CN1278968C - 制造实心预制件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过平行于基质管的纵轴移动热源来制造实心预制件的方法，该基质管内表面被涂上一层或更多层掺杂或非掺杂玻璃层，以便经过多道工序将基质管塌陷为实心预制件，其中，在多次经过热源之后将腐蚀剂提供给基质管的内部。

Description

制造实心预制件的方法
技术领域
本发明涉及一种通过平行于基质管的纵轴移动热源来制造实心预制件的方法，该基质管内表面上覆盖一个或多个掺杂或不掺杂玻璃层，以便经过多道工序将基质管塌陷为实心预制件，在基质管多次经过热源之后，将腐蚀剂提供给其内部实心。
背景技术
从美国专利4 793 843可以知道这样一种方法，其中在将基质管塌陷形成实心预制件的过程中，一种气态腐蚀剂通过基质管的内部，该气态腐蚀剂包括氧气和5-30体积百分比的C2F6。在基质管塌陷过程中，其中，该基质管的内部覆盖有掺杂相对易挥发掺杂剂的玻璃层，如锗氧化物，掺杂剂的一部分可以从玻璃层蒸发，因此导致折射率特征被干扰。在此种情况下，离中心更远的玻璃层中的一种或多种腐蚀剂的散失也将起作用。因此，特征的干扰给纤维的光学特性带来不利的影响。
从欧洲专利申请1 035 083可知一种防止纤芯中心折射率特征的不期望变化的方法，该方法包括用两步塌陷基质管：即在第一塌陷温度加热基质管，以减小基质管中心管道的尺寸，再在比最小塌陷温度低大约200-400℃的温度下使腐蚀气体流过中心管道，以便从基质管的中心管道将纤芯的部分腐蚀掉，随后在第二塌陷温度充分塌陷基质管，该第二塌陷温度高于第一塌陷温度。根据所述文献中描述的实施例，基质管的内径在腐蚀过程中为5mm(实施例1)，1.5mm(实施例2)和3mm(实施例3)。所述文献没有提及提供腐蚀剂的时机是关键的。更不用说基质管的内径必须沿其长度限制在预定的范围内。
从美国专利6 131 413中可知塌陷基质管的一种方法的两个实施例，这些实施例是为了防止纤芯直径沿成品实心预制件的纵向轴的变化。根据第一实施例，在预制件的端部的压力被设定为一定的值，而后热源移动的速度作为所述压力值的函数被控制。根据第二实施例，腐蚀剂的流速根据压力测量值被控制。关于提供腐蚀剂的时机，特别是在腐蚀过程中关于基质管的内径的尺寸的进一步的细节从所述文献中不能得知。
根据欧洲专利申请0 972 752一种光预制件是根据杆中杆(rod-in-rod)原理制造的。虽然所述文献涉及在塌陷之前利用MCVD方法对涂敷的基质管的内部进行腐蚀，以制造用于大约400km纤维的光学预制件，但该文献没有提供在提供腐蚀剂时关于基质管内径的任何信息。
本发明者发现，为了沿光纤的长度得到成品光纤的光芯的恒定的折射率特征，沿着要塌陷的基质管的整个长度从基质管中腐蚀掉相同量的材料是非常重要的。在预制件的中心部分的折射率特征表现出梯度的情况下，腐蚀掉相同量的材料尤其重要。事实上，如果在这样的特征的情况下忽略了沿要塌陷的基质管的长度腐蚀掉相同量的材料，该忽略对光纤的中心部分的追踪折射率的大小有主要影响。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种制造实心预制件的方法，在该方法中，要塌陷的基质管沿其整个长度腐蚀掉相同量的材料，从而防止最后光纤的折射率特征在纤芯处的干扰。
本发明的另一个目的是提供一种制造实心预制件的方法，其中可以得到一种光预制件，该光预制件中，正被塌陷为实心预制件的基质管的整个长度上折射率大小的变化小于5％。
本发明涉及一种通过平行于基质管的纵轴移动热源来制造实心预制件的方法，该基质管的内表面涂敷一层或更多层掺杂或非掺杂玻璃层，以便经过多道工序将基质管塌陷为实心预制件，其中在多次经过热源之后将腐蚀剂提供给基质管的内部，其特征在于：在经过一次或多次所述热源期间测量沿基质管内部长度的压降，且所述热源平行于基质管的纵轴移动的速度与所述压降有关，其中腐蚀剂提供的时机是在基质管的内径在腐蚀步骤之前沿基质管的长度减小至1.5-2.5mm时。
具体实施方式
本发明者发现，要塌陷的基质管的内径在进行腐蚀工艺之前必须大致恒定，且所谓的腐蚀剂管道必须具有1.5-2.5mm的直径，最好是1.7-2.0mm，特别是沿基质管的整个长度。如果直径低于前述的值，在腐蚀过程中将只能去除少量材料，其结果将会留有不期望的倾斜。此外，还会有基质管被过早封闭的危险。如果腐蚀剂管道的直径大于前述值的范围，那么在腐蚀过程中将出去太多材料，这将会对制造的成品光纤的特性产生不利的影响。另外，含有大于前述值范围的直径的腐蚀剂管道的基质管在封闭时，相对易挥发的掺杂剂仍将蒸发，因此实心预制件的折射率特征的中心将会表现出上述不期望的下降。对于本领域的技术人员，很明显的，基质管在其整个长度上将永远不能被覆盖层覆盖。因此它的直径不能在整个长度上减小到期望的范围。应当理解，在本说明书中用到的定义涉及有覆盖层覆盖的基质管的内径。
需要的基质管的恒定直径可以通过在先于腐蚀过程的最后塌陷过程中，使平行于基质管的纵轴移动热源的速度由沿基质管长度测量的内部压降来决定而得到。因此，最好是在一遍或更多遍的移动过程中，沿基质管的长度测量压降，且将热源平行于基质管的纵轴移动的速度与所述的压降联系起来。
如果沿基质管内部长度的压降太大，基质管则塌陷得太多，这将意味着热源平行于基质管的纵轴移动的速度太低了，以致于在随后的腐蚀步骤中不能去除足量的材料。如果沿基质管内部长度测量的压降太小，腐蚀管道的直径将太大，以致于在随后的腐蚀步骤中，将有太多的材料被腐蚀掉，这必须通过减小热源平行于基质管的纵轴移动的速度来防止。
最好腐蚀剂是从C2F6，C3F8，n-C4F10或SF6族中或其组合中选择的气体，上述组合还有可能与载气进行组合，如O2。
本发明将在下面通过一个实例和几个比较实例进行更详细的解释，应该注意它们的关系，然而，本发明并不仅仅局限于一个特殊的实例。
实例1
一个长大约1200mm，且包括通过PCVD工艺在其内表面沉积了覆盖层的基质管被塌陷为一个实心杆。前述塌陷过程在下面的条件下执行。基质管以每分钟25转的速度旋转，在这个过程中，管和熔炉之间的空间被氩净化。在所述的旋转过程中，一个具有大约2200℃的电阻熔炉在轴向上通过管。管的内部在塌陷过程中被含氧气体净化。第一遍和第二遍以熔炉每分钟20mm的速度执行。在第二遍过程中，基质管的进口侧和出口侧的压力差大约是27Pa，气体速度为1500sscmO2。在第三遍的开始，熔炉以每分钟20mm的速度经过管的上方，以调整过的气体速度通过250sscm O2的管。在第三遍，根据测量的基质管的进口侧和出口侧当时的压力差调整熔炉的速度，如果气体进口侧和出口侧的压力差在一个具体位置超过上限，熔炉速度增加，如果压力差低于下限，熔炉速度减小。作为该熔炉速度调整的结果，管的内径在第三遍之后和腐蚀步骤之前，沿管的大致整个长度保持在1.7-2.0mm之间的一个值。这一遍之后是腐蚀，在腐蚀过程中，熔炉在管的上方移动时，一种包含有混合着C2F6和O2的气体的腐蚀剂通过管的内部。在这一遍之后，执行最后一遍，在这最后一遍过程中，预制件被充分塌陷成一个实心杆。测量芯的折射率特征，预制件沿实心杆的可用长度的变化小于4％。
比较实例1
执行如实例1中相同的操作，区别是，在第三遍中，用恒定的熔炉速度每分钟18mm，在第三遍完成后，沿管长度的管的内径的范围是1.0mm-1.75mm。在腐蚀之后，预制件以熔炉每分钟25mm的速度塌陷成实心杆。测量芯的折射率特征，沿预制件长度的主要部分，预制件在剖面的中心有大于20％的下降。这意味着在腐蚀过程中被去除的材料太少，此外在腐蚀过程中沿管的长度腐蚀管道的直径不是完全不变。
比较实例2
执行如实例1中相同的操作，区别是，在第三遍中用恒定熔炉速度为每分钟23mm，使得在第三遍完成后，沿管的长度孔直径的范围是2.3mm-3.0mm。在腐蚀之后，预制件以熔炉每分钟25mm的速度塌陷成实心杆。在实心预制件的芯的中央部分，折射率特征的尖端表明与预定的设计有-2％的变化和沿其可用长度大约10％的变化。这意味着在基质管的特定位置去除了太多的材料，且腐蚀过程沿可用长度不是完全不变的。而且可以发现沿预制件的长度在特定位置折射率特征的中心有一个不希望的下降。

Claims (3)

1.一种通过平行于基质管的纵轴移动热源来制造实心预制件的方法，该基质管的内表面除敷一层或更多层掺杂或非掺杂玻璃层，以便经过多道工序将基质管塌陷为实心预制件，其中在多次经过热源之后将腐蚀剂提供给基质管的内部，其特征在于：在经过一次或多次所述热源期间测量沿基质管内部长度的压降，且所述热源平行于基质管的纵轴移动的速度与所述压降有关，其中腐蚀剂提供的时机是在基质管的内径在腐蚀步骤之前沿基质管的长度减小至1.5-2.5mm时。
2.如权利要求1的方法，其特征在于：基质管的内径沿其长度减小至1.7-2.0mm范围内的一个值。
3.如前述任一项权利要求的方法，其特征在于：腐蚀剂是从C2F6，C3F8，n-C4F10或SF6族中或其组合中选择的气体，上述组合还可以与载气进行组合。
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