CN1597582A - 制造光纤预制棒的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造光纤预制棒的设备和方法。所述设备包括具有多个喷嘴的喷射单元，用以喷射火焰和原料气体；以及支撑单元，用以支撑并使围绕喷射单元设置的多个基棒旋转。

Description

制造光纤预制棒的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造光纤预制棒的设备和方法，具体地说，涉及一种通过外部汽相氧化方法制造光纤预制棒的设备和方法。
背景技术
一般地说，制造光纤的过程包括制造光纤预制棒和由制得的光纤预制棒生产具有预定直径之光纤的步骤。
公知的制造光纤预制棒方法包括改进的化学汽相沉积法、内部汽相氧化法、外部汽相氧化法、轴向汽相沉积法、等离子化学汽相沉积法等。
图1描述一种常见的制造光纤预制棒的设备。如图所示，所述设备包括多个用以在基棒110上产生火焰和原料气体的喷火器130、用于支撑基棒110并使其旋转的卡盘140，以及用来支撑喷火器130和卡盘140的支架120。
喷火器130将通过点燃譬如H2、O2等燃料，以及诸如SiCl4、GeCl4等原料气体所产生的火焰喷射到基棒110上。喷射到基棒110上的火焰和原料气体产生比如SiO2、GeO2等微粒，然后使所产生的微粒沉积在基棒110上，从而在基棒110上产生烟炱层111。
卡盘140支撑基棒110的两端并使基棒110旋转。具体地说，卡盘140使基棒110旋转，从而使厚度均匀的烟炱层111沉积在基棒110上。
支架120用作使烟炱层111沉积在基棒110上的工作台，并支撑喷火器130和卡盘140。
通过改进上述设备可以制造多个光纤预制棒，并且上述设备可以包括用于同时在其上沉积烟炱层的位于支架上的多个基棒、用于使每一个基棒旋转的卡盘和喷火器。
按照上述传统结构，由于沉积的烟炱层沿烟炱层主轴具有密度梯度，所以沿基棒径向沉积的烟炱层的量有所不同。另外，由于基棒的旋转，可能发生以螺旋形沉积的烟炱层的量不规则。具体地说，基棒上沉积的每一烟炱层都需要喷火器，这给同时获得具有相同质量的多个烟炱层带来困难。而且，基棒上沉积的每一个烟炱层都需要卡盘和喷火器，从而增加了设备的安装成本。
发明内容
于是，考虑到上述问题，通过提供一种用于制造光纤预制棒的设备提出本发明，并且带来附加的优点，其中能够容易地制造具有相同质量的多个烟炱层。
按照本发明的一个方面，一种制造光纤预制棒的设备，它包括：喷射单元，该单元包含实质上沿垂直方向设置的多个喷嘴，用以沿径向提供火焰和原料气体，从而形成光纤预制棒；以及支撑单元，用以支撑围绕喷射单元设置的基棒并使其旋转，以便在旋转的同时，于基棒上形成厚度均匀的烟炱层。
最好使多个基棒围绕所述具有多个喷嘴的喷射单元，并且基棒围绕喷射单元的中心旋转，从而使具有相同质量的烟炱层同时沉积在多个基棒上。
按照本发明的另一方面，一种制造光纤预制棒的方法，依次包括如下步骤：(a)围绕用于喷射火焰和原料气体的喷射单元设置多个基棒；(b)使基棒旋转；以及(c)通过在基棒上喷射火焰和原料气体，分别在基棒上沉积烟炱层。
最好使多个基棒围绕所述具有多个喷嘴的喷射单元，并使基棒可以围绕喷射单元中心旋转，从而使具有相同质量的烟炱层同时沉积在多个基棒上。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将能更清楚地理解本发明的上述特点和其它优点，其中：
图1是传统的制造光纤预制棒设备的示意图；
图2是本发明一种实施例制造光纤预制棒设备的示意图，其中要同时制造多个烟炱层；
图3是图2所示设备的透视图；以及
图4是描述图3所示设备之驱动单元的平面图。
具体实施方式
以下参照附图详细描述本发明的实施例。为清楚简明计，将省略对于其中所用的已知功能和配置的详细描述，因它们将会使本发明的主题不清楚。
图2是发明一种实施例制造光纤预制棒的设备的示意图，其中要同时制造多个烟炱层。图3是图2所示设备的透视图。
参照图2和3，所述本发明的设备包括：用于喷射火焰和原料气体的喷射单元330、用于支撑多个基棒340的支撑单元320、用于将旋转力传输给支撑单元320的驱动单元310、下支撑架350、用于输出控制信号的控制单元370，以及用于调整基棒340高度的控制装置360。
喷射单元330包括沿其主轴设置的多个喷嘴331，各喷嘴331用来向相应的基棒340喷射火焰和原料气体。喷射到基棒340上的原料气体与火焰发生化学反应，从而产生比如SiO2、GeO2等物质。所产生的物质沉积在基棒340上，从而产生烟炱层341。
支撑单元320包括多个卡盘322，分别与围绕主轴排列的基棒相连，以及从沿径向的旋转轴伸出的支架321，用来支撑卡盘322。
支架321沿着径向从旋转轴伸出，并包含多个贯穿它所形成的轨道槽321a。将每个卡盘322安装在轨道槽321a内。将用来控制相应卡盘位置的弹性构件323插入到轨道槽321a的间隙中。
卡盘322分别与相应的围绕旋转轴排列的基棒340连接，并将它置于相应的轨道槽321a内。另外，通过将相应卡盘322的上端部分与驱动单元310相连，而把由驱动单元310产生的旋转力传输给基棒340。
图4是图3所示设备之驱动单元的平面图。如图所示，驱动单元310包括用以产生使支架321旋转之旋转力的第一主移动器311，分别与卡盘322上端相连的第一齿轮313，用以将旋转力传输给第一齿轮313的第二齿轮314，以及用以产生使第二齿轮314旋转之旋转力的第二主移动器312。
第一主移动器311将其轴的轴心与支架321的中央部分相连，从而产生使支架围绕旋转轴旋转的旋转力。
使第二齿轮314的一端铰绕在第二主移动器321的转轴上，而第二主移动器321用以产生使第二齿轮314旋转的旋转力。可将伺服动机或步进电机用作第二主移动器321。
使每个第一齿轮313连接到相应的卡盘322的上端，所述卡盘从支架321的上表面伸出，并将第二齿轮314传输来的旋转力传输给相应的卡盘322，从而使固定到卡盘322的相应基棒340旋转。
可以将具有弹性的板簧用作第二齿轮314。在这种情况下，所述板簧包括轮齿，所述轮齿形成于板簧的内表面上，并以指定的传动比与第一齿轮313的轮齿啮合。也就是说，作为恒星齿轮类型的第二齿轮314的内表面与第一齿轮313的外表面相啮合。因此，第二齿轮314把由第二主移动器312产生的旋转力传输给第一齿轮313。这里，第二齿轮314采用铰绕在第二主移动器312的轴的轴心的具有弹性的板簧上，从而其直径随基棒340外径的增大而变化。
因此，第二齿轮314把由第二主移动器312产生的旋转力传输给第一齿轮313，从而使分别与相应卡盘322连接的各个基棒340旋转。而且，第一主移动器311直接将旋转力传输到支架321，从而使位于喷射单元330中央的基棒340移动。
也就是说，所述支架321通过把每个卡盘322置于相应沟槽321a中之一上，而移动位于喷射单元330中心的基棒340，并使基棒340旋转，以及根据第二齿轮314的直径变化而沿轨道槽321a直线往复移动。
具体地说，在第二齿轮314直径减小的情况下，卡盘322沿轨道槽321a向支架321的中央部分靠近。而在第二齿轮314的直径增加的情况下，利用插入到轨道槽321a之弹性单元323的弹性，使卡盘322指向支架321的边缘部分。
下支架350与支架321的下表面相对，从而支撑所述基棒340和喷射单元330。
控制单元370测得基棒340重量的变化，然后根据基棒340重量的变化输出控制信号，用以控制基棒340的高度。
根据由控制单元370输出的控制信号，并采用气泵或电机，所述控制装置360调整基棒340的高度。
在制造光纤预制棒的过程中，根据烟炱层341的长度和重量以及各喷火器331之间的间隔(d)确定基棒340的高度。
例如，在光纤预制棒制造过程中，根据要沉积的烟炱层341总重量确定基棒340的高度。此外，确定基棒340的高度，使喷火器331之间的间隔为四分之一齿距。从上面的描述显然看出，本发明提供一种用于制造光纤预制棒的方法，其中，光纤预制棒沉积在多个基棒上，这些基棒围绕具有多个用来喷射火焰和原料气体的喷嘴的喷射单元旋转，从而在相同的沉积条件下获得多个沉积在基棒上的光纤预制棒。事实上，围绕用于喷射火焰和原料气体的喷射单元设置多个基棒，从而降低生产成本并提高光纤预制棒的生产率。
尽管本发明只详细描述了一种实施例，但本领域技术人员可以理解，在不脱离有如所附权利要求公开的本发明范围和精神的前提下，对具体要素的各种改进、添加和替换都是可以的。

Claims (12)

1.一种制造光纤预制棒的设备，包括：
喷射单元，沿着实质上垂直的方向具有多个喷嘴，用以提供火焰和原料气体；和
支撑单元，用以使多个基棒围绕喷射单元按实质上平行的关系旋转，以便在旋转期间使火焰和原料气体加给多个基棒上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，还包括驱动单元，用以在支撑单元上产生旋转力，从而使多个基棒旋转。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，还包括控制装置，用以调整各基棒的高度。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，还包括多个卡盘，分别与多个基棒的上端部分相连，并在驱动单元内可旋转地连接。
5.一种制造光纤预制棒的设备，包括：
喷射单元，沿着实质上垂直的方向具有多个喷嘴，用以沿径向提供火焰和原料气体；
多个基棒，围绕喷射单元的旋转轴设置；
支架，具有多个可旋转地与其连接的卡盘；
第一主移动器，用于在支架上产生围绕喷射单元的旋转轴的旋转力；
多个第一齿轮，分别与卡盘的上端连接；
第二齿轮，与第一齿轮相啮合，用于在每个基棒上传输旋转力；以及
第二主移动器，用于在第二齿轮上产生旋转力。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述支架设置在其中形成的多个轨道槽，用以安装多个卡盘。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，还包括多个弹性构件，分别插入到轨道槽的每个间隙中，用以控制各卡盘的位置。
8.根据权利要求5所述的设备，其中，由所述第二主移动器的旋转的方向控制所述第二齿轮的直径。
9.根据权利要求5所述的设备，其中，还包括：
控制单元，用于检测正被火焰和原料气体喷射之基棒的重量，并根据测得的重量变化输出控制信号，以控制基棒的重量；以及
控制装置，用以根据控制单元的输出控制信号调整所述基棒的高度。
10.根据权利要求5所述的设备，其中，利用插入在每个轨道槽中的弹性构件并依第二齿轮直径的变化，使每个卡盘沿各自的轨道槽直线往复运动。
11.根据权利要求5所述的设备，其中，所述喷射到基棒上的原料气体与火焰发生化学反应，从而形成烟炱层。
12.一种制造光纤预制棒的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
沿实质上垂直的方向围绕喷射单元设置多个基棒；以及
在使来自喷射单元的火焰和原料气体加于基棒的同时使多个基棒旋转，从而形成厚度均匀的烟炱层。
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