/km。
提供了图15所示的示例性系统以例示将第二缓慢冷却装置包含到纤维加工系统相对于具有单个缓慢冷却装置的系统的益处。图15示出了纤维加工系统700，其例示了工艺路径，所述工艺路径以下游方向包含拉制炉705、预制件710、缓慢冷却装置715、纤维转折装置735、重新加热平台730和缓慢冷却装置745。缓慢冷却装置715和745为上文结合图13所描述的类型。将缓慢冷却装置715保持在1100℃的均匀温度下。纤维离开缓慢冷却装置715后即被传送到纤维转折装置735并输送到重新加热平台730。在重新加热平台730中，将纤维加热到在缓慢冷却装置745中保持的均匀温度，然后传送到缓慢冷却装置745。考虑了用于缓慢冷却装置745的各种温度，并且确定了选定的均匀温度对纤维的假想温度和衰减的影响。
表1概括了针对图15所示的用于二氧化硅纤维的系统所建模的相关操作和性能参数。符号“Ex.”表示示例性试验。“SCD”是指缓慢冷却装置，并且Tf是指假想温度。“第一纤维转折装置”是指纤维转折装置735，并且“第二SCD”是指缓慢冷却装置745。表1列出了拉制速度、纤维转折装置735入口处的纤维温度、纤维转折装置735入口处的纤维假想温度、缓慢冷却装置745的均匀温度、纤维在缓慢冷却装置745中的停留时间、纤维正好从缓慢冷却装置745中出来时的假想温度、由缓慢冷却装置745提供的纤维的假想温度的降低、以及由于缓慢冷却装置745提供的假想温度降低导致的在1550nm处的衰减减少。重新加热平台730将纤维加热到高达缓慢冷却装置745的均匀温度，并且纤维以缓慢冷却装置745的均匀温度进入缓慢冷却装置745。在纤维工艺路径中包含第二缓慢冷却装置导致纤维的假想温度显著降低以及在1550nm处的衰减显著减少。
表1
在表1所示的示例性实施方式中，纤维正好进入纤维转折装置735时的纤维温度在800℃–1000℃的范围内。在其他实施方式中，正好进入纤维转折装置735时的纤维温度在1000℃–1100℃的范围内；或者在950℃–1100℃的范围内；或者在1000℃–1150℃的范围内；或者在950℃–1150℃的范围内。正好进入纤维转折装置735时的纤维温度可以通过改变缓慢冷却装置715的长度和/或温度控制，或者通过控制缓慢冷却装置715的出口与纤维转折装置735的入口之间的间距来控制。
表2呈现了扩展图15所示的系统以包含多个缓慢冷却装置的建模结果。将两个另外的工艺路径区段添加到图15所示的系统中。所述两个另外的工艺路径区段各自包含重新加热平台和缓慢冷却装置(类似于图15所示的重新加热平台730和缓慢冷却装置745，其中如图15所示将缓慢冷却装置放置在重新加热平台下游)。不同的工艺路径区段通过纤维转折装置(类似于图15所示的纤维转折装置735)分开以提供折叠的工艺路径(类似于图8所示的工艺路径)。表2所示的结果例示了当在工艺路径中包含另外的重新加热平台和缓慢冷却装置时，可实现纤维的假想温度和衰减的进一步降低。随着包含在工艺路径中的缓慢冷却装置和重新加热平台的数目增加，有望持续降低假想温度和衰减。通过纤维转折装置分离工艺路径区段能够构建具有大数目的重新加热平台和缓慢冷却装置的纤维工艺路径而无需将制造设施的垂直顶部空间增加到不切实际的水平。
表2
除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，如果方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序，或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，则都不旨在暗示该任意特定顺序。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以进行各种修改和变动而不偏离例示的实施方式的精神或范围。因为本领域技术人员可以结合例示的实施方式的精神和实质，对所公开的实施方式进行各种改良、组合、子项组合和变化，因此应认为本说明书包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

Claims (100)

1.一种用于加工光纤的系统，其包含：
拉制炉，所述拉制炉含有光纤预制件；
从所述光纤预制件中拉制出来的光纤，所述光纤沿着工艺路径从所述拉制炉中延伸出来；
第一重新加热平台，其沿着所述工艺路径与所述拉制炉操作性地连接，所述光纤以第一温度进入所述第一重新加热平台并且以第二温度离开所述第一重新加热平台，所述第二温度高于所述第一温度；和
第一缓慢冷却装置，其与所述第一重新加热平台操作性地连接，所述光纤以第三温度进入所述第一缓慢冷却装置并且以第四温度离开所述缓慢冷却装置，所述第四温度小于所述第三温度，所述第一缓慢冷却装置将所述光纤暴露于在1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少0.2秒。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一温度小于1500℃并且所述第二温度大于1000℃。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一温度小于1200℃。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一温度小于1000℃并且所述第二温度大于1000℃。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述第二温度大于1100℃。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中，所述第二温度比所述第一温度高至少50℃。
7.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中，所述第二温度比所述第一温度高至少100℃。
8.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中，所述第二温度比所述第一温度高至少300℃。
9.如权利要求1-8中任一项所述的系统，其中，所述第一缓慢冷却装置沿着所述工艺路径在所述第一重新加热平台的下游。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述第三温度小于所述第二温度。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述第一温度小于1500℃并且所述第四温度大于1000℃。
12.如权利要求1-11中任一项所述的系统，还包括第二重新加热平台，其与所述第一缓慢冷却装置操作性地连接，所述光纤以第五温度进入所述第二重新加热平台并且以第六温度离开所述第二重新加热平台，所述第六温度高于所述第五温度。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述第二重新加热装置沿着所述工艺路径在所述第一缓慢冷却装置的下游。
14.如权利要求1-13中任一项所述的系统，其中，所述第一缓慢冷却装置沿着所述工艺路径在所述第一重新加热平台的下游。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述第一温度小于1000℃，所述第二温度大于1000℃，并且所述第六温度大于1000℃。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述第五温度小于1000℃。
17.如权利要求1-16中任一项所述的系统，还包含第一纤维转折装置，其与所述第一重新加热平台操作性地连接，所述第一纤维转折装置将所述光纤从第一工艺路径区段重新引导到第二工艺路径区段。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述第一纤维转折装置沿着所述工艺路径在所述第一重新加热平台的上游。
19.如权利要求17所述的系统，其中，所述第一工艺路径区段与所述第二工艺路径区段不共线。
20.如权利要求19所述的系统，其中，所述第一工艺路径区段与所述第二工艺路径区段平行。
21.如权利要求17所述的系统，还包含第二缓慢冷却装置，其沿着所述工艺路径与所述第一纤维转折装置操作性地连接。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述第二缓慢冷却装置沿着所述工艺路径在所述第一纤维转折装置的下游。
23.如权利要求22所述的系统，其中，所述第二缓慢冷却装置沿着所述工艺路径在所述第一重新加热平台的下游。
24.如权利要求23所述的系统，其中，所述第一重新加热平台沿着所述工艺路径在所述第一纤维转折装置的下游。
25.如权利要求21所述的系统，还包含第二重新加热平台，其与所述第一纤维转折装置操作性地连接。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述第二重新加热平台沿着所述工艺路径在所述第一缓慢冷却装置的下游，所述第一缓慢冷却装置沿着所述工艺路径在所述第一重新加热平台的下游，并且所述第一重新加热平台沿着所述工艺路径在所述第一纤维转折装置的下游。
27.如权利要求26所述的系统，还包含第三缓慢冷却装置，其与所述第二重新加热平台操作性地连接。
28.如权利要求27所述的系统，其中，所述第三缓慢冷却装置沿着所述工艺路径在所述第二重新加热平台的下游。
29.如权利要求27所述的系统，还包含第二纤维转折装置，其与所述第一纤维转折装置操作性地连接并且位于所述第一纤维转折装置的下游。
30.如权利要求29所述的系统，其中，所述第二纤维转折装置将所述光纤从所述第二工艺路径区段重新引导到第三工艺路径区段。
31.如权利要求29所述的系统，其中，所述第二重新加热平台沿着所述工艺路径在所述第二纤维转折装置的下游，并且所述第三缓慢冷却装置沿着所述工艺路径在所述第二重新加热平台的下游。
32.如权利要求17所述的系统，其中，所述第一纤维转折装置包含流体轴承装置，所述流体轴承装置向所述光纤供应漂浮流体。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述漂浮流体是经过加热的。
34.如权利要求17所述的系统，其中，所述第一纤维转折装置包含在所述第一重新加热平台中。
35.如权利要求34所述的系统，其中，所述第一纤维转折装置包含流体轴承装置。
36.如权利要求1-35中任一项所述的系统，其中，所述光纤包含二氧化硅或掺杂的二氧化硅。
37.如权利要求1-36中任一项所述的系统，其中，所述第一缓慢冷却装置包含加热炉。
38.如权利要求37所述的系统，其中，所述加热炉包含两个或更多个区，所述区的温度不同。
39.如权利要求1-38中任一项所述的系统，其中，所述第一缓慢冷却装置包含所述纤维通过的气体环境，所述气体环境的压力小于1atm。
40.如权利要求39所述的系统，其中所述气体环境的压力小于0.7atm。
41.一种光纤，其由如权利要求1-40中任一项所述的系统生产。
42.一种加工光纤的方法，其包括：
从预制件中拉制出光纤；
沿着工艺路径传送所述光纤；
将所述光纤沿着所述工艺路径从第一温度加热到第二温度；和
将所述光纤沿着所述工艺路径从所述第二温度冷却到第三温度，所述冷却包括将所述光纤暴露于1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少0.2秒。
43.如权利要求42所述的方法，其中，所述第一温度小于1500℃。
44.如权利要求43所述的方法，其中，所述第一温度小于1000℃。
45.如权利要求42-44中任一项所述的方法，其中，所述第二温度大于1000℃。
46.如权利要求42-44中任一项所述的方法，其中，所述第二温度大于1100℃。
47.如权利要求42-44中任一项所述的方法，其中，所述第二温度大于1200℃。
48.如权利要求42-44中任一项所述的方法，其中，所述第二温度大于1300℃。
49.如权利要求42-48中任一项所述的方法，其中，所述第三温度小于1000℃。
50.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少0.3秒。
51.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少1.0秒。
52.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少5.0秒。
53.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1500℃范围内的工艺温度至少0.2秒。
54.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1500℃范围内的工艺温度至少1.0秒。
55.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1500℃范围内的工艺温度至少5.0秒。
56.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1300℃范围内的工艺温度至少0.2秒。
57.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1300℃范围内的工艺温度至少1.0秒。
58.如权利要求42-49中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1300℃范围内的工艺温度至少5.0秒。
59.如权利要求42-58中任一项所述的方法，其中，所述第二温度小于1500℃。
60.如权利要求42-58中任一项所述的方法，其中，所述第二温度比所述第一温度高至少50℃。
61.如权利要求42-58中任一项所述的方法，其中，所述第二温度比所述第一温度高至少100℃。
62.如权利要求42-58中任一项所述的方法，其中，所述第二温度比所述第一温度高至少300℃。
63.如权利要求42-62中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括使所述光纤通过加热炉。
64.如权利要求63所述的方法，其中，所述加热炉包含两个或更多个区，所述区的温度不同。
65.如权利要求42-64中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括使所述光纤通过气体环境，所述气体环境的压力小于1atm。
66.如权利要求65所述的方法，其中所述气体环境的压力小于0.7atm。
67.一种光纤，其通过如权利要求42-66中任一项所述的方法生产。
68.如权利要求42-66中任一项所述的方法，还包括将所述光纤从第一工艺路径区段重新引导到第二工艺路径区段。
69.如权利要求68所述的方法，其中，所述第一工艺路径区段与所述第二工艺路径区段不共线。
70.如权利要求69所述的方法，其中，所述第一工艺路径区段与所述第二工艺路径区段平行。
71.如权利要求42-66和68-70中任一项所述的方法，还包括将所述光纤从所述第三温度加热到第四温度。
72.如权利要求71所述的方法，其中所述第三温度小于1000℃。
73.如权利要求71所述的方法，其中所述第四温度大于1000℃。
74.如权利要求71-73中任一项所述的方法，其中，所述第四温度比所述第三温度高至少50℃。
75.如权利要求71-73中任一项所述的方法，其中，所述第四温度比所述第三温度高至少200℃。
76.如权利要求71-75中任一项所述的方法，还包括将所述光纤从所述第四温度冷却到第五温度。
77.如权利要求76所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少0.2秒。
78.如权利要求76所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少1.0秒。
79.如权利要求76所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1700℃范围内的工艺温度至少3.0秒。
80.如权利要求76-79中任一项所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1500℃范围内的工艺温度至少0.2秒。
81.如权利要求76-79中任一项所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1500℃范围内的工艺温度至少1.0秒。
82.如权利要求76-79中任一项所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1500℃范围内的工艺温度至少3.0秒。
83.如权利要求76-82中任一项所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1300℃范围内的工艺温度至少0.2秒。
84.如权利要求76-82中任一项所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1300℃范围内的工艺温度至少1.0秒。
85.如权利要求76-82中任一项所述的方法，其中，从所述第四温度到所述第五温度的所述冷却包括将所述光纤暴露于在1000℃至1300℃范围内的工艺温度至少3.0秒。
86.如权利要求71-85中任一项所述的方法，其中，所述第四温度小于1500℃。
87.如权利要求42-86中任一项所述的方法，其中，所述光纤包含二氧化硅或掺杂的二氧化硅。
88.如权利要求42-87中任一项所述的方法，其中，所述光纤沿着所述工艺路径以至少35m/秒的速度传送。
89.如权利要求42-87中任一项所述的方法，其中，所述光纤沿着所述工艺路径以至少40m/秒的速度传送。
90.如权利要求42-87中任一项所述的方法，其中，所述光纤沿着所述工艺路径以至少45m/秒的速度传送。
91.如权利要求42-87中任一项所述的方法，其中，所述光纤沿着所述工艺路径以至少50m/秒的速度传送。
92.一种加工光纤的方法，其包括：
形成光纤，所述光纤包含二氧化硅或掺杂的二氧化硅；
冷却所述光纤；以及
加热所述冷却的光纤；
其中，将所述纤维暴露于1000℃至1700℃范围内的温度的时间为至少0.2秒。
93.如权利要求92所述的方法，其中，所述时间为至少0.3秒。
94.如权利要求92所述的方法，其中，所述时间为至少0.4秒。
95.如权利要求92所述的方法，其中，所述时间为至少0.5秒。
96.如权利要求92所述的方法，其中，所述时间为至少1.0秒。
97.如权利要求92所述的方法，其中，所述时间为至少2.0秒。
98.如权利要求92所述的方法，其中，所述时间为至少5.0秒。
99.如权利要求92所述的方法，其中，所述时间为至少7.0秒。
100.一种加工光纤的方法，其包括：
沿着第一路径提供纤维；
沿着所述第一路径在第一处理区域中冷却所述纤维，所述纤维以第一平均温度进入所述第一处理区域并且以第二平均温度离开所述第一处理区域，所述第二平均温度在900℃至1400℃的范围内，从所述第一平均温度到所述第二平均温度的所述冷却以第一冷却速率发生；
沿着所述第一路径在第二处理区域中冷却所述纤维，所述纤维以第三平均温度进入所述第二处理区域并且以第四平均温度离开所述第二处理区域，所述第四平均温度在800℃至1200℃的范围内，从所述第三平均温度到所述第四平均温度的所述冷却以第二冷却速率发生，所述第二冷却速率与所述第一冷却速率不同；以及
将所述纤维从所述第一路径重新引导到第二路径，所述第二路径与所述第一路径不共线，沿着所述第二路径在第三处理区域中加热所述纤维，所述纤维以第五平均温度进入所述第三处理区域并且以第六平均温度离开所述第三处理区域，所述第五平均温度在23℃至500℃的范围内，并且所述第六平均温度在600℃至1500℃的范围内；以及
沿着所述第二路径在第四处理区域中冷却所述纤维，所述纤维以第七平均温度进入所述第四处理区域并且以第八平均温度离开所述第四处理区域，所述第七平均温度在600℃至1500℃的范围内，并且所述第八平均温度在1000℃至1500℃的范围内。
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