CN1209307C - 光纤预制件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤的预制件的制造方法领域。这是一种光纤的预制件的制造方法，包括一个对该预制件进行拉伸的步骤，对于同一预制件拉伸率保持恒定，而对于相互不同的预制件则根据它们各自的平均直径可改变拉伸率，以便减少预制件之间的平均直径离散；或一种光纤预制件的制造方法，包括一个对该预制件进行压缩的步骤，对于同一预制件压缩率保持恒定，而对于相互不同的预制件则根据它们各自的平均直径可改变压缩率，以便减少预制件之间的平均直径离散。

Description

光纤预制件的制造方法
技术领域
本发明涉及光纤预制件(预成形件)的制造方法领域。光纤从这些预制件通过拉制纤维之后得到。本发明可应用于制造预制件的不同方法，尤其是OVPO法(英语“outside vapor phase oxydation”“外侧汽相氧化”的缩写字母)、VAD法(英语“vapor axialdeposition”“汽相轴向沉淀”的缩写字母)、CVD法(英语“chemicalvapor deposition”“化学汽相沉积”的缩写字母)。
背景技术
根据一种已有技术，通过上述一种或另一种方法制成的预制件会在预制件之间呈现很大的直径离散(变化)，尤其是在采用CVD类方法的情况下。这在拉制纤维操作时会产生很多缺陷。在拉制纤维操作时，预制件被部分地引入一拉制纤维炉。在预制件周围需要设置一密封，以便保持该拉制纤维炉内部与该拉制纤维炉的外部环境之间的密封。如果预制件之间直径离散大，需要采用不同直径的多套密封，以便覆盖该预制件之间的直径离散范围的大部分。此外，预制件之间的直径离散越大，该拉制纤维的自动控制就会越复杂，尤其是对于要将施加的加热功率与拉制纤维的速度相适配而言，在拉制纤维的起始期间和在拉制纤维结束时尤为如此。此外，随着预制件之间的直径离散增大，在拉制纤维之前将两个预制件首尾相接地焊接对接在一起会更为困难。
发明内容
为了消除上述缺陷，本发明提供了通过增加一个步骤改进预制件制造方法。所述步骤可在掩蔽(并行)时间内增加，也就是说它可与另一步骤同时进行而不会延长该制造方法的整体持续时间。所述步骤是一个拉伸或压缩步骤，也可是一个拉伸步骤之前或之后有一个压缩步骤，采用一个减少预制件之间直径离散的拉伸率和/或压缩率。如此，预制件之间仅用同一直径的一套密封垫圈间隙便足够，从而可有利地简化从预制件拉制纤维的方法。不仅如此，拉制纤维的自动控制会更为简单。这种简化中的每一项都可提高所用拉制纤维方法的生产率。而且，将两个预制件首尾对接也变得更为容易。
根据另一种已有技术，在专利申请EP1156018中描述，已知有一个沿一预制件采用拉伸和/或压缩操作的步骤，沿该预制件拉伸和/或压缩率有所不同。这一步骤尤其可减少沿同一预制件的直径离散。
根据本发明，提供了一种光纤预制件的制造方法，包括一个对该预制件拉伸的步骤，对于同一预制件拉伸率保持恒定，而对于相互不同的预制件则根据它们各自的平均直径可改变拉伸率，以便减少预制件之间的平均直径离散。
根据本发明，还提供了一种光纤预制件的制造方法，包括一个对该预制件压缩的步骤，对于同一预制件压缩率保持恒定，而对于相互不同的预制件则根据它们各自的平均直径可改变压缩率，以便减少预制件之间的平均直径离散。
根据本发明，还提供了一种光纤预制件的制造方法，包括对预制件的一个拉伸步骤之前或之后有一个对预制件的压缩步骤，而预制件的拉伸率和压缩率彼此不同，以使得对于该预制件的合成的拉伸率或压缩率不为零，且对同一预制件分别保持恒定，而对相互不同的预制件根据它们各自的平均直径而有所不同，以便减少预制件之间的平均直径离散。
附图说明
通过以下作为实例的具体描述和参考附图将能更好地理解本发明，且凸显本发明的其它特点和优点，附图中：
-图1以直方图(频率分布图)示意表明由于使用了根据本发明的制造方法，预制件之间的平均直径离散减少；
-图2示意由图1的直方图经平滑得到的曲线，且表明通过使用根据本发明的制造方法，预制件之间的平均直径离散的减少。
具体实施方式
该拉伸步骤可以是例如沿一预制件移动一热源，以便在一个给定的时间内加热该预制件的一个区域。通过实施拉伸该预制件端部的运动，使该预制件在加热区域中被拉伸而使其直径得到减小。逐步地，在一段时间内，整个预制件都被拉伸，并因此减小了其直径。该热源例如为一等离子焰炬或为一焊枪。该压缩的步骤可以是类似的，但是这是用于压缩该预制件的压缩运动，因而使之增大了直径。
在例如是带有罩面步骤的CVD方法的情况下，包括连续的一个预加热一初级预制件的步骤，一个在该初级预制件的周围沉淀一个罩面层的步骤以获得最终预制件，一个温热的轧光(上光)步骤以清洁该最终预制件的表面，该拉伸步骤或压缩步骤可在例如预热步骤期间内并行地加以实施，也可在沉淀罩面层的步骤初期内并行地加以实施，这尤其有利于较小直径的预制件，也可在紧接上述清洁该表面的轧光步骤的一个外加的高温轧光步骤期间加以实施，在最后一种情况下，该拉伸步骤或压缩步骤不在遮蔽时间内并行地加以实施。
在其他制造预制件的方法情况下，例如包括制成一初级预制件的步骤之后从初级预制件制成最终预制件的步骤，该拉伸步骤或压缩步骤最好是对初级预制件的一个拉伸步骤或压缩步骤，但是也可是对最终预制件的一拉伸步骤或压缩步骤。在该制造方法中趁预制件的直径还不很大的时候尽早纠正预制件之间的直径离散是非常有效的。如果该制造预制件的方法包括一个拉伸步骤和一个压缩步骤，拉伸和压缩这两个步骤最好是对初级预制件的拉伸和压缩步骤。
在拉伸步骤和/或压缩步骤时，最好该预制件处于水平位置；不过，所述预制件也可处于垂直位置。水平位置具有更实用的使用和维护的优势。由于在每个时刻对预制件加热的区域很窄(不很宽)且该预制件的材料具有较高的粘性，该预制件处于水平位置可以很少有在重力作用下变形的危险，因为该预制件在该加热过程中处于旋转状态。
在本发明的第一实施方式中，光纤预制件的制造方法包括一个对该预制件的拉伸步骤，对同一预制件施以恒定的拉伸率，而对相互不同的预制件根据它们各自的平均直径采用不同的拉伸率，以便减少预制件之间的平均直径离散。预制件之间的直径离散的减少可在预制件的拉制光纤方法中有均匀性(一致性)的好处。所选拉伸率沿该预制件始终相同。对于两个不同的预制件，在预制件各自的初始直径不同的情况下所选择的拉伸率不同，即两个预制件各自都有一个初始直径，也就是说在拉伸步骤之前，一个的初始直径大于另一个。初始直径较大的预制件的拉伸率会被选择为比初始直径较小的预制件的拉伸率大，以便使这两个预制件的最终直径最好彼此尽可能地相近似，甚至基本上相同，且都与相应的初始直径区别不大。该最终直径，也就是说拉伸之后，每个预制件的直径小于或等于它们的初始直径。根据其初始直径和最终要达到的最终直径对一给定的预制件定出恒定的拉伸率，可由该拉伸装置以自动方式很容易地计算出来。因此，这一对同一个预制件以恒定比率进行拉伸的步骤目的在于实现对每个预制件进行均匀拉伸，该拉伸率根据不同预制件各自的初始直径而不同，该拉伸率的选择是为了在拉伸后对所述预制件降低其最终的直径离散。一个预制件的直径沿该预制件一般不是完全恒定的，上述初始与最终直径是平均直径。我们注意到，以恒定的拉伸率进行的拉伸不能沿该预制件完全均匀，但是在一个构成材料具有一定粘性的预制件上，沿所述预制件对其直径上的差异有一种整平效应，其外加的结果是对同一预制件沿其长度减少其直径离散，这是在减少预制件之间平均直径离散的优点之上又增加的一个优点。沿一预制件的直径变化大可能一方面会引起造成从所述预制件制成的光纤不能使用的后果，因为会导致所述光纤传播参数的性能不符合规定，另一方面会有在用所述预制件拉制纤维时纤维断裂的危险。
在本发明的第二实施方式中，光纤的预制件的该制造方法包括一个对该预制件进行压缩的步骤，对同一预制件施以恒定的压缩率，而对相互不同的预制件根据它们各自的平均直径施以不同的压缩率，以便减少预制件之间的平均直径离散。这个压缩步骤与该拉伸步骤目似，但此时对每个预制件来说，其初始直径小于其最终直径。
在本发明的第一和第二实施方式中，每个预制件要么被拉伸要么被压缩，且根据本发明的方法制成的所有预制件最好都被拉伸或都被压缩，以避免对某些预制件以非常小的比率进行一拉伸或一压缩，因为这在实际中难以实施。这就是为什么一组预制件的整体的平均拉伸率的值或平均压缩率的值最好选定为足够高，以便将预制件的比率(proportion)降低到5％阈值以下(即得到低于5％的预制件)，应用于该预制件的拉伸或压缩率低于由该制造方法使用的机动驱动系统所能提供的最小比率。该拉伸率不能选定为太高，以便使该预制件的端部没有过分变形的危险，因为其要与保持杆焊接。按照优选方式，该预制件的整体的该平均拉伸或压缩率优选为在相关预制件的平均初始长度的8％～25％之间。
在本发明的第三实施方式中，光纤的预制件的该制造方法包括一个拉伸步骤之前或之后有一个对预制件进行压缩的步骤，其拉伸率和压缩率之间不同，以便使对于该预制件的合成的拉伸率或压缩率不为另零，且对同一预制件保持恒定，而对彼此不同的预制件根据它们各自的平均直径而有所变化，以便减少预制件之间的平均直径离散。该连续的结合(组合)首先是对同一预制件的比率恒定的一个拉伸步骤，然后是对同一预制件的比率恒定的一个压缩步骤；或首先是对同一预制件的比率恒定的一个压缩步骤，然后是对同一预制件的比率恒定的一个拉伸步骤；如果该拉伸率大于该压缩率，可以获得一个合成的拉伸率；或如果该拉伸率小于该压缩率，可以获得一个合成的压缩率；这种合成的拉伸率/压缩率较低，并且直接分别仅用单一的拉伸步骤或单一的压缩步骤难以获得。这可控制较小值的合成拉伸率或合成压缩率，且因而可获得改善质量的预制件。在该制造方法可包括连续通过沿该预制件的多个热源的情况下，该拉伸步骤和压缩步骤可在分别通过的过程中连续进行。例如，对一预制件进行以固定压缩率值约16.5％的一个压缩步骤，然后对同一预制件进行以固定拉伸率值约20％的一个拉伸步骤，得到约为3％的合成拉伸率。该合成的拉伸和压缩率有利地小于可由该制造方法使用的机动驱动系统所能提供的每一最小拉伸率和压缩率。在该第三种实施方式中，当预制件的初始直径较小且当其拉伸或压缩率较高时，优选为该压缩步骤在该拉伸步骤之前。
该拉伸和压缩，只要该拉伸率和压缩率不过度，似乎使预制件经受所述拉伸或所述压缩不会影响该预制件的光学性能。
在根据本发明的一制造预制件的方法中，相应于第一种实施方式，就是说只包括一拉伸的步骤，在该拉伸步骤之前，一批预制件的直径被通过它们的光学几何参数即直径和折射率变化分布非直接测量了直径。例如，对于一种通过MCVD方法制造的阶跃折射率型预制件，这相应于其芯、包层和管区域。该拉伸步骤施加在这批预制件上，经过拉伸其最终的平均直径约为90mm。获得的最终预制件的直径由拉伸装置根据其初始直径和实际由该拉伸装置施加的拉伸率进行再计算。通过根据本发明的方法获得的这批预制件由图1和2中的曲线B表示。根据同样方法但是不包括根据本发明的拉伸步骤制得另一批预制件。如此获得的该批测试(试验)预制件的平均直径约为100mm。这批测试预制件由图1和2中的曲线A表示。相应于曲线A和B的每批由六十个左右的预制件构成。
图1以直方图示意表明，由于使用了根据本发明的第一种实施方式的制造方法，预制件之间的直径离散减少。直方图A以白底表示测试批预制件的平均直径离散，也就是说没有通过根据本发明的拉伸制成的。由灰底直方图B表示根据本发明的方法，包括一根据本发明的拉伸步骤制成的预制件的平均直径离散。横坐标上，该数值0表示每批预制件的平均直径的平均值。写在横坐标上的数值表示相对于该平均值的相对离散的百分数。纵坐标由直方图条块表示该百分率。该直方图B显示出比该直方图A更多的部分紧靠该平均值0的周围，该频率曲线A更为铺开(展开)。而该直方图越为铺开，预制件之间的直径离散越大。直方图A与直方图B之间的铺开减少许多，它反应了通过使用根据本发明的该制造方法获得的在预制件之间的平均直径的离散的减少。
该图2示意由图1的直方图经平流(smoothing)得到的曲线，且表明通过使用根据本发明的该制造方法的预制件之间的平均直径离散的减少。曲线A表示测试批预制件的平均直径离散。该曲线A由直方图A经平流获得。曲线B表示根据本发明的方法得到的预制件的平均直径离散。该曲线B由直方图B经平流获得。横坐标上，数值0表示每批预制件的平均直径的平均值。写在横坐标上的数值表示相对于该平均值的相对离散的百分数。纵坐标表示预制件的平均直径的分布密度。该曲线B显示出比该曲线A更多的部分紧靠该平均值0的周围，曲线A更为铺开。而该曲线越为铺开，预制件之间的直径离散越大。曲线A与曲线B之间的铺开减少许多，它反应了通过使用根据本发明的该制造方法获得的在预制件之间的平均直径的离散的减少。该曲线A与该曲线B之间标准偏差的降低达到约60％。

Claims (12)

1.一种光纤预制件的制造方法，包括一个给该预制件加热的步骤和一个对该预制件拉伸的拉伸步骤，其中，对于同一预制件对整个预制件的拉伸率保持恒定，而对于相互不同的预制件则根据它们各自的平均直径可改变拉伸率，以便减少预制件之间的平均直径离散。
2.一种光纤预制件的制造方法，包括一个给该预制件加热的步骤和一个对该预制件压缩的压缩步骤，其中，对于同一预制件对整个预制件的压缩率保持恒定，而对于相互不同的预制件则根据它们各自的平均直径可改变压缩率，以便减少预制件之间的平均直径离散。
3.如权利要求1或2所述的光纤预制件的制造方法，其特征在于，该制造方法包括一个制造初级预制件的步骤，接着是一个将该初级预制件制造成最终预制件的步骤，其中该拉伸步骤或压缩步骤是对该初级预制件的一个拉伸步骤或压缩步骤。
4.如权利要求1或2所述的光纤预制件的制造方法，其特征在于，一组预制件的整体的平均拉伸率的值或平均压缩率的值被选定为足够高，以便将预制件的部分降低到5％阈值以下，应用于该预制件的拉伸率或压缩率低于由该制造方法使用的机动驱动系统所能提供的最小比率。
5.如权利要求1或2所述的光纤预制件的制造方法，其特征在于，该拉伸率或压缩率在8％～25％之间。
6.一种光纤预制件的制造方法，包括一个给该预制件加热的步骤和在对该预制件拉伸的一个拉伸步骤之前或之后有一个对该预制件进行压缩的压缩步骤，而预制件的拉伸率和压缩率彼此不同，以便使对于该预制件的合成的拉伸率或压缩率不为零，并且所述拉伸率和压缩率对同一预制件对整个预制件分别保持恒定，而可对相互不同的预制件根据它们各自的平均直径而有所变化，以便减少预制件之间的平均直径离散。
7.如权利要求6所述的光纤预制件的制造方法，其特征在于，该制造方法包括一个制造初级预制件的步骤，接着是一个将该初级预制件制造成最终的预制件的步骤，其中该拉伸步骤和压缩步骤是对该初级预制件的拉伸步骤和压缩步骤。
8.如权利要求6或7所述的光纤预制件的制造方法，其特征在于，该合成拉伸率或压缩率小于该拉伸率和压缩率中的每一个。
9.如权利要求8所述的光纤预制件的制造方法，其特征在于，该合成拉伸率或压缩率小于由该制造方法使用的机动驱动系统所能提供的最小拉伸率或压缩率。
10.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，该压缩步骤在该拉伸步骤之前。
11.如权利要求1或2或6所述的方法，其特征在于，在进行拉伸步骤和/或压缩步骤时，该预制件处于水平位置。
12.如权利要求1或2或6所述的方法，其特征在于，对所述预制件进行的拉伸步骤和/或压缩步骤通过由一等离子焰炬加热预制件来进行。
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