CN1257464A - 外包覆光纤预制杆的方法和装置以及光纤控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种光纤杆外包覆的装置和方法,以及一种光纤拉制方法。在该预制杆外包覆方法中,将预制杆卡紧在顶部卡盘上,并将其调成垂直,然后将玻璃管装在底部卡盘上,并将其调垂直。使预制杆共轴地插和玻璃管中。然后用炉子预热玻璃管,随后再用燃烧器加热,直至被玻璃管达到软化点温度。形成负的真空压力而将预制杆和玻璃管之间间隙中的空气抽出,由此可完全地使预制杆封接在玻璃管内,制作成预制件。

Description

外包覆光纤预制杆的方法和装 置以及光纤控制方法
                     发明背景
发明领域
本发明涉及大直径光纤预制件的制造方法，具体涉及外包覆光纤预制杆的装置和方法，该装置和方法用一个炉子预热玻璃管，然后用氢-氧燃烧器加热玻璃管，使玻璃管收缩在预制杆上，由此减少了制造预制件的时间，具体还涉及一种光纤拉制装置和方法，该装置和方法将玻璃管和预制板引入到一个炉子中，该炉子加热玻璃管，使玻璃管紧裹在预制杆上，从而形成预制件，该炉子还加热预制件，以便从该炉子中拉出光纤维。
先有技术说明
光纤一般分两个步骤制造：第一步是制造预制杆，再用管包杆方法或外包覆方法制造预制件，第二步是用制造的预制件熔化控制外直径为125μm的光纤。
预制杆采用外沉积法或内沉积法制造。在外沉积法例如VAD(蒸气相轴向沉积)法和CVD(外蒸气沉积)法中，采用火焰水解化学气体例如S4Cl4、其它的掺质物以及氧气，在向预预制杆输送气体的同时，称作黑灰的SiO2粒子便从外部沉积在预制杆上。然后将此多孔的预制杆送入炉子中，用Cl2和He气进行脱水和烧结，由此形成透明的预制杆。另一方面，在包括CVD(化学蒸气沉积)法和MCVD(改进的CVD)法的内沉积方法中，向一个玻璃管内输送SiCl2、其它掺杂剂以及氧气，使其该玻璃管的内表面上沉积许多层，然后再高温下加热沉积了许多层的玻璃管、并在向管内输送Cl2和He的同时，使玻璃管塌缩，由此制得玻璃杆。广泛应用了MCVD法，它能制造出高质量的玻璃预制杆。
制造光纤的MCVD和CVD法由于其工艺特征仅限于制造直径约23mm或以上的预制杆。为增加生产率，已经开发了外包覆方法，在此方法中，使玻璃管熔化粘接在用上述内沉积法制备的预制杆上。
为得到大直径的预制件，将制备的预制杆插入到大直径的玻璃管中，然后用管套杆法或外包覆法加热该管，使该管紧裹在杆上，此种方法是周知的，因此不再详细说明。在题为“单模式一次外包覆方法和装置”的美国专利申请No.08/292 977以及Jerry W.Baumgart等的题为“外包覆玻璃杆的方法和装置”的美国专利No.4 820 322中详细公开了这种方法，这种方法利用垂直的机床和管套杆方法或外包覆方法生产大直径的预制件，其中，将预制杆插入大直径的玻璃管，然后加热该杆，并在用真空机降低管和杆之间间隙中的压力的同时，使该杆塌缩在玻璃管上。其中说明的另一种方法采用氧化锆感应炉，使管子在拉制光纤期间收缩在杆上。
虽然将用MCVD法制造的预制杆插入70mm外直径的玻璃管中并用该玻璃管外包覆该杆没有任何困难，但外包覆所需的热量随外直径和玻璃厚度的增加而增加，结果，从外部进行加热的燃烧器的外包覆速度降底。另外再降低预制杆和玻璃管之间界面上的真空压力可以克服此问题，但是很大的负压力造成预制件横截面的同心度和圆度降低。
另一方面，增加现时氢氧燃烧器的供气流量也可以简单地增加从外部提供的热能。但是，玻璃管的外表面变软，造成较低的粘度，而其内表面变软相当慢，保持预定的粘度。因此玻璃管的表面在增大供气流量时在氢氧燃烧器的火焰压力作用下可能变形，或燃烧器中的污物粒子可能粘附在大直径玻璃管的表面上。氢氧燃烧器由于只有相当短的加热区域所以不能将热量充分传给玻璃管的表面，在玻璃管的四周造成不均匀的温度分布。因此在玻璃管的截面上产生不均匀的几何形状例如椭圆形的形状，并且玻璃管外、内表面的粘性的差别增加了微凹凸不平的损伤。另外，生产率显著降低，因为制造预制件需要约2～4h。
再用外包覆方法制造的预制件，在预定张力负载和预定线速度条件下熔化垃制外直径125μm的光纤。拉制作业的关键是增加线速度，从而增加单位时间的产量，现时的线速度通常为600～1200m/min。
然而，上述光纤维拉制方法的明显缺点是，由于线速度低，大量生产光纤是不可能的，而且在拉制光纤之前还需用外包覆法将预制杆制造成预制件，因而生产率降低，光纤成本增加。
在J.W.Hicks，Jr的题为“用于制造光导装置的方法和设备”的美国专利No.2980957中讨论了其它已知的制造光纤预制件以及拉制光纤的方法和装置，该专利说明一种利用垂直保持装置使玻璃管紧裹在玻璃杆上的装置和方法，其中用真空装置抽出管和杆之间的气体。然后在该装置中用制造的成型件拉制出光纤。Andrew P.Harrison等的题为“光纤的制造”的美国专利No.4 602 926说明一种制造光纤的方法，方法是以不同的速度将杆和管子送入炉子中，并监测从炉子中拉出的光纤的直径。Hiroshi Yokota等的题为“制造光纤的玻璃预制件的方法”说明一种使管紧裹在杆上的从而制造预制件的方法，其中，在管和杆之间的间隔中充满卤化硅、含氟化合物和氧的气体混合物，并在500～1900℃之间的温度下进行预热，预热步骤之后，用含卤素的化合物和氧的气体混合物替换间隙中的气氛，使管的一个端部紧裹在杆上，形成密接，然后用抽真空装置降低该间隙中的压力的同时，使管子紧包在杆上。Masami Ito等人的题为“制造光纤玻璃预制件的方法”的欧洲专利No.501429-A1说明一种工艺，该工艺将管和杆固定在垂直机床上，将杆插入管中，用含卤素的气体和氧气充入管和杆之间的间隙中，然后使管紧裹在杆上，由此形成光纤预制件。
                         发明概要
为解决上述通常的问题，本发明的第一目的是提供一种外包覆光纤预制杆的装置和方法，此装置和方法采用加热区域大的炉子将热量充分传送到玻璃管，从而防止玻璃管四周的不均匀温度分布，并且在制造光纤预制件时，通过施加的氧气和氢气压力使玻璃管稳定地收缩在预制杆上，从而保证预制件横截面的圆度。
本发明的第二目的是提供一种外包覆光纤预制杆的装置和方法，该装置和方法在制造光纤预制件时，采用氧气和氢气防止预制杆的表面被尘粒污染，所以能够制造出高强光纤。
本发明的第三目的是提供一种外包覆预制杆的装置和方法，该装置和方法在制造光纤预制件时通过增加总的热能使大直径玻璃管的收缩率最大增加了5倍。
本发明的第四目的是提供一种光纤预制杆的外包覆方法，该方法可以制造预制件，无需顾及玻璃管的外直径。
本发明的第五目的是提供一种光纤预制杆的外包覆方法，该方法可以简单地用玻璃管外包覆预制杆。
本发明的第六目的是提供一种光纤预制杆的外包覆方法，该方法可以增加预制件的产率。
本发明的第七目的是提供一种光纤预制杆的外包覆方法，该方法可使玻璃管从外表面到内表面均匀地变软。
本发明的第八目的是提供一种光纤预制杆的外包覆方法，该方法由于能够防止玻璃管的表面受到燃烧中产生的粒子的沾染，因而能够生产出高强的预制件。
本发明的第九目的是提供一种光纤预制杆的外包覆方法，该方法通过控制预制杆和玻璃管之间的粘度可使其间的界面消除应力。
本发明的第十目的是提供一种光纤控制方法，该方法可以减少光纤制造时间。
本发明的第十一目的是提供一种光纤拉制方法，该方法可以连续地拉制出光纤而不用外包覆方法。
为达到上述目的，提一种光纤杆外包覆装置。该外包覆装置包括；垂直机床；装在垂直机床各个端部的卡盘；在垂直机床上的滑架，用以在垂直机床的两端部之间垂直运动；装在滑架上的氢氧燃烧器；装在滑架上的炉子；装在垂直机床一个端部的真空泵；使真空泵连接于垂直机床该端部的连接件；在垂直机床外侧的控制器，用于控制滑架的垂直运动、氢氧燃烧器的气流量、卡盘的转动。炉子用于预热或加热玻璃管，以便用玻璃管外包覆预制杆。
按照本发明的另一方面，提供一种光纤预制杆的外包覆方法。在应用上述外包覆装置的外包覆方法中，将预制杆夹持在上部卡盘上，并被调整，而玻璃管装在下部卡盘上，并调直该玻璃管，使预制杆共轴地插入玻璃管。玻璃管由炉子预热，然后用燃烧器加热该管，直至该管软化。通过施加负的真空压力抽吸预制杆和玻璃管之间间隙中的空气，由此可以将预制杆完全密封在玻璃管内，从而形成预制件。
按照本发明的再一方面，是提供了一种光纤拉制方法。在这种光纤拉制方法中，预制杆和玻璃杆的端部被密封，预制杆和玻璃管受支承地被夹持在装于光纤拉制装置上的传送组件的卡盘上，而真空泵连接于其密封的端部。使预制杆和玻璃管的密封端部对准在光纤拉制装置的炉子的灼热区域。然后通过用炉子预热预制杆的密封端部而使玻璃管收缩在预制杆上，随后再加热该密封端部直至该端部变软，密封预制杆和玻璃管之间的间隙，由此形成预制件。然后从该预制件中通过炉子拉出光纤，并测量拉出光纤的外直径。随后冷却光纤，涂以保护树脂。
                         附图的简要说明
结合附图参考以下的详细说明可以更好地理解本发明，由此可以更完全地评价本发明，明显地看出伴随的优点，在附图中相同的编号表示相同的或相似的部件，这些附图是：
图1是用于制造光纤预制件的本发明第一优选实施例的炉子和外包覆装置的透视图；
图2是一个视图，示出所示本发明第一优选实施例的装置中用预制杆制造预制件的过程；
图3A是沿图2的A-A线截取的截面图；
图3B是沿图2的B-B线截取的截面图；
图3C是用图1的所示本发明第一优选实施例装置制造的预制件的截面图；
图4是一个视图，示出一种在一个炉子中制造预制件的工艺，在制造期间，该工艺在预制杆和玻璃管之间注入玻璃形成材料，由此控制预制杆和玻璃管之间的粘度，该炉子包括本发明第二优选实施例的外包覆装置；
图5是一个视图，示出本发明第三优选实施例的工艺、该工艺采用一个炉子连续拉制光纤。
                         优选实施例的详细说明
参照图1，本发明第一实施例的炉子和外包覆装置具有垂直机床10，该机床包括：垂直支承玻璃管102和预制杆100的卡盘20和30；滑架60，装在垂直机床10上，用于垂直移动固定于滑架60上的加热预制杆100和玻璃管102的氢氧燃烧器40；炉子50，位于滑架60的燃烧器40的下面，用于加热或预热预制杆100和玻璃管102；真空泵114，由连接件连接于垂直机床10的一个端部上；控制器(未示出)，用于控制玻璃管102的转动、滑架60的垂直运动速度、燃烧器40的气流量和真空泵114的压力，该玻璃管102连接于卡紧在卡盘30上的支承(传动)管103；电源，经方条铜线53和电缆55连接于炉子50，用于向炉子50输送电源电压。下面详细说明上述结构的光纤预制杆外包覆装置的部件。
导向杆11和传送装置(未示出)装在垂直机床10上，用于垂直移动滑架60，顶部和底部卡盘20和30配置在垂直机床10的相对两端。顶部卡盘20可转动地夹持预制杆100，而底部夹盘30可转动夹持其上固定玻璃管102的支承管103。其上固定燃烧器40的滑架60沿垂直机床10的导向杆11垂直移动。炉子50位于燃烧器40的下面，软的通风导管42装在燃烧器40的上面。即，导管42、燃烧器40和炉子50整体叠置在滑架60上，控制器(未示出)控制它们的垂直运动。
炉子50中装有石墨的热辐射体，在接通电源12的供电电压时，它一般在2000～2500℃的范围内发射热量。热量通过辐射传输到玻璃管102和预制杆100，并在其上形成灼热区域。沿炉子50的纵轴安装操作单元(控制面板)54，以便使用者操作。
炉子50具有垂直的较长的热辐射部分，其厚度小于通常用在光纤拉制工艺中的厚度，以尽可能增大辐射热的传输。由于部分地减小炉子50中炉衬(未示出)的厚度，所以炉子50较薄。应用电阻式的石墨或感应式氧化锆(ZrO2)作炉子50的热辐射体。许多管58连接于炉子50，以便将He、Ar或其混合气体(He+Ar)引入到炉子50中。在炉子50的顶部和底部分别装有盖法兰52和导体法兰51a、51b。导体法兰51a、51b连接于许多铜条线53，以便经电缆55接收电源12的电源电压，并且该导体法兰通过啮合炉子角落上的系杆56而牢固固定于炉子50。
将惰性气体He或Ar注入加热到高温的炉子50，由此可以防止在预制杆100或玻璃管102的外表面发生石墨的氧化，并使得预制杆100和玻璃管102的外表面具有均匀的温度分布，因为惰性气体具有极好的导热性。具有温度传感器的高温计57装在炉子50的炉体内，用于检测炉子50内部的温度。在炉子50上还配置冷却管(未示出)，以冷却加热到高温的炉子50。
上述预制杆外包覆装置应当安装在这样一个地方，该地方的环境温度应在0～40℃之间，环境温度应在50％以内。
在如此构造的外包覆装置上，已制成的预制杆100被夹持在顶部卡盘20上并被垂直地调直。预制杆100最好边在和预制杆100相同直径的把手杆上，然后使该把手杆连接于顶部卡盘40。随后将大直径玻璃管102的一端连接于支承管103，该支承管再固定安装在下部卡盘30上，并垂直调直玻璃管102。
接着使固定于顶部卡盘20的预制杆100在控制器的控制下向下运动，共轴地插入玻璃管102。在控制器的控制下移动滑架60，将炉子50的灼热区域定位在其中插入预制杆100的玻璃管102的预定上部分。炉子50用惰性气体和提供的电源电压预热玻璃管102预定上部分10～30mn，同时在控制器的控制下转动两个卡盘20和30，使相结合的预制杆100和玻璃管102同步地以20～30r/min的转速转动。在此同时，在起始供气流量下点燃氢氧燃烧器40。
当玻璃管102的预热部分的粘度降低和变软时，在控制器的控制下用真空泵114抽出预制杆100和玻璃管102之间间隙中的空气，由此使预制杆100完全封接在玻璃管102内。使SiCl4和O2流过间隙并使接触材料例如玻璃形成材料POCl4沉积在其中，由此可以释放预制杆100和玻璃管102之间的界面上的应力。然后使滑架60下滑，增加氢氧燃烧器40的供气流量，氧增加到75l/min，氢增加到150l/min。
使滑架60以稍大的速度下移，即从1cm/min增加到3～5cm/min的速度，由此玻璃管102整个地紧裹在预制杆100的整个长度上。然后关掉炉子50，使氢氧燃烧器40定位在玻璃管102和支承管103之间的连接部分周围，并在氧流量75l/min和氢流量150l/min的条件下加热该连接部分3～5min，使其变软。然后以1～3mm/min的速度往上移动顶部上盘20，使软化的连接部分变细。
当制造中的预制件的外直径达到整个预制件直径的2/3时，用操作单元54使顶部卡盘20快速向上移动，由此可使紧裹在支承管103上的预制件与支承管103脱离。从卡盘20和30上取出完成的预制件，使其在一个保持架上冷却预定时间。这样便完成预制杆的外包覆作业。
下面参考图2和3A～3C，说明采用上述炉子和外包覆装置制造预制件的外包覆工艺。用外部沉积法或内部沉积法制造预制杆100，玻璃管102是天然石英管或人造石英管，其内直径10mm或以上，具有大的外直径。将预制杆100卡紧在顶部卡盘20上，并调成垂直。使大直径玻璃管102的一端连接于支承管103，该支承管103装在下部卡盘30上，并将玻璃管102调成垂直。如图2和3B所示，在预制杆100和玻璃管102之间形成间隙108。
接着，在控制器(未示出)的控制下使固定于顶部卡盘20的预制杆100向下移动，共轴地插入玻璃管102。在控制器的控制下，移动滑架60，使炉子50的灼热区域定位在其中插入预制杆100的玻璃管102的预定上部分的周围。将电源电压加到炉子50上，并将惰性气体例如Ar、He或N以5～10l/min的流量注入间隙108，同时使卡盘20和30中的预制杆100和玻璃管102同步地转动。当玻璃管102的表面达到1700℃时，调节氧流量到5l/min，氢流量到10l/min，使燃烧器40降低其加热温度，并加热玻璃管102的表面，同时使滑架60以3～5cm/min的速度向下移动。然后，玻璃管102的内表面由其外表面和惰性气体传导的热量加热，由此烧掉粘附在其内表面上的微尘粒子。预制杆100外表面上的微尘粒子也被烧掉，该外表面由该内表面和惰性气体传导的热量加热。
随后使滑架60回升，将炉子50再定位在玻璃管102的预定上部分。通过将惰性气体送入炉子50，并使卡盘20和30上的玻璃管102和预制杆100以20～30r/min的速度转动，预热玻璃管10210～30min。在此时点燃炉子50上面的燃烧器40，其氢流量为30l/min，氧流量为15l/min。随后预制杆100和玻璃管102形成图3B所示的构形。
当玻璃管102的预热部粘度降低和变软时，在控制器的控制下起动真空泵114，抽出预制杆100和玻璃管102之间间隙108中的空气，使预制杆100完全封接在玻璃管102的一个端部内。随后以稍大的速度下移滑架60，即从1cm/min增加到3～5cm/min的速度，同时将燃烧器40的氧气和氢气流量分别增加到75l/min和150l/min，使得玻璃管102紧裹在预制杆100的整个长度上，同时使该管和杆以预定的圆周速度转动。然后关掉炉子50，使燃烧器40沿着玻璃管102和支承管103的连接部分配置，并且在氧流量75l/min，氢流量150l/min的条件下加热3～5min，使该连接部分变软。当支承管103和玻璃管102之间的连接部分变软时，在1～3mm/min的速度下慢慢上移顶部卡盘20。当正制造的预制件的外直径达到已完成预制件112外直径的2/3时，用操作单元54快速上移顶部卡盘20，由此可使紧裹在支承管103上的预制件112完全与支承管103分开，并将该预制件移到保持架上，冷却预定时间。由此完成外包覆操作，形成的预制件112的结构如图3C所示。
图4示意性示出在本发明第二实施例的炉子和外包覆装置中制造预制件的外包覆工艺，该工艺通过在预制杆和玻璃管之间的间隙中注入玻璃形成材料而控制该杆和管之间的粘度。
用外部沉积法或内部沉积法制造预制杆100，玻璃管102是天然石英管或人造石英管，其内径在10mm以上，具有大的外直径。将预制杆100卡紧在顶部卡盘20上，并调成垂直。然后将玻璃管102的一端连接于支承管103，该支承管103装在底部卡盘30上，然后将玻璃管103调成垂直，并在预制杆100和玻璃管102之间留出间隙108。然后在控制器的控制下使固定于顶部卡盘20上的预制杆100向下移动，共轴地插入玻璃管102中。在控制器的控制下，移动滑架60，将炉子50的灼热区域定位在其中插有预制杆100的玻璃管102的预定部分四周。将电源电压加在炉子50上，并且如图4所示，利用活接头106将惰性气体例如Ar、He或N以5～10l/min的流量注入间隙108中，同时使预制杆100和玻璃管102随夹盘20和30转动。当玻璃管102的表面达到1700℃时，使燃烧器40降低其加热温度，调节氧流量到5l/min，氢流量到10l/min，加热玻璃管102的表面，同时以3～5cm/min的速度下移滑架60。然后用其外表面和惰性气体传导的热量加热玻璃管102的内表面，由此烧掉粘附在其内表面上的微尘粒子。利用其内表面和惰性气体传送的热量加热预制杆100也可以烧掉预制杆100的外表面上的微尘粒子。
为控制玻璃管102和预制杆100之间界面上的粘度，将玻璃形成材料110随同SiCl4一齐注入间隙108中。即质量流量控制器104将SiCl4以500mg/min的速度，将DOCl4以30mg/min的速度，或将气体和氟里昂或/和硼二者以预定的流量输送到活接头106。然后活接头106将SiCl4与玻璃形成材料110混合起来，将此混合物送入间隙108。
SiCl4和玻璃形成材料110可按以下化学反应式化合，并控制界面上的粘性。
化学反应式：
(气体)
通过加热间隙108中的SiCl4和玻璃形成材料110，慢慢沉积出具有匹配粘度的氧化硅层。此时玻璃管102表面被加热到1800℃，燃烧器40的下降速度是1.5-2cm/min。
接着通过将惰性气体输送到炉子50中，同时使玻璃管102和预制杆100以20～30r/min的转速在卡盘20和30中同步转动，预热玻璃管102的预定部分10～30min。在此时点燃炉子50上面的燃烧器，使氢的流量为30LPM，氧的流量为15LPM。
当玻璃管102的预热部分其粘性降低和变软时，在控制器的控制下起动真空泵114，抽吸预制杆100和玻璃管102之间间隙108中的空气，由此将预制杆100的一个端部完全封接在玻璃管102内。然后以稍大的速度下移滑架60，即从1cm/min增加到3～5cm/min的速度，同时将燃烧器40的氧气和氢气的流量分别增加到75l/min和150l/min，使玻璃管收缩在预制杆100的整个长度上，同时该杆和管以预定的圆周速度转动。然后关掉炉子50，使燃烧器40配置在玻璃管102和支承管103之间的连接部分四周，用75l/min的氧气流量和150l/min的氢气流量加热3～5min，使该连接部分软化。当支承管103和玻璃管102的连接部分变软时，使顶部卡盘20以1～3mm/min的速度缓慢上移，使该连接部分变细。当预制件的正加工部分的外直径达到已完成预制件外直径的2/3时，用操作单元54使顶部卡盘20快速向上移动，由此可使紧裹在支承杆103上的预制件112与支承管103完全分开，随后将其转移到保持架上，冷却预定的时间。这样便结束外包覆操作。在这种外包覆方法中，所制造的预制件112可以吸收外部冲击，而且已释放预制杆100和玻璃管102的界面上的应力。
图5是一个视图，示出本发明第三实施例的用一个炉子连续拉制光纤的方法，该方面不需外包覆作业。在此光纤拉制方法中，预制杆158插入到玻璃管156中，同时被调成垂直。使其下端封接在一起，而相结合的预制杆158和玻璃管156被夹持在卡盘154上，该卡盘装在光纤拉制装置的传送组件150上。
然后使预制杆158和玻璃管156的未封接的端部连接于真空泵152，而将其封接的端部垂直送入炉子162中，使其对准炉子162的灼热区域。为增加导热性，炉子162用石墨制作。然后接通电源(未示出)启动炉子16，并将Ar气以约10L/min的流量注入炉子162，以防止其中石墨的氧化。利用炉子162预热预制杆158和玻璃管156的封接端部约20min，然后再加热，使其软化。起动其上固定预制杆158的传送组件150，同时从真空泵152对玻璃管156和预制杆158之间的间隙施加一个约-700mm Bar的压力。
随后从炉子162的下部分拉出外直径为125μm的光纤160，并且收缩过程持续进行，同时，通过在炉子162的灼热区域中加热玻璃管并用真空泵152施加负压，而一直持续不断地封接预制杆158和玻璃管156。传送组件150将还未封接的预制杆158和玻璃管156向下送入炉子162中，只要还在拉制光纤160。
外径测量装置164测量光纤160的直径，以确定直径是否是一般为125-的预定值，并将测量值告知直径控制器(未示出)。随后直径控制器控制牵引辊172，使光纤160的直径保持在125μm，该牵引辊172在直径控制器的控制下控制光纤160的张力。为保护在冷却器166中快速冷却的光纤160，在涂层单元168中用丙烯酸树脂或硅树脂涂布下降的光纤160。用紫外线固化器170固化涂层的光纤160，然后利用牵引辊172的牵引力使其绕在卷轴174上。由此结束光纤的拉制操作。
如上所述，本发明的光纤预制杆的外包覆方法和装置以及光纤拉制方法具有以下优点：
(1)由于用一个炉子将足够多的热量传送到玻璃管的表面上，所以可以防止玻璃管表面上不均匀的温度分布，并且可使玻璃管均匀地和稳定收缩紧裹，该炉子的灼热区域比先有技术中氢氧燃烧器的灼烧区域大；
(2)由于有足够的热能，所以预制杆和大直径的玻璃管的粘度彼此相同，因而显著减小微小凹凸不平的损伤；
(3)在先有技术工艺中氢氧燃烧器的脏物可能沾污预制杆的表面，而氧气和氢气的流量由于采用不同低流量(即100L/min和200L/min)，所以可以防止其表面沾污。因而可以制造高强光纤；
(4)因为大直径玻璃管的表面用炉子加热，并用氢氧燃烧器的压力进行紧裹，所以预制件可以作成在其横截面上是同心的，并在在炉子中具有均匀的温度分布；
(5)由于总的供热量大于先有技术供热量，所以玻璃管的紧裹速度最大增加5倍，而且可以自动作业，显著减少光纤制造时间；
 (6)可以外包覆任何预制杆而不管其尺寸
 (7)利用真空泵加速了外包覆作业，使SiCl4和O2以及玻璃形成材料POCl3、硼或氟里昂流过预制杆和玻璃管之间的间隙可以消除其间界面上的应力，由此能够沉积接触的物质；
 (8)因为本发明的炉子可以配置在预制杆安装于光纤拉制装置中的位置，所以可以连续拉制光纤而不用外包覆作业。结果可以显著减少制造时间，增加生产率。尽管已针对本发明的某些优选实施例示出和说明本发明，但是技术人员应当明白，这些实施例可以在形式和细节上进行各种改变而不超出所述权利要求书确定的本发明的精神和范围。

Claims (21)

1.一种光纤杆的外包覆装置，包括：
垂直机床；
分别装在垂直机床相对两端的两个卡盘；
在垂直机床上的滑架，用以在垂直机床两个端部之间垂直移动；
装在滑架上的氢氧燃烧器；
装在滑架上的炉子；
位于垂直机床一端的真空泵；
将真空泵连接于垂直机床一端的连接件，
在垂直机床外侧的控制器，控制滑架的垂直运动、氢氧燃烧器的流量和卡盘的转动；
其中，炉子预热或加热一玻璃管，以便用玻璃管外包覆预制杆。
2.如权利要求1所述的光纤预制杆的外包覆装置，其特征在于，炉子配置在滑架上，位于燃烧器的下面。
3.如权利要求1所述的光纤预制杆的外包覆装置，其特征在于，炉子从电源取得电源电压，具有石墨的热量发射体。
4.如权利要求1所述的光纤预制杆的外包覆装置，其特征在于，炉子中采用惰性气体和氮(N2)防止预制杆和玻璃管的氧化，该惰性气体是氦(He)、氩(Ar)及氦和氩的混合物中之一。
5.一种在光纤预制杆外包覆装置中进行光纤预制杆外包覆的方法，该外包覆装置具有垂直机床，该机床包括：顶部和底部卡盘；环形氢氧燃烧器；加热或预热玻璃管的炉子；以及滑架，可以在两个卡盘之间垂直运动；该外包覆装置还具有真空泵，位于垂直机床的一个端部；连接件，连接在真空泵和其中一个卡盘之间；以及控制器，用于控制滑架的垂直运动、氢氧气的流量和卡盘的转动；该方法包括以下步骤：
将预制杆夹持在顶部卡盘上，并将其调成垂直；
将玻璃管连接于支承管；
将支承管装在底部卡盘上，并将玻璃管调成垂直；
使项部卡盘下移，共轴地将预制杆插入到玻璃管中；
利用炉子预热玻璃管，利用燃烧器加热玻璃管，直至玻璃管达到软化点温度；
通过施加负的真空压力，抽出预制杆和玻璃管之间间隙中的空气，由此将预制杆完全地密封在玻璃管内，从而完成预制。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，采用外沉积法和内沉积法中的一种方法制造预制杆。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，玻璃管是合成石英管和天然石英管中的一种管。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，玻璃管的内径等于或大于10mm。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过注入惰性气体从预制杆和玻璃管之间的间隙中除去外来物质。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，利用从玻璃管传导的热量和惰性气体除去可能粘附在预制杆外表面上的任何上述外来物质。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，利用炉子和燃烧器之一产生的热量和惰性气体除去可能粘附在玻璃管内表面上的任务上述外来物质。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，惰性气体是氦(He)、氩(Ar)、氦和氩的混合物以及氮(N2)中的一种气体。
13.一种在光纤预制杆外包覆装置中进行光纤预制杆外包覆的方法，该外包覆装置具有：垂直机床；配置在垂直机床一端的真空泵；连接在真空泵和其中一个卡盘之间的连接件；以及控制器，用于控制滑架的垂直运动、氢氧气的流量和卡盘的转动；上述垂直机床包括：顶部和底部卡盘；环形氢氧燃烧器；用于加热或预热玻璃管的炉子；以及可在两个卡盘之间垂直运动的滑架，上述方法包括以下步骤：
将预制杆夹持在顶部卡盘上，并将预制杆调成垂直；
将玻璃管连接于支承管；
将支承管装在底部卡盘上，并将玻璃管调成垂直；
使顶部卡盘下移，而将预制杆共轴地插入到玻璃管中；
通过将SiCl4和玻璃形成材料注入到预制杆和玻璃管之间的间隙中，而在预制杆和玻璃管之间的间隙中沉积一具有匹配粘性的氧化硅层，同时控制预制杆和玻璃管的粘度；
利用炉子预热玻璃管，然后利用燃烧器加热玻璃管，直至玻璃管达到软化点温度；
通过施加负的真空压力，抽出预制杆和玻璃管之间间隙中的空气，由此完全地将预制杆密封在玻璃管内，而完成预制。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，玻璃形成材料是POCl3、氟里昂和具有低粘性的硼中的一种材料。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，SiCl4和POCl3被注入到预制杆和玻璃管之间的间隙中。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，SiCl4和POCl3和氟里昂被注入到预制杆和玻璃管之间的间隙中。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将SiCl4和POCl3、氟里昂和硼注入到预制杆和玻璃管之间的间隙中。
18.一种光纤拉制方法，包括以下步骤：
将预制杆的一端封接在玻璃管的一个端部；
将预制杆的未封接端部和玻璃管的未封接端部卡紧在卡盘上，该卡盘装在光纤拉制装置的传送组件上；
将真空泵连接于预制杆和玻璃管的未封接端部；
将预制杆和玻璃管的封接端部对准光纤拉制装置上一炉子的灼热区域；
通过利用炉子预热预制杆的封接端部，使玻璃管收缩在预制杆上，再加热其封接端部，直至其封接端部变软，然后用真空泵除去预制杆和玻璃管之间间隙中的空气，由此形成预制件；
通过利用炉子加热预制件，从该预制件上拉出光纤；
测量从炉子中拉出的光纤的外直径；
测量步骤之后冷却光纤；
冷却步骤之后用保护树脂涂布光纤。
19.如权利要求18所述的光纤拉制方法，其特征在于，炉子用石墨制作。
20.如权利要求19所述的光纤拉制方法，其特征在于，在炉子中注入氩气。
21.如权利要求19所述的光纤拉制方法，其特征在于，光纤拉制装置上的传送组件只要拉制光纤便使预制杆和玻璃管向下移动。
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