CN117720267A - 形成基于坯棒的玻璃光纤预制件的基于真空的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及形成基于坯棒的玻璃光纤预制件的基于真空的方法。形成光纤预制件的基于真空的方法包括向预制件组合件施加真空。预制件组合件具有至少一个玻璃包覆段材，其具有一个或多个轴向通孔，一个或多个坯棒分别位于所述一个或多个轴向通孔中。所述至少一个玻璃包覆段材的相对端部被盖住以限定基本密封的内室。向基本密封的内室施加真空以限定真空保持的预制件组合件。方法还包括将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。通过拉制基于坯棒的玻璃预制件形成光纤。用于对真空保持的预制件进行固结的同一个炉可以用于拉制光纤。

Description

形成基于坯棒的玻璃光纤预制件的基于真空的方法
本申请要求2019年2月28日提交的美国临时申请系列第62/811,842号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本公开内容涉及光纤，具体来说，涉及形成基于坯棒的光纤预制件的基于真空的方法以及采用基于坯棒的光纤预制件形成光纤的方法。
背景技术
对于长途通讯以及用于数据中心和高性能计算机的短距离光纤互联，都考虑用于空间多路复用的多纤芯光纤技术。多线性光纤的连接要求单根光纤的非常精确的定位，容差通常是零点几微米。这个关键要求决定了形成光纤预制件的材料与工艺选择。
可以由玻璃预制件制造单纤芯和多纤芯光纤，所述玻璃预制件的制造采用的是本领域称作全玻璃的工艺。全玻璃工艺利用块体包覆玻璃，所述块体包覆玻璃具有一个或多个精确形成的轴向孔，所述轴向孔尺寸调节成容纳相应的一个或多个坯棒，其限定了预制件的纤芯并且因此限定了由玻璃预制件形成的光纤。
全玻璃工艺相比于基于沉积的工艺(例如，外部气相沉积(OVD)工艺，其涉及烟炱成层、烟炱压制和烟炱钻孔、烧结以及固结从而将烟炱转化为玻璃)是优选的。对包覆玻璃的外表面进行精确研磨至选定直径和对包覆玻璃进行精确钻孔的能力提供了当形成玻璃预制件时各种间距、形状以及所述一个或多个轴向孔的排布的精确度和灵活性这两者。
不幸的是，全玻璃工艺较为昂贵且耗时。精确孔钻取耗时，需要形成所述一个或多个坯棒来限定选择的折射率分布然后加到包覆玻璃，并且整个结构需要在炉中固结来形成固体玻璃预制件。为了制造足够长的玻璃预制件，可能需要将分隔的玻璃包覆段材轴向结合起来，这涉及轴向孔的精密对齐。固结过程通常需要特殊的支撑固定装置将玻璃包覆段材和坯棒固定在固结炉中，然后从炉中取出所得到的固体玻璃预制件，将其从支撑固定装置卸下然后以可操作性的方式将其支撑在拉制系统的拉制炉来制造光纤。
发明内容
本文公开方法的方面涉及形成基于坯棒的玻璃预制件以及采用基于坯棒的玻璃预制件来拉制光纤。方法可以用于形成基于单纤芯坯棒的玻璃预制件或者基于多纤芯坯棒的玻璃预制件。方法采用一个或多个玻璃包覆段材，每个具有形成在其中的一个或多个精确轴向孔以及具有被周界唇缘限定的凹陷的顶端。当使用多个玻璃包覆段材时，将段材堆叠在一起从而将轴向孔对齐。然后可以将一个坯棒或者多个坯棒加到所述一个或多个轴向孔从而限定坯棒-包覆组合件。
顶盖和底盖分别加到坯棒-包覆组合件的顶部和底部来限定预制件组合件。顶盖封闭了玻璃-包覆段材的顶部处的凹陷。底盖可以具有其自身抬高的唇缘和凹陷，当底盖与坯棒-包覆组合件的底端接合时，所述凹陷变成封闭状。封闭的凹陷以及通过轴向孔内的坯棒形成的间隙限定了基本上密封的内室。可以通过将选定的清洁气体(例如，氯气)抽吸通过底盖中的导向内室的小通道来对预制件组合件进行干燥和纯化。通过顶盖施加真空来产生内室与周围环境之间的压差。压差将预制件组合件的组分保持在一起。这在本文中被称作真空保持的预制件组合件。真空保持的预制件组合件构成了采用本文公开的方法形成的预制件组合件产品。
真空保持的预制件组合件通过炉中略高于玻璃软化温度的加热进行固结，从而玻璃包覆段材、坯棒以及顶盖和底盖(它们全都由玻璃制造)相互密封。此外，玻璃流动去除了内室。结果是固体玻璃预制件，其准备好进行拉制，特别是如果用于固结的炉是用于对光纤进行拉制的拉制炉的话。基于坯棒的预制件构成了采用本文公开的方法形成的预制件产品。
本公开内容的实施方式是形成基于坯棒的预制件的方法，其包括：向预制件组合件施加真空，所述预制件组合件包含至少一个玻璃包覆段材，其具有一个或多个轴向孔以及顶端和底端，一个或多个坯棒分别位于所述一个或多个轴向孔中盖住顶端和底端从而限定了基本密封的内室；以及将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
本公开内容的另一个实施方式是形成基于坯棒的玻璃预制件的方法，其包括：在多个玻璃包覆段材的每一个中形成一个或多个轴向孔，所述多个玻璃包覆段材分别具有主体、顶端、底端和周界，每个顶端具有围绕周界且限定了顶部凹陷的唇缘，以及其中，每个轴向孔被主体的圆柱体内表面限定；将所述多个玻璃包覆段材堆叠在一起从而使得每个玻璃包覆段材中的轴向孔轴向对齐，堆叠的多个玻璃包覆段材具有整体堆叠长度LS，最上方玻璃包覆段材和最下方玻璃包覆段材；将一个或多个玻璃坯棒插入到所述多个玻璃包覆段材的相应的一个或多个对齐的轴向孔中，使得在每个玻璃坯棒与放置玻璃坯棒的轴向孔的圆柱体内表面之间存在间隙；使得玻璃顶盖与最上方玻璃包覆段材的顶端接合以及使得玻璃底盖与最下方玻璃包覆段材的底端接合从而限定了预制件组合件，所述预制件组合件具有包含所述顶部凹陷和间隙的基本密封的内室；通过玻璃顶盖向基本密封的内室施加真空从而产生相对于周围环境的压差，所述压差将预制件组合件保持在一起限定了真空保持的预制件组合件；以及将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件组合件进行固结以形成玻璃预制件。
本公开内容的另一个实施方式是形成基于坯棒的玻璃预制件组合件的方法，其包括：在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；将一个或多个坯棒加到相应的一个或多个轴向孔使得每个轴向孔包含一个坯棒；盖住顶端和底端以形成具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室通过轴向孔经气动连接了顶端和底端；以及向基本密封的内室施加真空从而产生基本密封的内室与周围环境之间的压差来形成真空保持的预制件组合件。
本公开内容的另一个实施方式是形成基于坯棒的玻璃预制件组合件的方法，所述基于坯棒的玻璃预制件组合件用于形成多纤芯光纤，该方法包括：堆叠多个玻璃坯棒段材(每一个具有多个轴向孔)使得轴向孔对齐，相邻的玻璃坯棒段材与抬高的唇缘接合形成内腔，以及其中，存在最上方和最下方的玻璃坯棒段材；将坯棒加到每一个对齐的轴向孔从而限定了轴向孔内的间隙，其提供了内腔之间的气动连通；盖住最上方和最下方玻璃坯棒段材以限定具有基本密封内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述内腔和间隙；以及向基本密封的内腔施加真空以形成真空保持的预制件组合件。
本公开内容的另一个实施方式是通过如下工艺形成的基于坯棒的预制件产品，该工艺包括：向预制件组合件施加真空，所述预制件组合件包含至少一个玻璃包覆段材，其具有一个或多个轴向孔以及顶端和底端，一个或多个坯棒分别位于所述一个或多个轴向孔中，顶盖位于顶端以及底盖位于底端；以及将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
本公开内容的另一个实施方式是通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件产品，该工艺包括：在多个玻璃包覆段材的每一个中形成一个或多个轴向孔，所述多个玻璃包覆段材分别具有主体、顶端、底端和周界，每个顶端具有围绕周界且限定了顶部凹陷的唇缘，以及其中，每个轴向孔被主体的圆柱体内表面限定；将所述多个玻璃包覆段材堆叠在一起从而使得每个玻璃包覆段材中的轴向孔轴向对齐，堆叠的多个玻璃包覆段材具有整体堆叠长度LS，最上方玻璃包覆段材和最下方玻璃包覆段材；将一个或多个玻璃坯棒插入到所述多个玻璃包覆段材的相应的一个或多个对齐的轴向孔中，使得在每个玻璃坯棒与放置玻璃坯棒的轴向孔的圆柱体内表面之间存在间隙；使得玻璃顶盖与最上方玻璃包覆段材的顶端接合以及使得玻璃底盖与最下方玻璃包覆段材的底端接合从而限定了预制件组合件，所述预制件组合件具有包含所述顶部凹陷和间隙的基本密封的内室；通过玻璃顶盖向基本密封的内室施加真空从而产生相对于周围环境的压差，所述压差将预制件组合件保持在一起限定了真空保持的预制件组合件；以及将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件组合件进行固结以形成玻璃预制件。
本公开内容的另一个实施方式是通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件组合件产品，该工艺包括：在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；将一个或多个坯棒加到相应的一个或多个轴向孔使得每个轴向孔包含一个坯棒；盖住顶端和底端以形成具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室通过轴向孔经气动连接了顶端和底端；以及向基本密封的内室施加真空从而产生基本密封的内室与周围环境之间的压差来形成真空保持的预制件组合件。
本公开内容的另一个实施方式是通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件组合件产品，所述基于坯棒的玻璃预制件组合件产品用于形成多纤芯光纤，该工艺包括：堆叠多个玻璃坯棒段材(每一个具有多个轴向孔)使得轴向孔对齐，相邻的玻璃坯棒段材与抬高的唇缘接合形成内腔，以及其中，存在最上方和最下方的玻璃坯棒段材；将坯棒加到对齐的轴向孔从而限定了轴向孔内的间隙，其提供了内腔之间的气动连通；盖住最上方和最下方玻璃坯棒段材以限定具有基本密封内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述内腔和间隙；以及向基本密封的内腔施加真空以形成真空保持的预制件组合件。
本文公开的方法提供了牢靠且成本有效的工艺来制造精密的单纤芯或多纤芯预制件。孔钻取提供了精密度和牢靠性。轴向对齐和堆叠的玻璃包覆段材的密封实现了使用短且本体精密钻孔的玻璃包覆段材。使用基本密封的内室和施加真空产生真空保持的预制件组合件避免了在预制件组合件固结的时候其对于特殊的固定装置的需求。在所有方向上同时实现了真空保持的预制件组合件的各种玻璃组件的密封而不是需要先在一个方向上(例如，垂直)进行然后再在另一个方向(例如，水平)进行。使用略高于玻璃软化点(因而明显低于玻璃熔点)的温度实现了各个组件的表面具有精细研磨精整而不是抛光精整，但是当然也可以使用抛光精整。
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技术人员而言是显而易见的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。要理解的是，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。
附图说明
所附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。附图显示了一个或多个实施方式，并与详细描述一起用来解释各种实施方式的原理和操作。因此，结合附图，通过以下详细描述会更好地理解本公开内容，其中：
图1A是示例性玻璃包覆段材的放大图，显示具有8个轴向坯棒孔的例子。
图1B是图1A的玻璃包覆段材的x-z横截面图。
图1C是图1A和1B的玻璃包覆段材的俯视图。
图2A与图1A相似，是坯棒-包覆组合件的分解图，其显示将8个坯棒插入到玻璃包覆段材的对应的轴向坯棒孔中。
图2B与图2A相似，显示位于对应的8个轴向坯棒孔中的8个坯棒，限定了坯棒-包覆组合件。
图2C是图2B的坯棒-包覆组合件的x-z横截面图。
图2D是图2B和2C的坯棒-包覆组合件的俯视图。
图2E与图2D相似，但是显示的是其中的轴向孔和坯棒不具有相同的相应的轴向孔直径和坯棒直径的实施方式。
图3A是示例性坯棒-包覆组合件的俯视图，其具有圆形横截面的单个轴向坯棒孔，其支撑了具有圆形横截面的单个坯棒。
图3B是示例性坯棒-包覆组合件的俯视图，其具有椭圆形横截面的单个轴向坯棒孔，其支撑了具有椭圆形横截面的单个坯棒。
图3C是示例性坯棒-包覆组合件的俯视图，其具有椭圆形横截面的单个偏轴坯棒孔，其支撑了具有椭圆形横截面的单个坯棒。
图4A是预制件组合件的部分分解图，显示了：玻璃包覆段材，加到玻璃包覆段材的轴向坯棒孔的坯棒(从而形成了坯棒-包覆组合件)，锥形底端盖，以及具有通孔的平坦端盖。
图4B与图4A相似，显示了这样的例子，其中，预制件组合件采用轴向坯棒孔对齐的2个轴向排布的玻璃包覆段材，以及其中，坯棒尺寸调节成延伸穿过这两个玻璃包覆段材的相应的对齐的轴向坯棒孔。
图5A是通过以可运行的方式将预制件组合件附连到真空系统的示例性预制件系统的俯视放大图，所述真空系统在产生将玻璃包覆段材与预制件组合件的端盖保持在一起的真空的同时以机械方式支撑预制件组合件。
图5B是预制件组合件的顶部区段的特写仰视放大和部分分解图，显示顶端盖是如何与最上方玻璃包覆段材的顶端接合的。
图5C是图5A的预制件组合件的顶部区段的横截面图，显示通过玻璃包覆段材的凹陷部分限定的内腔，并且还显示了轴向坯棒孔与位于相应的坯棒孔中得到坯棒外表面之间的空间，其中，腔和空间提供了真空的气动连通从而产生了将预制件组合件保持在一起的相对于周围环境的压差。
图5D和5E是由两个玻璃包覆段材构成的示例性预制件组合件的完整横截面图，并且显示通过玻璃包覆段材的两个凹陷限定的内腔的例子，通过坯棒和轴向孔限定的间隙，以及端盖的凹陷，图5E的例子显示的是更长的坯棒。
图5F与图5C相似，显示了预制件组合件的示例性构造，其中，坯棒与顶盖的底表面接触。
图5G与图5C和5F相似，显示的是顶盖的底部是平坦的例子，从而通过最上方包覆段材的凹陷限定了顶部内室。
图5H与图5E相似，显示的是这样的例子，其中，玻璃包覆段材包括仅用于支撑真空而没有支撑坯棒的轴向真空孔。
图6A与图5A相似，显示了位于引发固结过程的炉的内部的预制件组合件的底端部分。
图6B显示当通过炉加热预制件组合件，以及将预制件组合件持续向下移动进入到炉内部(如黑色箭头所示)时，随着固结工艺从底部朝向顶部移动以及从预制件组合件的外侧向内移动(如白色箭头所示)的部分固结的玻璃预制件。
图6C与图6B相似，显示的是在完成固结过程之后，位于炉内部的最终的玻璃预制件。
图7是用于将图6C的玻璃预制件拉制成光纤的示例性拉制系统的示意图。
一些附图包括带有成角度的交叉线(cross-hatching)的横截面图，这在本公开内容中表示玻璃材料。
具体实施方式
下面详细描述本公开内容的各种实施方式，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或类似的附图标记和符号来表示相同或类似的部分。附图不一定成比例，并且本领域技术人员会理解对附图做出简化以显示本发明的关键方面。
如下所附的权利要求书结合在该具体实施方式中并构成其部分。
出于参考的缘故在某些附图中显示笛卡尔坐标，它们并不旨在限制方向或朝向。“垂直”方向沿着z轴并且还沿着重力方向，假定其运行在-z方向上。
如本文所用，表述“包括”包含了术语“由…构成”的特殊情况，从而例如，表述“A包括B和C”要理解为包含了“A由B和C构成”的情况。
相对术语，例如顶部、底部、侧部、水平、垂直等的使用是出于方便和便于解释考虑，并且并不旨在对方向或取向进行限制，例外情况是“垂直”，其涉及重力方向的特殊用途是基于上下文所能够理解的。
符号“μm”指的是微米(micron)或微米(micrometer)，即10-6米，而符号“nm”指的是纳米，即10-9米。
如本文所用术语，术语“固结”表示选取由不相互粘结的不同玻璃组件制造的组合件，以及将组合件加热到略高于玻璃组件的软化点，从而玻璃组件可以流动并且相互粘结或密封从而形成维持了玻璃组件的大致整体构造的单体式玻璃组件，即，玻璃组件它们的基本形状没有发生明显改变。
术语“轴向孔”表示相对于轴向方向平行的孔，即，平行于中心轴或者中心线。
如本文所用，术语“圆柱体”表示通过如下方式形成的三维形状，选取二维形状并将其沿着垂直于该二维形状的平面的第三个维度投射。因此，如本文所用的术语圆柱体可以具有除了圆形之外的横截面形状。
玻璃包覆段材
图1A是示例性玻璃包覆段材10的放大图。图1B是图1A的玻璃包覆段材10的x-z横截面图，而图1C是图1A和1B的玻璃包覆段材的俯视图。
玻璃包覆段材10通过由玻璃材料(其在一个例子中包含二氧化硅，例如纯二氧化硅或者掺杂的二氧化硅)制造的圆柱体玻璃体11限定。玻璃包覆段材10具有：中心轴或者中心线AC，顶端13处的顶表面12，底端15处的底表面14，以及限定了周界18的外表面16。玻璃包覆段材10具有直径DS和高度HS。在例子中，直径DS可以是50mm至150mm，而高度HS可以是50mm至200mm。在本文考虑的一个例子中，直径DS约为70mm，而高度HS约为110mm。玻璃包覆段材10可以有效地采用与本文所述方法的原理和限制相一致的其他直径DS和高度HS，这对于本领域技术人员而言将会是显而易见的。外表面16可以在研磨之后进行抛光以获得精确的直径DS。也可以对玻璃包覆段材10的平坦的顶表面和底表面12和14进行抛光。在例子中，进行抛光从而在平坦表面上获得约2微米的平坦度。
玻璃包覆段材10包括在顶端13处的抬高的唇缘20。抬高的唇缘20绕着周界18。因此，抬高的唇缘20也可以被称作抬高的外唇缘或者周界唇缘。图1B包括显示了抬高的唇缘20的横截面图的特写插图。抬高的唇缘20具有平行于顶表面12的平坦表面。在例子中，抬高的唇缘20经过精细研磨或抛光。
抬高的唇缘20包括内壁22。内壁22和顶表面12限定了顶端13处的凹陷24。抬高的唇缘20具有宽度WL和高度HL。在例子中，宽度WL的范围是2.5mm至10mm(例如，5mm)，而高度HL的范围可以是0.25mm至1mm(例如，0.5mm)。下文更详细地对抬高的唇缘20和凹陷24的目的进行讨论。
考虑玻璃包覆段材10具有：70mm的直径DS，100mm的高度DH，以及宽度WL为5mm且高度HL为0.5mm的抬高的唇缘。实心玻璃包覆段材(即在没有凹陷24或轴向孔的情况下，如下文所述)的体积VS是VS＝π[DS/2]2(HS)＝π[35mm]2(100mm)≈3.8x105 mm3。凹陷24的体积VR是VR＝π[{DS–2(WL)}/2]2(HL)＝1.4x 103mm3。凹陷24相比于实心玻璃包覆段材10的总体积的相对尺寸(体积)是VR/VS≈0.004，或者约0.4％。
玻璃包覆段材10包括直径为DH的一个或多个贯穿轴向孔40。图1A至1C的示例性玻璃包覆显示8个轴向孔40。每个轴向孔40是圆柱体的并且由玻璃体11的开放顶端42、开放底端44和圆柱体内表面46所限定。如所示的示例性轴向孔40具有圆形横截面形状，并且例如具有相同的直径DH。在其他实施方式中，轴向孔40可以具有不同尺寸(直径)和不同横截面形状。可以通过精密钻孔(例如，通过钻石磨料纤芯钻孔和/或超声辅助纤芯钻孔)来形成所述一个或多个轴向孔40。
考虑当形成光纤的拉制过程期间的减速比效应(reduction ratio effect)，使用较大直径的玻璃包覆段材10允许对于轴向孔的定位没有那么严格的绝对容差。在例子中，相对于玻璃包覆段材的直径DS，轴向孔40的中心-中心位置的相对容差约为0.2％。例如，对于玻璃包覆段材直径DS＝125mm的情况，这转化为0.25mm的容差，这对应于125μm光纤中个体纤芯的位置0.25微米的容差。采用本领域已知的钻孔技术对轴向孔40进行精密钻孔可以符合这个示例性精度目标。
坯棒-包覆组合件
图2A与图1A相似并且是分解图，其显示玻璃包覆段材10以及8个坯棒50，其以在形成坯棒-包覆组合件120的过程中可运行的方式相对于8个轴向孔40布置。图2B显示示例性组合的坯棒-包覆组合件120。图2C是x-z横截面图，而图2D是示例性坯棒-包覆组合件120的俯视图。
图2A包括显示了示例性坯棒50的特写插图。每个坯棒50具有玻璃体51，其限定了顶端52、底端54以及坯棒的外表面56。坯棒50具有轴向长度LC。玻璃体51可以包括纤芯区段51c和紧靠围绕纤芯区段的内包覆区段51i。内包覆区段51i可以具有不同折射率的一个或多个内包覆部分。玻璃体也可以仅由纤芯区段51c构成。在例子中，包覆区段51i可以包括一个或多个未掺杂或者负掺杂的内包覆区段。总的来说，坯棒50可以具有能够采用本领域已知的技术制得并且按需实现所得到的光纤所需要的性质的任何折射率分布。
坯棒50具有直径DC，其略小于对应的轴向孔40的直径DH，从而坯棒50可以装入轴向孔中。在例子中，在坯棒50的外表面56与轴向孔的内表面46之间存在间隙G，其中，间隙具有间隙尺寸δG(进一步参见图5C的特写插图)。在一个例子中，间隙G尺寸调节至使得坯棒50恰好装入轴向孔40中，例如，装配是紧的，但是不是过盈装配(interference fit)。例如，轴向孔直径DH可以是10mm以及坯棒直径DC可以是9.98mm，从而间隙尺寸δG＝(DH–DC)/2＝0.01mm或者10微米。另一方面，间隙尺寸δG可以较大，因为在下文所述的固结过程中，玻璃包覆段材10的内部中的较大空间会发生坍塌。在例子中，间隙尺寸δG优选约为0.1mm或更小(例如，0<δG≤0.1mm)，从而使得在固结过程期间，玻璃预制件段材10的玻璃体11没有明显变形。
如下文更详细所述，间隙限定了支撑当抽吸真空时支持气体流动的环状导管。每个轴向孔40具有体积VH＝π[DH/2]2(HS)。对于DH＝10mm和HS＝100mm，VH≈7850mm3。相反地，通过VC＝π[DC/2]2(HS)得到坯棒50的体积VC，对于DC＝9.98mm的情况，得到VC＝7818mm3。间隙体积VG＝VH–VC，这在上文例子中是32mm3，这约为轴向孔体积的0.4％。如上文所述，也可以使用更大的间隙尺寸δG和由此更大的间隙体积VG。
图2E与图2D相似并且显示这样的例子，其中，轴向孔40不具有完全相同的直径DH，并且类似地，坯棒50不具有完全相同的坯棒直径DC。在图2C所示的例子中，当坯棒-包覆组合件120为垂直位置时，底盖90可以用于支撑轴向孔40中坯棒50。下文对底盖90的示例性构造进行更详细描述。
图3A至3C是类似于图2D的俯视图，但是显示的例子中，玻璃包覆段材具有容纳单个坯棒50的单个轴向孔40。图3A显示轴向孔40具有圆状横截面形状并且与玻璃包覆段材10的中心线AC共轴的例子。图3B与图3A相似，不同之处在于，轴向孔40以及对应的坯棒50具有椭圆形横截面形状。图3C与图3B相似，并且显示单个轴向孔40和对应的单个坯棒50偏离轴的例子。
预制件组合件
图4A是采用图2B的坯棒-包覆组合件120形成的示例性预制件组合件150的部分分解图。预制件组合件150包括顶盖70，其与玻璃包覆段材10的顶端13处的抬高的唇缘20接合。预制件组合件150还包括上文所述的与玻璃包覆段材10的底端15接合的底盖90。顶盖和底盖70与90都包含玻璃，例如与玻璃包覆段材10相同的玻璃。
在例子中，顶盖70具有：主体71，中心轴AT，顶端72，以及底端75处的底表面74。顶盖70还包括轴向通孔78，其在顶端72和底端74是开放的。在例子中，轴向孔70与中心轴AT共轴。
图4B与图4A类似并且显示这样的例子，其中，预制件组合件150采用两个轴向排布的玻璃包覆段材10，这两个不同的玻璃包覆段材的轴向坯棒孔40是轴向对齐的。在这个例子中，坯棒50具有坯棒长度LC，使得坯棒延伸通过这两个堆叠且对齐的玻璃包覆段材10的相应的对齐的轴向坯棒孔40(其统称为具有轴向长度LS)。因此，在这个例子中，这两个坯棒-包覆组合件120共享了同一个坯棒50，其在例子中具有坯棒长度LC，所述坯棒长度LC基本等于预制件组合件150的堆叠的玻璃包覆段材10的轴向长度LS。因此，在一些实施方式中，坯棒长度LC大于单个玻璃包覆段材10的高度HS。在其他例子中，可以组合超过两个玻璃包覆段材10，采用合适长度的坯棒50来形成预制件组合件150。当预制件组合件150包括堆叠的玻璃包覆段材10时，存在接收顶盖70最上方玻璃包覆段材和接收底盖90的最下方玻璃包覆段材。
参见图4A和4B，在例子中，底盖90由玻璃(例如，与玻璃包覆10相同的玻璃)制造，并且具有锥形形状从而对于用于拉制光纤的预制件的最终形状是有利的。底盖90包括：顶端93处的顶表面92，外表面96的锥形部分95，以及底端94。盖子90具有顶端93处的周界98。在例子中，顶端93可以由平坦表面92构成。在所示的例子中，顶端93包括在周界98处的顶端93的抬高的唇缘100。抬高的唇缘具有平坦的抛光表面并且限定了内壁102。内壁102和顶表面92限定了凹陷104。在例子中，抬高的唇缘100任选地包括使得凹陷104连接到外表面96的小通道101。下文对任选的通道101的目的进行讨论。在例子中，在组装之前，通过例如酸洗和DI水冲洗，对预制件组合件150的各个玻璃部件进行清洁。
预制件系统
图5A是采用预制件组合件150形成的示例性预制件系统200的俯视放大图。采用4个坯棒-包覆组合件120和合适长度的坯棒50(例如，坯棒50的长度LC近似为这四个坯棒-包覆组合件120结合在一起的长度LS)形成如图5A所示的示例性预制件组合件150。预制件系统200包括真空系统210。真空系统210以气动方式通过真空导管216在顶盖70处连接到预制件组合件150。显示预制件系统200处于周围空气环境230A中。预制件组合件150显示为具有顶端部分152、中心部分153和底端部分154。预制件系统200用于进行如本文所公开的形成基于坯棒的玻璃预制件的基于真空的方法。要注意的是，示例性预制件系统200包括最靠近真空系统的顶端部分152和相对端的底端部分154。
图5B是预制件组合件150的顶端部分152的放大的仰视特写且部分分解图，显示了顶盖70是如何与最上方坯棒-包覆组合件120的玻璃包覆段材10的顶端13的唇缘20接合的。图5C是预制件组合件150的顶部区段以及以可运行方式布置在其上的顶盖70的放大横截面图。在例子中，采用紧固元件220将真空导管216与顶盖70的顶端72附连，从而使得真空导管与顶盖的轴向孔78气动连通。在例子中，顶盖70和真空导管216这两者都包含玻璃，以及紧固元件220包含玻璃焊料。在例子中，真空导管216构造成对预制件组合件150进行机械支撑的同时允许预制件组合件150在z方向上是可移动的，如下文所述。
在如图5B最佳所示的例子中，顶盖70可以在底端75的周界处包括唇缘80。唇缘80限定了内壁82，其与底表面74一起限定了凹陷84。在例子中，顶盖70的唇缘80与预制件组合件150的最上方坯棒-包覆组合件120的玻璃包覆段材10的唇缘20接合。当抽吸真空时，这些平坦的精细研磨表面变得几乎是气密的，如下文所述。
如图5C的横截面图以及图5D的完整横截面图最佳所示，预制件组合件150包括内腔250，其是由最上方坯棒-包覆组合件120的玻璃包覆段材10的轴向孔40以及最上方坯棒-包覆组合件120的玻璃包覆段材10的顶端13的凹陷24形成的。内腔250还可以部分由顶盖70的任选的凹陷84和底盖90的任选的凹陷104所限定。内腔250实际上部分由间隙G所限定，其如上文所述定义为坯棒50的外表面56与轴向孔40的内表面46之间的空间。因此，内腔250由较小的间隙和凹陷构成，这在抽吸真空时是有利的。图5E显示与图5D所示相似的另一个例子，其中，坯棒50可以具有足够的长度从而与底盖90的顶表面92和顶盖70的底表面74接触。
图5D的完整的x-z横截面图显示由两个玻璃包覆段材10构成的示例性预制件组合件150，并且显示了内腔250的例子。示例性内腔250由如下限定：玻璃包覆段材10的两个凹陷24，由坯棒50和坯棒所处的相应的轴向孔40所限定的间隙G，以及底盖90的凹陷104。内腔250构造成提供凹陷24和凹陷84与底盖90的顶表面92之间或者与底盖90的凹陷104之间的气动路径。在底盖90中没有显示任选的通道101。将内腔250视为是基本密封的，原因在于发生接触的各个表面是足够光滑的，从而当向内腔施加真空时，它们可以维持压差。玻璃包覆段材10的抬高的唇缘20以及底盖90的抬高的唇缘100通过降低相邻表面发生接触的表面积的量从而增加单位面积的作用力(即，压强)来帮助形成密封。
通过经由真空导管216以及顶盖70中的轴向孔78从真空系统210向内腔250施加真空，将预制件组合件150保持在一起。真空从内腔250抽取空气，如图5A中的空气流动线218所示。由于内腔250是基本上密封的，抽取真空在内腔250与周围环境230A之间产生了明显压差ΔP。当垂直取向时，这个压差ΔP起到了将预制件组合件150的底盖90、堆叠的坯棒-包覆组合件120与顶盖70压到一起的作用，即抵抗重力。在例子中，完全真空与海平面的正常环境压力之间的压差ΔP在外直径DS为122mm且内室直径为112mm的典型组合件上提供了98kg的压缩力。更一般地来说，压差可以约为100kg，确切值取决于预制件组合件150的各个组件的重量以及内室250的各段的尺寸，这对于本领域技术人员是显而易见的。因此，施加真空形成了通过真空保持在一起(“真空保持”)的预制件组合件150。这种真空保持的预制件150在下文所述的步骤中进行加工。
如上文所述，真空导管216可以具有足够的强度使得当施加真空时对垂直取向的预制件组合件150进行机械支撑。在例子中，预制件系统200构造成使得预制件组合件150可以垂直移动，如图5A的移动箭头AR-M所示。这可以通过本领域已知的各种方式实现，包括：具有可拉伸的真空导管216，例如，通过包含嵌套和伸缩式真空管(未显示)，它们可以以受控方式相对于彼此轴向滑动，从而在保持真空的同时使得真空导管伸长(和收缩)。
图5A的例子显示底盖90中的任选的通道101。当抽吸真空时，这个缺口允许周围空气环境230A中的少量空气流动进入内室250中。在例子中，周围环境可以是除了空气之外的一种情况，例如经过过滤的氮气或者其他惰性气体或者惰性气体与氯气，从而对内室进行干燥和从内室250去除杂质和/或防止杂质进入内室。
图5F与图5C相似并且显示了预制件组合件150的示例性构造，其中，坯棒50的顶端52与顶盖70的底表面74接触。当真空量足够强到将坯棒50拉出轴向孔40时，这个实施方式是有用的。
图5G与图5C和5F相似并且显示这样的例子，其中，顶盖70的底表面74是平坦的(即，没有唇缘80)，从而内室250的最上方部分由最上方坯棒-包覆组合件120的包覆段材10中的凹陷24所限定。图5G还显示顶板70中的展开的轴向孔78的例子。轴向孔78的此类形状可以帮助空气(气体)流动通过内室250达到真空导管216。
图5H与图5E相似并且显示了这样的例子，其中，玻璃包覆段材10包含真空孔40V。在实践中，真空孔40V中的一个或多个构成内室250的一部分并且可以用于帮助抽吸真空并由此支持所需的压差ΔP。当间隙尺寸δG足够小和/或分别支撑坯棒50的轴向孔40的数量少时(例如一个或两个)从而内室250需要额外的体积来抽吸更强的真空时，可以使用至少一个真空孔40V。不需要精确地形成真空孔40V，因为在固结过程中，它们保持空的并且与内室250的其余区域坍塌，如下文所述。在例子中，真空孔40V是圆柱体状，并且以轴向穿过玻璃包覆段材10的玻璃体11。真空孔40V可以具有任何合理的直径、形状、尺寸等，从而当它们在固结过程期间坍塌时，玻璃包覆段材10的玻璃体11没有发生明显变形。
从预制件组合件形成玻璃预制件
图6A与图5A相似并且显示相对于炉300以可运行方式布置的预制件系统200，所述炉300具有：开放顶端302，开放底端304，以及内部306(热量310产生于其中并基本容纳在其中)。炉内部306包括气体232的炉环境气氛230F，其可以按需包含一种或多种选定气体。
显示的预制件系统200是初始构造，预制件组合件的底端部分154位于炉内部306中，从而引发固结过程来形成玻璃预制件。将底端部分154加热至使得预制件组合件150的各个玻璃组件粘结到一起的温度。
通常来说，当预制件组合件150进入炉内部306的最热部分时，接合的底盖90的唇缘100和相邻玻璃包覆段材10的唇缘20与它们相应的玻璃包覆段材的底端15密封。然后，预制件组合件内的其他相邻表面从外向内逐渐密封。随着热量310以径向向内扩散通过预制件组合件150的组件的厚度，相邻坯棒-包覆组合件120之间的凹陷24以及与底盖90相关的凹陷104封闭。随着预制件组合件的向下驱动行进，坯棒50密封在它们各自的轴向孔40中，然后顶部凹陷24抵靠住顶盖70密封。
在例子中，将整个预制件组合件150加热到约1100℃的温度，同时炉周围环境230F的气体232包括氯气，其通过真空系统210施加的真空抽吸通过内室250。这起到了对预制件组合件150进行干燥和纯化的作用。对于这个步骤，将整个预制件组合件插入到炉内部306中，并且将温度控制到上文所述的约1100℃的干燥和清洁温度。
接着，将温度增加到略高于玻璃软化温度，对于二氧化硅玻璃而言，这是约1400℃至约1500℃。或者，使得预制件组合件150进一步下探下降进入到炉内部306更热的区306H中，在那里，温度是约1400℃至约1500℃或更高。这是为了如上文所述对各个玻璃表面进行密封。在这个步骤中，气体232可以包括氦气或者其他惰性气体或者仅仅是真空。给出的上述温度范围是作为举例，并且本领域技术人员会理解的是，经过抛光的二氧化硅表面可以在最低至600℃的温度发生化学粘结。在许多情况下，在约1500℃形成的粘结可能是有利的，因为其基本上或者完全地固化，基本不具有残留应力，并且具有与实心玻璃相同的强度。在玻璃软化温度或者略高于玻璃软化温度进行固结的另一个优点在于，这实现了预制件组合件150的经过抛光的表面变形并且开始发生接触，无论是不是差的平坦度，抛光质量如何，是不是较大的间隙尺寸和/或是否具有表面污染。
图6B与图6A相似并且显示进一步插入到炉内部306中进入更热的区306H中的预制件组合件150。白色箭头AR-C示意性显示固结过程是如何随时间推移进展的。具体来说，随着预制件组合件150在炉内部306向下移动，固结过程从底端部分154向上移动到中心部分153然后移动到顶端部分152上，以及从预制件组合件的外部向内移动。此外，在略高于玻璃软化温度的温度下的玻璃流动消除了内室250，如上文所述，所述内室250包括较小的间隙和凹陷用于提供真空路径来产生在固结之前将预制件组合件150保持在一起的压差ΔP。
图6C与图6B相似，显示的是在完成固结过程之后，位于炉内部306中的所得到的基于坯棒的玻璃预制件(“预制件”)400。将玻璃预制件400称作是“基于坯棒的”预制件的原因在于它是由一个或多个坯棒50形成并且包括一个或多个坯棒50。玻璃预制件400具有预制件轴AP。
应注意的是，在单个加工步骤中进行(保持在一起的)预制件组合件150的固结，也就是说，预制件组合件被加热至玻璃软化温度附近、至玻璃软化温度或者略高于玻璃软化温度。这种单步骤加热使得预制件组合件150的各个组件的所有玻璃表面密封。
在工艺中的这个时候，可以从炉300取出玻璃预制件400。或者，如下文所述，当炉300包括光纤拉制系统的拉制炉时，玻璃预制件400可以立即用于光纤拉制。注意的是，优选小心地将预制件组合件150装载到炉300中以及卸载所得到的玻璃预制件400从而避免破损。在例子中，炉温度下降到900℃并且装载和卸载过程可以耗时最高至1小时从而防止破损。这是为何可能优选在拉制炉中进行固结过程来形成玻璃预制件400然后采用新形成的预制件开始光纤拉制过程的许多原因之一。
光纤制造
图7是将采用上文所述的系统和方法形成的玻璃预制件400拉制成光学纤维(“光纤”)600的示例性光纤拉制系统(“拉制系统”)500的示意图。玻璃预制件400可以用于形成单纤芯光纤或者多纤芯光纤。在所示的例子中，以示意性方式显示形成具有8个纤芯的多纤芯光纤。
可以采用使用拉制系统500的标准光纤制造拉制技术来制造光纤600。示例性拉制系统500包括用于将玻璃预制件400加热至玻璃熔化温度的拉制炉502。在例子中，拉制炉502与用于使得预制件组合件150固结从而形成玻璃预制件400的炉300是同一个，从而玻璃预制件400不需要被转移到另一个炉来进行光纤拉制过程。在例子中，在玻璃熔化温度进行光纤拉制过程，这在例子中是1800℃至1900℃。
拉制系统500还包括非接触式测量传感器504A和504B，用于测量离开拉制炉502的经过拉制的(裸)光纤600B的尺寸，从而进行尺寸(直径)控制。冷却工作站506位于测量传感器504A和504B的下游，并且构造成对裸光纤600B进行冷却。涂覆工作站507位于冷却工作站506的下游，并且构造成在裸光纤600B上沉积保护涂料507M以形成经涂覆的光纤600。张紧装置620位于涂覆工作站507的下游。张紧装置620具有对经过涂覆的光纤600进行牵拉(拉制)的表面622。一组具有相应表面532的引导轮530位于张紧装置620的下游。引导轮530起到将经过涂覆的光纤600引导到光纤卷线轴(“轴”)550从而储存经过涂覆的光纤600的作用。
图7的特写插图I1显示玻璃预制件400的横截面图。玻璃预制件400包括预制件外包覆410，其由用于形成玻璃预制件400的所述一个或多个玻璃包覆段材10的主体11所限定。玻璃预制件400包括嵌入其中并且呈轴向(即平行于预制件轴AP)的坯棒50。如特写插图I2所示，坯棒50包括上文所述的纤芯区域51c和内包覆区域50i。坯棒50也可以采用其他构造。预制件外包覆410起到外包覆的作用，其位置紧邻内包覆区域51i或者坯棒的纤芯区域51c(如果在坯棒中不包含内包覆区域的话)。
特写插图I3显示经涂覆的光纤600的横截面图，其在该例子中是多纤芯光纤。经涂覆的光纤600包括外包覆610以及嵌入其中且呈轴向(即平行于纤芯中心轴AF)的纤芯620。如特写插图I4所示，纤芯620由玻璃预制件400的坯棒50所限定，并且由此会包括相应的纤芯区域620c和内包覆620i。纤芯620也可以采用其他构造。经涂覆的光纤600具有外表面626，在其上形成了由涂料507M形成的保护涂层630。在例子中，涂料507为非玻璃材料，例如聚合物或丙烯酸酯。
本说明书的方面1是：
一种形成基于坯棒的预制件的方法，其包括：
向预制件组合件施加真空，所述预制件组合件包括具有一个或多个轴向孔以及顶端和底端的至少一个玻璃包覆段材，一个或多个坯棒分别位于所述一个或多个轴向孔中盖住顶端和底端从而限定了基本密封的内室；以及
将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
本说明书的方面2是：
根据方面1的方法，其中，在所述施加真空之前，通过如下方式形成预制件组合件：
对所述至少一个玻璃包覆段材进行钻孔以形成所述一个或多个轴向孔；
以可运行方式将所述一个或多个坯棒布置在相应的一个或多个轴向孔中；以及
其中，所述盖住包括将玻璃顶盖和玻璃底盖分别加到所述至少一个玻璃包覆段材的顶端和底端，从而限定了所述基本密封的内室。
本说明书的方面3是：
根据方面1或2的方法，其中，所述至少一个玻璃包覆段材包括两个或更多个玻璃包覆段材，它们堆叠成使得它们的轴向孔对齐，并且它们具有：轴向长度，限定了所述顶端的最上方玻璃包覆段材，以及限定了所述底端的最下方玻璃包覆段材，以及其中，所述一个或多个坯棒分别具有坯棒长度，所述坯棒长度至少基本等于或者大于所述轴向长度。
本说明书的方面4是：
根据方面1-3中任一项的方法，其中，所述一个或多个坯棒中的每一个包括被玻璃内包覆区域围绕的玻璃纤芯区域。
本说明书的方面5是：
根据方面4的方法，其中，玻璃纤芯区域和玻璃内包覆区域中的至少一个包括掺杂的二氧化硅玻璃。
本说明书的方面6是：
根据方面4或5的方法，其中，玻璃内包覆区域包括一个或多个未掺杂或者负掺杂的内包覆段材。
本说明书的方面7是：
根据方面1-6中任一项的方法，其中，每个玻璃包覆段材的顶端包括由抬高的外唇缘所限定的凹陷。
本说明书的方面8是：
根据方面2-7中任一项的方法，其中，玻璃底盖具有外表面和限定了凹陷的周界唇缘，所述凹陷构成所述基本密封的内室的一部分。
本说明书的方面9是：
根据方面8的方法，其中，玻璃底盖包括从凹陷到外表面的通道，其中，通道允许来自周围环境的气体流动通过内室。
本说明书的方面10是：
根据方面9的方法，其中，来自周围环境的气体包括氯气。
本说明书的方面11是：
根据方面8-10中任一项的方法，其中，通过玻璃顶盖中的轴向孔进行施加真空的行为。
本说明书的方面12是：
根据方面11的方法，其中，从真空系统经由焊接到玻璃顶盖的可伸缩的真空导管玻璃提供真空。
本说明书的方面13是：
根据方面1-12中任一项的方法，其中，所述一个或多个轴向孔由单个轴向孔构成，以及所述一个或多个坯棒由位于所述单个轴向孔中的单个坯棒构成。
本说明书的方面14是：
根据方面1-13中任一项的方法，其中，采用炉对保持在一起的预制件组合件进行加热。
本说明书的方面15是：
根据方面14的方法，其中，炉包括光纤拉制炉。
本说明书的方面16是：
根据方面15的方法，其还包括：
在没有从拉制炉取出基于坯棒的预制件的情况下，采用拉制炉从基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
本说明书的方面17是：
根据方面1-16中任一项的方法，其中，所述基本密封的内室包括至少一个真空孔，其限定了所述基本密封的室的一部分。
本说明书的方面18是：
根据方面1-17中任一项的方法，其中，每个坯棒具有坯棒直径DC，每个轴向孔具有孔直径DH>DC，以及其中，所述基本密封的内室对于每个轴向孔包括由孔直径与坯棒直径之差所形成的间隙。
本说明书的方面19是：
根据方面18的方法，其中，间隙具有间隙尺寸δG＝(DH–DC)/2，以及其中，间隙尺寸0<δG≤0.1mm。
本说明书的方面20是：
根据方面1-19中任一项的方法，其还包括：
采用基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
本说明书的方面21是：
一种形成基于坯棒的玻璃预制件的方法，其包括：
在多个玻璃包覆段材的每一个中形成一个或多个轴向孔，所述多个玻璃包覆段材分别具有：主体、顶端、底端和周界，每个顶端具有绕着周界且限定了顶部凹陷的唇缘，以及其中，每个轴向孔由主体的圆柱体内表面所限定；
堆叠所述多个玻璃包覆段材从而使得形成在每个玻璃包覆段材中的轴向孔轴向对齐，堆叠的多个玻璃包覆段材具有：整体堆叠长度LS，最上方玻璃包覆段材和最下方玻璃包覆段材；
将一个或多个玻璃坯棒插入到所述多个玻璃包覆段材的相应的一个或多个对齐的轴向孔中，使得每个玻璃坯棒与放置其的轴向孔的圆柱体内表面之间存在间隙；
使得玻璃顶盖与最上方玻璃包覆段材的顶端接合以及使得玻璃底盖与最下方玻璃包覆段材的底端接合，从而限定了具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述顶部凹陷和间隙；
施加真空通过玻璃顶盖到基本密封的内室从而产生相对于周围环境的压差，所述压差将预制件组合件保持在一起从而限定了真空保持的预制件组合件；以及
将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件组合件进行固结以形成玻璃预制件。
本说明书的方面22是：
根据方面21的方法，其中，每个坯棒具有的坯棒长度LC至少如同堆叠长度LS那么长。
本说明书的方面23是：
根据方面21或22的方法，其中，每个坯棒包括被玻璃内包覆区域围绕的玻璃纤芯区域。
本说明书的方面24是：
根据方面23的方法，其中，玻璃纤芯区域和玻璃内包覆区域中的至少一个包括掺杂的二氧化硅玻璃。
本说明书的方面25是：
根据方面23或24的方法，其中，玻璃内包覆区域包括一个或多个未掺杂或者负掺杂的内包覆段材。
本说明书的方面26是：
根据方面21-25中任一项的方法，其中，玻璃底盖具有外表面和限定了凹陷的周界唇缘，所述凹陷构成所述基本密封的内室的一部分。
本说明书的方面27是：
根据方面26的方法，其中，玻璃底盖包括从凹陷到外表面的通道，其中，通道允许来自周围环境的气体流动通过内室的同时基本维持所述压差。
本说明书的方面28是：
根据方面27的方法，其中，来自周围环境的气体包括氯气。
本说明书的方面29是：
根据方面21-28中任一项的方法，其中，通过顶盖中的轴向孔进行施加真空的行为。
本说明书的方面30是：
根据方面29的方法，其中，经由可伸缩的真空导管玻璃从真空系统提供真空，所述可伸缩的真空导管玻璃焊接到顶盖并且与顶盖中的轴向孔气动连通。
本说明书的方面31是：
根据方面21-30中任一项的方法，其中，所述一个或多个轴向孔由单个轴向孔构成，以及所述一个或多个坯棒由位于所述单个轴向孔中的单个坯棒构成。
本说明书的方面32是：
根据方面21-31中任一项的方法，其中，采用炉对真空保持的预制件组合件进行加热。
本说明书的方面33是：
根据方面32的方法，其中，炉包括光纤拉制炉。
本说明书的方面34是：
根据方面33的方法，其还包括：
在没有从拉制炉取出基于坯棒的预制件的情况下，采用拉制炉从基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
本说明书的方面35是：
根据方面21-34中任一项的方法，其中，所述基本密封的内室包括至少一个真空孔，其限定了所述基本密封的室的一部分。
本说明书的方面36是：
根据方面21-35中任一项的方法，其中，每个坯棒具有坯棒直径DC，每个轴向孔具有孔直径DH>DC，以及其中，内室对于每个轴向孔包括由孔直径与坯棒直径之差所形成的间隙。
本说明书的方面37是：
根据方面36的方法，其中，间隙具有间隙尺寸δG＝(DH–DC)/2，以及其中，间隙尺寸δG的范围是0<δG≤0.1mm。
本说明书的方面38是：
根据方面21-37中任一项的方法，其还包括：
采用基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
本说明书的方面39是：
一种形成基于坯棒的玻璃预制件组合件的方法，其包括：
在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；
将一个或多个坯棒加到相应的一个或多个轴向孔，使得每个轴向孔包括一个坯棒；
盖住顶端和底端以形成具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室经由轴向孔气动连接了顶端和底端；以及
向所述基本密封的内室施加真空从而在所述基本密封的内室与周围环境之间产生压差以形成真空保持的预制件组合件。
本说明书的方面40是：
根据方面39的方法，其还包括：
将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
本说明书的方面41是：
一种形成基于坯棒的玻璃预制件组合件的方法，所述基于坯棒的玻璃预制件组合件用于形成多纤芯光纤，该方法包括：
堆叠多个玻璃坯棒段材，每个玻璃坯棒段材具有多个轴向孔使得轴向孔是对齐的，相邻的玻璃坯棒段材与抬高的唇缘接合，形成内腔，以及其中，存在最上方和最下方的玻璃坯棒段材；
将坯棒加到每个对齐的轴向孔，从而在轴向孔中限定间隙，其提供了内腔之间的气动连通；
盖住最上方和最下方的玻璃坯棒段材以限定具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述内腔和间隙；以及
向所述基本密封的内腔施加真空以形成真空保持的预制件组合件。
本说明书的方面42是：
根据方面41的方法，其还包括：
通过向真空保持的预制件组合件施加热量至略高于玻璃软化点，对真空保持的预制件组合件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
本说明书的方面43是：
根据方面42的方法，其还包括采用基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
本说明书的方面44是：
根据方面43的方法，其中，在炉中进行所述固结，以及其中，采用所述炉进行所述拉制。
本说明书的方面45是：
一种通过如下工艺形成的基于坯棒的预制件产品，该工艺包括：
向预制件组合件施加真空，所述预制件组合件包括：具有一个或多个轴向孔以及顶端和底端的至少一个玻璃包覆段材，一个或多个坯棒分别位于所述一个或多个轴向孔中，以及位于所述顶端处的顶盖和位于所述底端处的底盖；以及
将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
本说明书的方面46是：
一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件产品，该工艺包括：
在多个玻璃包覆段材的每一个中形成一个或多个轴向孔，所述多个玻璃包覆段材分别具有：主体、顶端、底端和周界，每个顶端具有绕着周界且限定了顶部凹陷的唇缘，以及其中，每个轴向孔由主体的圆柱体内表面所限定；
堆叠所述多个玻璃包覆段材从而使得形成在每个玻璃包覆段材中的轴向孔轴向对齐，堆叠的多个玻璃包覆段材具有：整体堆叠长度LS，最上方玻璃包覆段材和最下方玻璃包覆段材；
将一个或多个玻璃坯棒插入到所述多个玻璃包覆段材的相应的一个或多个对齐的轴向孔中，使得每个玻璃坯棒与放置其的轴向孔的圆柱体内表面之间存在间隙；
使得玻璃顶盖与最上方玻璃包覆段材的顶端接合以及使得玻璃底盖与最下方玻璃包覆段材的底端接合，从而限定了具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述顶部凹陷和间隙；
施加真空通过玻璃顶盖到基本密封的内室从而产生相对于周围环境的压差，所述压差将预制件组合件保持在一起从而限定了真空保持的预制件组合件；以及
将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件组合件进行固结以形成玻璃预制件。
本说明书的方面47是：
一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件组合件产品，该工艺包括：
在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；
将一个或多个坯棒加到相应的一个或多个轴向孔，使得每个轴向孔包括一个坯棒；
盖住顶端和底端以形成具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室经由轴向孔气动连接了顶端和底端；以及
向所述基本密封的内室施加真空从而在所述基本密封的内室与周围环境之间产生压差以形成真空保持的预制件组合件。
本说明书的方面48是：
一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件产品，该工艺包括：
根据方面47的工艺；以及
将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
本说明书的方面49是：
一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件组合件产品，所述基于坯棒的玻璃预制件组合件产品用于形成多纤芯光纤，该工艺包括：
堆叠多个玻璃坯棒段材，每个玻璃坯棒段材具有多个轴向孔使得轴向孔是对齐的，相邻的玻璃坯棒段材与抬高的唇缘接合，形成内腔，以及其中，存在最上方和最下方的玻璃坯棒段材；
将坯棒加到每个对齐的轴向孔，从而在轴向孔中限定间隙，其提供了内腔之间的气动连通；
盖住最上方和最下方的玻璃坯棒段材以限定具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内腔包括所述内腔和间隙；以及
向所述基本密封的内腔施加真空以形成真空保持的预制件组合件。
本说明书的方面50是：
一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件产品，该工艺包括：
根据方面49的工艺；以及
通过向真空保持的预制件组合件施加热量至略高于玻璃软化点，对真空保持的预制件组合件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
对本领域的技术人员而言，很清楚可以在不偏离所附权利要求所限定的本公开内容的精神或范围下，对本文所述的本公开内容的优选实施方式进行各种修改。因此，本公开内容覆盖了此类修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。

Claims (50)

1.一种形成基于坯棒的预制件的方法，其包括：
通过向预制件组合件施加真空来形成真空保持的预制件组合件，所述真空产生了足以将预制件组合件保持在一起的压差，所述预制件组合件包含：
具有一个或多个轴向孔以及顶端和底端的至少一个玻璃包覆段材，
分别位于所述一个或多个轴向孔中的一个或多个坯棒，以及
顶端处的玻璃顶盖和底端处的玻璃底盖，所述玻璃顶盖和玻璃底盖限定了预制件组合件的基本密封的内室。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述施加真空之前，通过如下方式形成预制件组合件：
对所述至少一个玻璃包覆段材进行钻孔以形成所述一个或多个轴向孔；
以可运行方式将所述一个或多个坯棒布置在相应的一个或多个轴向孔中；以及
其中，所述盖住包括将玻璃顶盖和玻璃底盖分别加到所述至少一个玻璃包覆段材的顶端和底端，从而限定了所述基本密封的内室。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个玻璃包覆段材包括两个或更多个玻璃包覆段材，它们堆叠成使得它们的轴向孔对齐，并且它们具有：轴向长度，限定了所述顶端的最上方玻璃包覆段材，以及限定了所述底端的最下方玻璃包覆段材，以及其中，所述一个或多个坯棒分别具有坯棒长度，所述坯棒长度至少基本等于或者大于所述轴向长度。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个坯棒中的每一个包括被玻璃内包覆区域围绕的玻璃纤芯区域。
5.如权利要求4所述的方法，其中，玻璃纤芯区域和玻璃内包覆区域中的至少一个包括掺杂的二氧化硅玻璃。
6.如权利要求4所述的方法，其中，玻璃内包覆区域包括一个或多个未掺杂或者负掺杂的内包覆段材。
7.如权利要求1所述的方法，其中，每个玻璃包覆段材的顶端包括由抬高的外唇缘所限定的凹陷。
8.如权利要求2所述的方法，其中，玻璃底盖具有外表面和限定了凹陷的周界唇缘，所述凹陷构成所述基本密封的内室的一部分。
9.如权利要求8所述的方法，其中，玻璃底盖包括从凹陷到外表面的通道，其中，通道允许来自周围环境的气体流动通过内室。
10.如权利要求9所述的方法，其中，来自周围环境的气体包括氯气。
11.如权利要求8所述的方法，其中，通过玻璃顶盖中的轴向孔进行施加真空的行为。
12.如权利要求11所述的方法，其中，从真空系统经由焊接到玻璃顶盖的可伸缩的真空导管玻璃提供真空。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个轴向孔由单个轴向孔构成，以及所述一个或多个坯棒由位于所述单个轴向孔中的单个坯棒构成。
14.如权利要求1所述的方法，其中，采用炉对保持在一起的预制件组合件进行加热。
15.如权利要求14所述的方法，其中，炉包括光纤拉制炉。
16.如权利要求15所述的方法，其还包括：
在没有从拉制炉取出基于坯棒的预制件的情况下，采用拉制炉从基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
17.如权利要求1所述的方法，其中，所述基本密封的内室包括至少一个真空孔，其限定了所述基本密封的室的一部分。
18.如权利要求1所述的方法，其中，每个坯棒具有坯棒直径DC，每个轴向孔具有孔直径DH>DC，以及其中，所述基本密封的内室对于每个轴向孔包括由孔直径与坯棒直径之差所形成的间隙。
19.如权利要求17所述的方法，其中，间隙具有间隙尺寸δG＝(DH–DC)/2，以及其中，间隙尺寸0<δG≤0.1mm。
20.如权利要求1所述的方法，其还包括：
采用基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
21.一种形成基于坯棒的玻璃预制件的方法，其包括：
在多个玻璃包覆段材的每一个中形成一个或多个轴向孔，所述多个玻璃包覆段材分别具有：主体、顶端、底端和周界，每个顶端具有绕着周界且限定了顶部凹陷的唇缘，以及其中，每个轴向孔由主体的圆柱体内表面所限定；
堆叠所述多个玻璃包覆段材从而使得形成在每个玻璃包覆段材中的轴向孔轴向对齐，堆叠的多个玻璃包覆段材具有：整体堆叠长度LS，最上方玻璃包覆段材和最下方玻璃包覆段材；
将一个或多个玻璃坯棒插入到所述多个玻璃包覆段材的相应的一个或多个对齐的轴向孔中，使得每个玻璃坯棒与放置其的轴向孔的圆柱体内表面之间存在间隙；
使得玻璃顶盖与最上方玻璃包覆段材的顶端接合以及使得玻璃底盖与最下方玻璃包覆段材的底端接合，从而限定了具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述顶部凹陷和间隙；
施加真空通过玻璃顶盖到基本密封的内室从而产生相对于周围环境的压差，所述压差将预制件组合件保持在一起从而限定了真空保持的预制件组合件。
22.如权利要求21所述的方法，其中，每个坯棒具有的坯棒长度LC至少如同堆叠长度LS那么长。
23.如权利要求21所述的方法，其中，每个坯棒包括被玻璃内包覆区域围绕的玻璃纤芯区域。
24.如权利要求23所述的方法，其中，玻璃纤芯区域和玻璃内包覆区域中的至少一个包括掺杂的二氧化硅玻璃。
25.如权利要求24所述的方法，其中，玻璃内包覆区域包括一个或多个未掺杂或者负掺杂的内包覆段材。
26.如权利要求21所述的方法，其中，玻璃底盖具有外表面和限定了凹陷的周界唇缘，所述凹陷构成所述基本密封的内室的一部分。
27.如权利要求26所述的方法，其中，玻璃底盖包括从凹陷到外表面的通道，其中，通道允许来自周围环境的气体流动通过内室的同时基本维持所述压差。
28.如权利要求27所述的方法，其中，来自周围环境的气体包括氯气。
29.如权利要求21所述的方法，其中，通过顶盖中的轴向孔进行施加真空的行为。
30.如权利要求29所述的方法，其中，经由可伸缩的真空导管玻璃从真空系统提供真空，所述可伸缩的真空导管玻璃焊接到顶盖并且与顶盖中的轴向孔气动连通。
31.如权利要求21所述的方法，其中，所述一个或多个轴向孔由单个轴向孔构成，以及所述一个或多个坯棒由位于所述单个轴向孔中的单个坯棒构成。
32.如权利要求21所述的方法，其中，采用炉对真空保持的预制件组合件进行加热。
33.如权利要求32所述的方法，其中，炉包括光纤拉制炉。
34.如权利要求33所述的方法，其还包括：
在没有从拉制炉取出基于坯棒的玻璃预制件的情况下，采用拉制炉从基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
35.如权利要求21所述的方法，其中，所述基本密封的内室包括至少一个真空孔，其限定了所述基本密封的室的一部分。
36.如权利要求21所述的方法，其中，每个坯棒具有坯棒直径DC，每个轴向孔具有孔直径DH>DC，以及其中，内室对于每个轴向孔包括由孔直径与坯棒直径之差所形成的间隙。
37.如权利要求36所述的方法，其中，间隙具有间隙尺寸δG＝(DH–DC)/2，以及其中，间隙尺寸δG的范围是0<δG≤0.1mm。
38.如权利要求21所述的方法，其还包括：
采用基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
39.一种形成基于坯棒的玻璃预制件组合件的方法，其包括：
在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；
将一个或多个坯棒加到相应的一个或多个轴向孔，使得每个轴向孔包括一个坯棒；
盖住顶端和底端以形成具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室经由轴向孔气动连接了顶端和底端；以及
向所述基本密封的内室施加真空从而在所述基本密封的内室与周围环境之间产生压差以形成真空保持的预制件组合件，所述压差足以将真空保持的预制件组合件保持在一起。
40.如权利要求39所述的方法，其还包括：
将真空保持的预制件组合件加热至对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
41.一种形成基于坯棒的玻璃预制件组合件的方法，所述基于坯棒的玻璃预制件组合件用于形成多纤芯光纤，该方法包括：
堆叠多个玻璃坯棒段材，每个玻璃坯棒段材具有多个轴向孔使得轴向孔是对齐的，相邻的玻璃坯棒段材与抬高的唇缘接合，形成内腔，以及其中，存在最上方和最下方的玻璃坯棒段材；
将坯棒加到每个对齐的轴向孔，从而在轴向孔中限定间隙，其提供了内腔之间的气动连通；
盖住最上方和最下方的玻璃坯棒段材以限定具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述内腔和间隙；以及
向所述基本密封的内腔施加真空以形成真空保持的预制件组合件，所述真空产生足以将真空保持的预制件组合件保持在一起的压差。
42.如权利要求41所述的方法，其还包括：
通过向真空保持的预制件组合件施加热量，对真空保持的预制件组合件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
43.如权利要求42所述的方法，其还包括采用基于坯棒的玻璃预制件拉制光纤。
44.如权利要求43所述的方法，其中，在炉中进行所述固结，以及其中，采用所述炉进行所述拉制。
45.一种通过如下工艺形成的基于坯棒的预制件产品，该工艺包括：
向预制件组合件施加真空，所述预制件组合件包括：具有一个或多个轴向孔以及顶端和底端的至少一个玻璃包覆段材，一个或多个坯棒分别位于所述一个或多个轴向孔中，以及位于所述顶端处的顶盖和位于所述底端处的底盖，所述真空产生足以将预制件组合件保持在一起的压差；以及
将真空保持的预制件组合件加热至对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
46.一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件产品，该工艺包括：
在多个玻璃包覆段材的每一个中形成一个或多个轴向孔，所述多个玻璃包覆段材分别具有：主体、顶端、底端和周界，每个顶端具有绕着周界且限定了顶部凹陷的唇缘，以及其中，每个轴向孔由主体的圆柱体内表面所限定；
堆叠所述多个玻璃包覆段材从而使得形成在每个玻璃包覆段材中的轴向孔轴向对齐，堆叠的多个玻璃包覆段材具有：整体堆叠长度LS，最上方玻璃包覆段材和最下方玻璃包覆段材；
将一个或多个玻璃坯棒插入到所述多个玻璃包覆段材的相应的一个或多个对齐的轴向孔中，使得每个玻璃坯棒与放置其的轴向孔的圆柱体内表面之间存在间隙；
使得玻璃顶盖与最上方玻璃包覆段材的顶端接合以及使得玻璃底盖与最下方玻璃包覆段材的底端接合，从而限定了具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述顶部凹陷和间隙；
施加真空通过玻璃顶盖到基本密封的内室从而产生相对于周围环境的压差，所述压差将预制件组合件保持在一起从而限定了真空保持的预制件组合件，所述压差足以将真空保持的预制件组合件保持在一起。
47.一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件组合件产品，该工艺包括：
在至少一个玻璃包覆段材中形成一个或多个轴向孔，所述至少一个包覆段材具有顶端和底端；
将一个或多个坯棒加到相应的一个或多个轴向孔，使得每个轴向孔包括一个坯棒；
盖住顶端和底端以形成具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室经由轴向孔气动连接了顶端和底端；以及
向所述基本密封的内室施加真空从而在所述基本密封的内室与周围环境之间产生压差以形成真空保持的预制件组合件。
48.一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件产品，该工艺包括：
根据权利要求47所述的工艺；以及
将真空保持的预制件组合件加热至对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
49.一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件组合件产品，所述基于坯棒的玻璃预制件组合件产品用于形成多纤芯光纤，该工艺包括：
堆叠多个玻璃坯棒段材，每个玻璃坯棒段材具有多个轴向孔使得轴向孔是对齐的，相邻的玻璃坯棒段材与抬高的唇缘接合，形成内腔，以及其中，存在最上方和最下方的玻璃坯棒段材；
将坯棒加到每个对齐的轴向孔，从而在轴向孔中限定间隙，其提供了内腔之间的气动连通；
盖住最上方和最下方的玻璃坯棒段材以限定具有基本密封的内室的预制件组合件，所述基本密封的内室包括所述内腔和间隙；以及
向所述基本密封的内腔施加真空以形成真空保持的预制件组合件，所述真空产生足以将真空保持的预制件组合件保持在一起的压差。
50.一种通过如下工艺形成的基于坯棒的玻璃预制件产品，该工艺包括：
根据权利要求49所述的工艺；以及
通过向真空保持的预制件组合件施加热量，对真空保持的预制件组合件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。
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