CN1281534C - 包含棒盖的轴向汽相沉积装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造光纤预制棒的轴向汽相沉积装置，包括轴向固定于旋转并垂直移动的卡盘的一端的起始棒。固定于起始棒的另一端的棒盖是具有轴向与起始棒成为直线的面朝下的端部的旋转体，并且可以配置为多种形状。在棒盖下的接收燃料和原材料的一个加热器，向棒盖喷射火焰以形成纤芯，同时类似提供的另一个加热器向棒盖的外周侧向喷射火焰以形成包层。根据棒盖的形状调整所沉积的纤芯/包层，以及通过控制燃料和原材料、加热器之间的距离和加热器的角度来精确的调整所沉积的纤芯/包层。

Description

包含棒盖的轴向汽相沉积装置
技术领域
本发明涉及一种用于制造光纤预制棒的装置，尤其涉及一种轴向汽相沉积装置。
背景技术
具有一末端的光纤预制棒包括芯和包层，由所述预制棒拉制具有直径小于该光纤预制棒的直径的光纤。这里，纤芯的折射率高于包层的折射率。用于制造光纤预制棒的方法主要分为外部汽相沉积(OVD)、轴向汽相沉积(VAD)、等离子化学汽相沉积(PCVD)和改进的化学汽相沉积(MCVD)。轴向汽相沉积的优点在于通过沿轴向合成玻璃来沿纵向连续制造光纤预制棒。另外，汽相轴向沉积生产具有较大直径和长度的光纤预制棒，从而适用于大规模生产。
授予Kai Huei Chang等的美国专利号No.6131415、发明名称为“METHOD OF MAKING A FIBER HAVING LOW LOSS AT 1385nmBY CLADDING A VAD PREFORM WITH A D/d＜7.5”，公开了一种用于在纤芯上形成包层的方法，其包括以下步骤：当硅起始棒旋转时，通过利用第一喷火器向硅起始棒的中央部分喷射火焰来在硅起始棒的末端形成纤芯，以及通过利用第二喷火器向硅起始棒的外周部分喷射火焰来在纤芯上形成包层。
在上述轴向汽相沉积方法中，纤芯和包层的沉积效率取决于起始棒的表面积。
然而，上述传统的轴向汽相沉积方法的缺点在于增加起始棒的直径以便提高纤芯的沉积效率是有限的，并且为了提高包层的沉积效率还需要附加的步骤。此外，设置所沉积的包层/纤芯比率也很困难。
发明内容
考虑到上述问题，提出了本发明，本发明的目的在于提供一种轴向汽相沉积装置，与传统的装置相比，能显著提高纤芯和包层的沉积效率。
根据本发明，上述和其它目的能够通过提供一种用于制造光纤预制棒的轴向汽相装置来实现，包括：垂直移动并旋转的卡盘；起始棒，具有固定于卡盘的上端；棒盖，固定于起始棒的较下端部分并充当具有较窄的端部的旋转体；第一加热器，用于通过向中央部分喷射火焰(flame)来在棒盖的中央部分上形成纤芯；以及第二加热器，用于通过向外周喷射火焰来在棒盖的外周形成包层。
附图说明
根据结合附图的以下详细描述将能够更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特点和其它优点，其中：
图1是根据本发明的优选实施例的轴向汽相沉积装置的示意图；以及
图2a至2c是分别示出了根据本发明的轴向汽相沉积装置的棒盖的各种形状的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的具体实施例，为了使表述清晰，将省略对于其中采用的已知的功能和配置的详细描述。
作为演示性和非限制性的实例，图1是示出了根据本发明优选实施例的轴向汽相沉积装置的示意图。装置100包括卡盘110、起始棒120、棒盖144、和第一和第二加热器150、160。
卡盘110能垂直移动并旋转，并通过夹紧起始棒的上端来实现固定起始棒120。
将起始棒120的上端固定于卡盘110，以使起始棒在轴向汽相沉积过程期间旋转并同时向上移动。
将棒盖130固定于起始棒120的下端部分，并具有双凹形状。棒盖130包括具有半球形状的基座部分132和从基座部分伸出的并且具有半球形的伸出部分134。
第一加热器150向棒盖130的中央部分喷射火焰，从而在伸出部分134上形成纤芯142。第一加热器150接收提供到其的燃料和原材料，然后通过向该处喷射火焰来在伸出部分134上沉积玻璃材料。
第二加热器160向棒盖130的外周喷射火焰，从而在基座部分132上形成包层144。第二加热器160接收提供到其的燃料和原材料，然后通过向该处喷射火焰在基座部分132上沉积玻璃材料。
棒盖130最好是由石英或陶瓷制成，并且根据棒盖130的形状调整所沉积的纤芯/包层比例。也就是说，根据棒盖的形状来调整在棒盖130上形成的纤芯142和包层144的直径比率。通过控制提供给第一和第二加热器150、160的燃料和原材料或者通过控制第一和第二加热器角度和二者之间的间隔来精确调整所沉积的纤芯/包层比率。由于棒盖130的表面积可以自由调整，从而可以调整沉积效率，以便容易地保持沉积工艺，并显著地提高生产率。尽管图1描述了具有双凹形状的棒盖130，但是本发明并不局限于此。棒盖是具有窄的端部的旋转体，但是可以具有多种形状。
图2a至2c是分别示出了根据本发明的轴向汽相沉积装置的棒盖的各种形状的典型示意图。
如图2a所示，固定于起始棒210的下端部分的棒盖220具有半球形状，其中央部分凹陷(后面将描述的棒盖的其它形状是没有凹陷的中央部分的半球)。通过向棒盖的中央部分喷射火焰来在棒盖220的中央部分形成光纤预制棒的纤芯232，以及通过向棒盖的外周喷射火焰在棒盖的外周部分形成光纤预制棒的包层234。
如图2b所示，固定于起始棒310的下端部分的棒盖320具有半球形状。通过向棒盖的中央部分喷射火焰在棒盖320的中央部分形成光纤预制棒的纤芯332，以及通过向棒盖的外周喷射火焰在棒盖的外周部分形成光纤预制棒的包层334。
如图2c所示，固定于起始棒410的下端部分的棒盖420具有截圆锥形状。通过向棒盖的中央部分喷射火焰在棒盖420的中央部分形成光纤预制棒的纤芯432，以及通过向棒盖的外周喷射火焰在棒盖的外周部分形成光纤预制棒的包层434。
从上面的描述明显看出，本发明提供了一种用于制造包含固定于起始棒的具有指定形状的棒盖的光纤预制棒的轴向汽相沉积装置，使光纤预制棒所沉积的纤芯/包层的比率容易调整。
有利地，根据本发明的用于制造包括具有指定形状的棒盖和固定该棒盖的起始棒的光纤预制棒的轴向汽相沉积装置，使在棒盖上沉积的纤芯和包层的表面积容易调整，从而提供对沉积的有效控制、容易保持的光纤预制棒制造工艺，以及明显提高的生产率。
尽管已经详细描述了本发明的优选实施例，本领域技术人员可以理解的是，在不脱离如所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，对具体要素的各种改进、添加和替换是可能的。

Claims (16)

1.一种用于制造光纤预制棒的轴向汽相沉积装置，包括：
卡盘；
起始棒，具有下端部分和固定于卡盘的上端；
棒盖，固定于所述下端部分并充当具有较窄端的旋转体；
第一加热器，用于通过向棒盖的中央部分喷射火焰来在所述中央部分形成纤芯；以及
第二加热器，用于通过向棒盖的外周部分喷射火焰来在所述外周部分形成包层。
2.根据权利要求1所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于棒盖包括具有半球形的基座部分和从基座伸出并具有半球形的伸出部分。
3.根据权利要求1所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，棒盖具有凹陷的中央部分的半球形状。
4.根据权利要求1所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，棒盖具有半球形状。
5.根据权利要求1所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，棒盖具有截圆锥形状。
6.根据权利要求1所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，将所述窄端朝向与所述起始棒轴向对准的所述棒盖部分来放置。
7.根据权利要求1所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，喷向所述中央部分的所述火焰向上喷射和喷向所述外周的所述火焰侧向喷射。
8.一种用于制造光纤预制棒的轴向汽相沉积装置，包括：
起始棒，对其进行配置，用于在垂直定位的同时轴向旋转，所述起始棒具有下端部分；
棒盖，固定于起始棒的下端部分并充当具有较窄端的旋转体；
第一加热器，用于通过向棒盖的中央部分喷射火焰在所述中央部分形成纤芯；以及
第二加热器，用于通过向棒盖的外周部分喷射火焰在所述外周部分形成包层。
9.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于棒盖包括具有半球形的基座部分和从基座伸出并具有半球形的伸出部分。
10.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，棒盖具有凹陷的中央部分的半球形状。
11.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，棒盖具有半球形状。
12.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，棒盖具有截圆锥形状。
13.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，其特征在于，将所述窄端朝向与所述起始棒轴向对准的所述棒盖部分来放置。
14.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，其中所述棒盖至少由石英和陶瓷之一制成，以及所述较窄端朝向与所述起始棒轴向对准的所述棒盖部分。
15.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，还包括垂直移动并旋转的卡盘，其中，起始棒具有固定于卡盘的上端。
16.根据权利要求8所述的轴向汽相沉积装置，其中，喷向所述中央部分的所述火焰向上喷射和喷向所述外周的所述火焰侧向喷射。
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