CN1863741A - 用于对多孔光纤预制棒钻孔的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造具有至少一个沿其纵向延伸的孔的多孔光纤预制棒的方法，包括形成疏松预制棒(121)，如通过火焰水解形成的玻璃烟炱预制棒或凝胶预制棒；然后通过钻孔(305)疏松预制棒而形成至少一个孔，该孔沿纵向延伸贯穿疏松预制棒。可通过将多孔疏松预制棒送入固结工序之后拉丝该多孔疏松预制棒而制造多孔光纤。本发明还涉及一种包括用于支承、保持、定位和钻孔疏松预制棒的装置的用于钻孔疏松预制棒的设备。

Description

用于对多孔光纤预制棒钻孔的方法和设备
本发明一般涉及光纤制造领域，更特别涉及多孔光纤制造的领域。
光纤大量用于光无线通讯系统。普通光纤具有一个在操作光波长下被折射率相对低的实心包层包围的折射率相对高的实心纤芯。由于包层的折射率比纤芯的折射率低而产生的称为全内反射(TIR)的机理，沿光纤传播的光基本上被限制在纤芯内。
近年来，提出并研究了一类新光纤。由于包含了沿整个光纤长度延伸的气孔细小阵列，这些新光纤通常被称为多孔光纤。多孔光纤有时也被称作微结构光纤、光子晶体光纤(PCFs)、光子带隙(PBG)光纤、孔辅助光纤。
大致说来，可确认两种主要类型的多孔光纤。第一种多孔光纤包括具有高折射率纤芯和由光子晶体制成的包层的波导光纤；在这些光纤中，与普通光纤类似，光通过全内反射传导。第二种多孔光纤包括具有被光子晶体包层包围的低折射率纤芯的PBG光纤；在这些光纤中，光通过PBG效应传导。
多孔光纤已被证实以独特的光学性能为特色，这在光无线通讯领域尤为有用，并且不能通过普通光纤获得；多孔光纤的独特性能的例子有高度的非线性、无休止单模传送、高数值孔径。
到目前为止，已提出了几种制造多孔光纤的方法。
生产多孔光纤最常用的技术之一可定义为“堆积和拉丝”，该技术的一个实施方式被例如US 5802236所公开。根据这一技术，大量实心和空心的二氧化硅棒(二氧化硅毛细管)以复制出最终光纤所需获得孔分布的紧密堆积空间排列方式被堆积在中空的玻璃圆柱内。然后，将堆积的二氧化硅棒熔结在一起，将所得光纤预制棒送入普通拉丝炉中并用普通预制棒拉丝方法拉丝。
尽管有报道说已用这种方法生产出了性能优良的微结构光纤，但申请人已经注意到堆积-拉丝技术实际上受到几种缺点的影响。例如，适当定位和组装大量(高达数百)很细的二氧化硅管是一项困难的工作。
另外，当使用一般圆柱管时，管之间不可避免存在的隙间空隙引进不希望的界面和杂质，并由于物质从管向隙间空隙转移而导致孔变形；所有这些显著地影响最终光纤的衰减。
此外，用这种技术生产的光纤很难复制。由于使管紧密堆积排列在一起的难度，几乎不可能制造出具有任意孔格结构的多孔光纤。
另一种生产微结构光纤的已知技术，例如EP 1172339 A1中描述的，采用了溶胶-凝胶法。普通圆柱形模子设有贯穿其中的大量细长元件，然后将含二氧化硅的溶胶注入模子，随后促成或使得溶胶成为凝胶。将所得凝胶体移出模子并从凝胶体中除去细长元件(根据细长元件的性质，通过机械脱除或者可能的话，通过化学反应或高温分解)。然后将凝胶体干燥并烧结。最后，通过拉丝烧结体获得微结构光纤。
不同于堆积-拉丝技术，这种溶胶-凝胶技术允许生产具有任意孔排列(即具有任意孔格结构)的微结构光纤；另外，溶胶-凝胶法受再现性问题的影响较小，并且看起来适于大规模生产。
但是，申请人已注意到，由于不可避免存在嵌入的水和杂质，以及无规律的分子微观结构，这种方法生产的光纤可能会受到相对高损耗问题的影响。这一缺点，与成本相对较高一起，可能妨碍这种溶胶-凝胶技术的工业应用。
多孔光纤也可采用例如US 5774779所描种述的基于挤出技术而形成。但是，这些通常只在采用聚合材料和软玻璃(即具有低玻璃态转化温度的玻璃)时才合适的技术由于包括污染、缺乏可再现性、高偏振模式色散等多种原因而不利。
也提出了通过直接在实心玻璃棒上钻孔来制造多孔光纤。
例如，WO 02/072489提到了一种包含用超声辅助机械钻孔在直径约30mm的实心玻璃棒上钻孔来制造多孔光纤的方法。所得多孔棒随后被磨铣外表面以得到六个平面，然后拉丝成六角形毛细管。最后，以紧密堆积方式堆积六角形毛细管以生产可拉丝成光纤的光纤预制棒。WO 02/072489在超声辅助机械钻孔通常给预制棒材料带来高污染和制造时间长方面批评了这种方法。
注意到与多孔光纤不同的有关光纤制造中也提出了玻璃棒的钻孔和磨铣。例如，WO 01/38244公开了一种制造由包层边界的扰动或不规则制成的光纤的方法，包括在借助机械或超声辅助机械磨铣实心玻璃棒而形成的在包层材料内钻出大量的孔。
申请人已注意到这些技术的缺陷在于使得它们在工业化、大规模制造多孔光纤的应用上不实用。事实上，由于玻璃的硬度，在其中钻孔是极其耗时的：即便制一个孔就需要数小时。显然，随着需制孔数目增加，光纤制造时间的确激增。
另外，当孔直径变小以及长度增加时，这些方法不能保证孔的精确度。
此外，在孔打钻/磨铣过程中，会发生相对高的光纤污染。
在WO 02/072489中公开了一种制造用于微结构光纤预制棒的方法，其中采用激光烧蚀或激光蚀刻在玻璃棒或管上形成细长通道(槽和/或缝)，然后将其按预先设定的排列组装以形成微结构光纤预制棒。
申请人注意到，当需要制备具有相对复杂横切面设计的预制棒(例如，在纤芯周围具有多于一个孔环的预制棒)时，这一技术可能容易变得极其复杂而冗长。
此外，需要若干嵌套步骤以获得复杂的横切面设计。而界面数目的提升增加了光纤的衰减。
至少因为这些原因，这一限于实验室规模制造的技术还不适用于大规模生产。
鉴于前面所述的现有技术状况，申请人已认识到从工业适用性角度来看，已知的多孔光纤制造方法是不实用的，由于不同的原因而不适合低成本、大规模生产低损耗多孔光纤。
因此，本发明的目的是提供一种制造多孔光纤的新方法，该方法不表现出已知制造方法的问题。
特别地，本发明的目的是提供一种用于可以以低成本生产低损耗光纤的多孔光纤的生产方法，该方法可重复且稳定并且适于大规模生产。
另外，本发明的一个目的是提供一种能以简单方式实现光纤中孔的精确结构的方法。
考虑这些以及其它目的，申请人直觉到发明一个制造多孔光纤新方法的良好起点可能是制造普通即无孔光纤所广泛使用的火焰水解法(用行话来说，即烟炱(soot)法)，在大规模生产和光纤性能两方面，该方法早已被证明是优秀的技术。火焰水解法包括现有技术已知的气相沉积法。
申请人已认识到，在使在由已知烟炱法获得的相对柔软的玻璃烟炱体固结前，通过在该相对柔软的玻璃烟炱体上钻孔可相当容易地形成孔。从结果看，这种方法比在已经玻璃化的棒上钻孔简单得多、快得多、并且也更好。
申请人还认识到，在适合转化成玻璃化预制棒的其它任何种类的疏松预制棒(例如凝胶疏松预制棒)上应用机械钻孔技术可获得同样的优势。
因此，根据本发明的第一方面，提供了一种制造多孔光纤预制棒的方法，包括：
形成具有纵向的疏松预制棒，和
在沿其纵向上形成延伸贯穿疏松预制棒的至少一个孔，其中所述至少一个孔通过钻孔疏松预制棒而形成。
必须指出，为本发明目的，用“钻孔”意指现有技术中已知的任何种类的机械钻孔，包括超声钻孔。
为确保至少一个孔的几何形状在本方法的后续步骤中不改变，疏松预制棒的密度至少在其中要形成至少一个孔的区域“基本恒定”。为本发明目的，当该区域内密度的最大变化为±2％，更优选为±1％，甚而更优选为±0.5％时，预定区域的密度被视为“基本恒定”。例如在JP.4367536 A2中，报道了在径向获得体密度±0.5％变化的可能性。
该方法还包括在所述钻孔后将疏松预制棒送入固结工序，从而提高疏松预制棒的密度。在钻孔后，疏松预制棒还进入脱水工序。
在本发明的一个实施例中，疏松预制棒是通过火焰水解，特别是采用任何适当的化学气相沉积法，甚至更特别是制造普通无孔光纤所采用的成熟方法(如外气相沉积(OVD)法和轴向气相沉积(VAD)法)之一而形成的烟炱预制棒。
优选地，为避免钻孔操作中破裂的风险，玻璃烟炱预制棒具有从0.25至0.8g/cm3范围内的密度(D)，甚至更优选的，在0.5至0.7g/cm3范围内。
或者，疏松预制棒为凝胶预制棒。
根据本发明的另一方面，提供一种制造具有至少一个延伸贯穿光纤纵向的孔的多孔光纤的方法。该方法包括通过根据本发明第一方面的方法形成多孔光纤预制棒，并拉丝该多孔光纤预制棒。
根据本发明的第三方面，提供一种在疏松光纤预制棒上钻孔的设备。该设备包括：
疏松预制棒支承结构，包括用于接合疏松预制棒外表面以使疏松预制棒保持稳定的疏松预制棒保持器装置；
用于驱动至少一个钻头的钻孔机，和
用于调节疏松预制棒和钻孔机相对位置的位置调节结构。
优选地，疏松预制棒保持器具有用于接触疏松预制棒的由弹性材料，优选是橡胶，特别是硅橡胶制成的活动表面。
优选地，钻孔设备包括用于使疏松预制棒支承结构的轴线相对于基准平面倾斜的倾斜机构。
该设备可以还包括在其中形成有预定孔图案的至少一个钻孔遮罩，其可以用于疏松预制棒以引导钻孔操作。
下述一个仅通过非限制性示例提供的并参考附图说明的实施例的详细描述将使本发明的特点和优点明显，其中：
图1为根据本发明实施例的预制棒制造方法的化学气相沉积工艺部分的设备示意图，用来获得要经受钻孔的玻璃烟炱体；
图2为显示了沉积工艺后烟炱体密度(纵坐标)作为自烟炱体轴线径向距离(横坐标)函数的示意图；
图3示意性地描绘了根据本发明实施例的用于在烟炱体中钻孔以获得多孔烟炱体的设备；
图4A和4B示意性地展示了在固结工序之前和之后具有所需孔图案的多孔烟炱体，由该固结工序获得固结多孔烟炱体；
图4C为沿图4B中IVc-IVc线的固结多孔烟炱体的横截面示意图；和
图5极简要地显示了由固结多孔烟炱体拉丝成多孔光纤的预制棒拉丝阶段。
以下，将描述根据本发明的实施例制造多孔光纤预制棒并由该光纤预制棒获得多孔光纤的方法。
首先，准备相对柔软的疏松二氧化硅烟炱体。该二氧化硅烟炱体通过水解法而形成；特别地，沉积方法是用来制造用于拉丝普通(即无孔)光纤的预制棒所通常采用的类型，如外气相沉积(OVD)或轴向气相沉积(VAD)。
例如，二氧化硅烟炱体是通过Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A.的以WO02/090276 A1号公开的题为“制造光纤预制棒的方法”的国际申请所描述的方法形成的，该申请被本文参引。
特别地，见图1，用于实施化学沉积工艺的设备101基本包括水平支承底座103，一对以彼此间隔预定距离从底座103向上延伸的竖直支承构件105a、105b，固定在底座103上并在两个支承构件105a、105b之间延伸的水平导轨107，和可滑动地连接在导轨107上的机动滑块109。
支承构件105a、105b的上端分别装有彼此相对且可绕同一水平轴线113转动的第一和第二操作元件111a和111b。操作元件111a、111b用于保持与轴线113同轴的芯棒115，并使芯棒115绕轴线113转动。引擎117连接在第一操作元件111a上以使其转动，并结果使芯棒115和第二操作元件111b绕轴线113转动。
滑块109带有顶部具有气体出口的喷嘴119；喷嘴119可以为例如Corning的EP 978491中所描述的类型。喷嘴119用于沿基本垂直于轴线113的方向向芯棒115喷射气态玻璃原料和含氧气和甲烷(或氢气)的燃料气。玻璃原料包括二氧化硅前体-通常为诸如八甲基环四硅氧烷(OMCTS)的硅氧烷，或如SiCl4的氯化物-和，当需要时，合适掺杂剂(如锗、磷、硼、氟等)的氧化物前体。当玻璃原料包括硅氧烷时，产生提供几乎火焰全部热量的强放热反应。在如此产生的火焰中，发生生成作为烟炱沉积在芯棒115上的SiO2(以及，如果需要，掺杂剂氧化物如GeO2)的反应。
通过沿导轨107滑动，滑块109使喷嘴119在沉积过程中在芯棒115下水平移动，从而使二氧化硅烟炱沉积在旋转的芯棒115上，由此逐渐形成疏松的相对柔软的烟炱体121。滑块5的移动范围至少相应于烟炱体121的预期长度，通常为1m左右。滑块往复的次数影响烟炱体121最终的直径(通常，在几厘米到几十厘米范围之间)。
设备101还包括控制引擎117和滑块109操作的控制单元123。
注意到烟炱体121的一个重要特性是其密度(以下，简指烟炱体密度，或简单地，烟炱密度)；具体来说，沿烟炱体径向的烟炱密度分布的形状和数值影响烟炱体121的强度及其在以下将描述的烟炱体固结阶段中的收缩行为。虽然这些方面对用于组成普通光纤预制棒的烟炱体也很重要，但它们在要求对烟炱体121进行侵入性机械加工的本发明方法中更为重要。特别地，根据本发明的实施例，烟炱密度值优选保持在0.25至0.8g/cm3的范围内，更优选地，在0.5至0.7g/cm3的窄范围内。在这些烟炱密度值范围内，可以对烟炱体121进行预期的机械处理而没有烟炱破裂的危险；特别地，如同下面将要详细解释的，可在烟炱体121上钻出纵向的孔(即，沿轴线113方向延伸的孔)，和横向于轴线113小心地切割烟炱体。还注意到太高的密度值，特别是高于0.9g/cm3的密度将使烟炱体121对有效固结来说过于密实。
通常，在用于组成普通光纤预制棒的烟炱体中，烟炱密度有或多或少的陡变，但从烟炱体的内部向外部持续降低。根据本发明的实施例，烟炱密度径向分布是这样的：至少在烟炱体内要形成孔的区域内烟炱密度保持基本恒定；举例来说，假定须形成一个或多个同心圆周序列(环)孔，便确定了相应数目的同心环形区域，在每个环形区域内，烟炱密度基本保持恒定(尽管可能为不同的值)。这样，即使在固结之后，也能保证均一的孔几何形状；如果，优选地，烟炱密度在烟炱体中形成孔的整个区域以相同数值保持基本恒定，则即使在不同孔环中的孔几何形状也保持均一。
根据实施烟炱体形成所用的特定设备，可通过不同方式实现烟炱密度的控制。
例如，见图1的示例性设备，通过控制单元123(例如，根据管理工作流程的存储软件)控制的同步进行的喷嘴119的往复平移运动和芯棒115的旋转运动使得化学物质沿螺旋路径沉积。通过改变沉积过程中喷嘴119的平移速率和芯棒115的旋转速率(同时其它工艺参数优选保持恒定)，可获得所需的烟炱密度分布。
正好引用另一个例子，JP 04367536 A2描述了允许实现控制烟炱密度径向变化在±0.5％内的通过OVD技术制造烟炱体的方法。
图2的实线A示意性地描绘了示例性的但完全不是限制性的烟炱密度径向分布，而点划线B代表了用于制造普通光纤的烟炱体中典型的烟炱密度分布。烟炱密度具有在芯棒115附近的起始值Dmax并在烟炱体121外周降至终值Dmin(通常为0.45g/cm3，根据本发明的实施例低至0.25g/cm3)。假定在烟炱体121内需设置两个成孔区域HA1和HA2，则在烟炱体121内要设置两个相应的烟炱密度基本恒定为D1和D2的环形区域，D1和D2的值在上述优选密度范围内。
注意到烟炱体121可在通过与上述相似的沉积方法预先获得的芯棒组成的基底而非在芯棒115周围形成。
在烟炱体121形成之后，将其移出沉积设备101，并置于用于对烟炱体121纵向钻孔的钻孔装置中。
图3示意性地显示了根据本发明的实施例的钻孔装置301。钻孔装置301基本上包括用于在钻孔过程中支承和保持烟炱体121的烟炱体支承结构303，和用于在烟炱体121上钻孔的钻孔机305。
烟炱体支承结构303包括设有沿第一方向(在所示例子中，垂直于图面方向)延伸的第一滑动导轨309的支承底座307。第一滑块311可滑动地连接在滑动导轨309上。第一滑块311上装有沿垂直于第一方向的第二方向(在所示例子中，箭头Y的方向)延伸的第二滑动导轨313。盒状第二滑块315可滑动地连接在第二导轨313上。手动螺丝驱动位置调节系统317(或机动位置调节系统)使得能够沿第一导轨309调节第一滑块311的位置；类似的螺丝驱动位置调节系统319使得能够沿第二导轨313调节第二滑块315的位置。
支承底座307优进设有倾斜机构，图中示意性地表示了该机构的实施例。一对螺丝351a、351b与支承底座307上的螺纹孔接合，该螺纹孔对准地板355上相应的螺纹孔(例如相对地面静止)，且该对螺丝作为支承底座307和地板之间的铰接接合；一对接合形成在螺丝351a、351b的相反侧的支承底座307上的螺纹孔的调节螺丝357a、357b紧靠地板355表面。通过旋紧/旋松螺丝351a、351b、357a和357b，能使钻孔装置301(特别是其竖直轴线)沿图中箭头T的指向相对于地板(作为基准平面)倾斜。倾斜机构能使支承底座307并从而使整个钻孔装置的竖直轴线倾斜几度；这不多的几度足以补偿烟炱体121微小的偏差。显然，可用替代方式实现倾斜系统；例如，可用球形接头替换两个螺丝351a、351b。
盒状第二滑块315从第一滑块311向上延伸，并在其侧壁限定的空间内可滑动地支承烟炱体支承板321。烟炱体支承板321具有容纳烟炱体121纵端(和芯棒115的突出端)的中心支座323。支承板321可沿导轨325竖直滑动，并可通过螺丝327固定在所需高度。
为使烟炱体121在钻孔操作中保持稳定，可在规定高度设置一套或多套烟炱体保持器329a、329b。每套烟炱体保持器优选包括至少两个或优选三个优选规则间隔的保持器330(例如，彼此间隔120°放置)。每个保持器包括由螺丝335驱动(不过其它驱动机构，例如机动驱动机构也合适)的烟炱体接触衬垫333。为了不损坏易碎且易被污染的烟炱体121，接触衬垫333由适当的弹性材料如橡胶特别是硅橡胶制成，或者至少其要与烟炱体接触的活动表面包覆一层适当的弹性材料如橡胶特别是硅橡胶。由此接触衬垫333能够夹紧烟炱体121以使其严格地保持竖直而不引起污染和破裂。
竖直壁359由地板355向上延伸以为钻孔机305提供支承。钻孔机305通常包括旋转驱动可更换地支承钻头341的钻芯339的电动机组337。电动机组337装配在可沿滑块315上的导轨345垂直滑动的滑块343上。
钻头可以例如是螺旋型(如图3放大详图中所示意的)或者是管型；可从商业途径获得不同直径和长度达数十厘米的这两种类型的钻头。
在本发明的优选实施例中，装备有例如由塑料制成的钻孔遮罩347，在其中形成有对应于要在烟炱体121中钻出的孔图案的所需孔图案。钻孔遮罩347用于放置在烟炱体121的顶上，并由此在钻孔时给钻孔者以指引，从而特别地确保更好地控制所钻孔的直度。
在操作中，将烟炱体121从沉积设备101中取出，并竖直置于钻孔装置301中，使烟炱体121的底端容纳在支承板321的支座323中。如果需要，通过调节支承板321的高度来调节烟炱体121的高度，以将烟炱体121的顶端特别相对于烟炱体保持器329a(和329b，如果设置的话)而言放置于所需高度。然后，紧固烟炱体保持器329a(和329b，如果有的话)直至接触衬垫333向烟炱体121施加足以保证烟炱体121在钻孔操作中保持直和静止的压力。钻孔装置倾斜机构能够补偿由于不同烟炱体保持器没有相同紧固所带来的烟炱体纵轴线的轻微偏差。
如果配备了钻孔遮罩347的话，随后将钻孔遮罩347置于烟炱体121的顶端。
通过作用位置调节系统317和319，改变烟炱体121的水平位置，以使烟炱体顶端相对于钻头341位于合适的位置；特别地，钻孔遮罩347中的孔定位在钻头341下。
然后打开钻孔机305并将其降至烟炱体上，以开始钻第一个孔349。当第一个孔钻好后，抬升钻孔机305，改变烟炱体的位置以将钻孔遮罩上的另一个孔带至钻头下。重复上述操作直至钻好所有的孔。
优选地，当在烟炱体121上钻相对长的孔349时，采用两个或更多的加长钻头来钻每个孔；例如，用相对短的钻头开始钻孔，以钻出例如几厘米的孔，然后，用一个较长的钻头替换此钻头来完成钻孔。这保证了孔平直度的更好的控制。
钻头的转速不需要很高；例如，数千rpm的转速，特别是低于2000rpm的转速是合适的。
如果需要，钻孔操作可辅以气体冷却剂如液氮等；为不引起污染，最好避免基于水的和其它液体冷却剂。
适宜地，当需要钻多于一个的孔时，可运用钻头架，并且钻头可事先排列好以复制要在烟炱体上形成的孔图案，或者其基本部分，以适当重复而提供所需孔图案。
已经注意到尽管在显示的例子中钻孔装置设计成保持烟炱体对准竖直方向，但由于在钻孔过程中烟炱体还可以中保持在任何其它方向，因此这点完全不限制本发明。
根据本发明的可选实施例，钻孔装置可以是计算机数值控制(CNC)钻孔机，以保证高精度和速度。
由于烟炱体121相对高的柔软性，因此钻孔是快速而简单的操作，这使得能形成虽然相当长也很直的孔；例如，申请人已成功钻得了平直度偏差低于±0.5mm范围内的直径为4mm的长30cm的孔。申请人也已证实，形成的孔在圆度和表面平滑度方面也质量优良。另外，相当容易获得紧密堆积排列的孔(例如，不同的孔可近至1mm)。
注意到当可用钻头的长度不足以在整个烟炱体121长度钻孔时，可从其两端在烟炱体内121钻孔。尽管从两个相对侧钻的孔之间的微小偏差在这种情形下有可能增加，但因为从同一个烟炱体中一般要拉丝两个和更多个光纤段，这通常不是一个问题。
在其中钻好所需的孔图案后，将烟炱体121移出钻孔装置301。
然后，与普通光纤在烟炱体形成阶段之后的制造工艺相似，将烟炱体121送入净化、脱水和固结工艺。例如，净化、脱水和固结工艺按本文参引的US5656057所描述的干燥和烧结方法进行。
特别地，将烟炱体121放入氯气、氧气和氦气流中进行热处理。
结果，如图4A、4B和4C所示，由烟炱体121获得了OH含量低的高纯固结多孔玻璃预制棒421。
预制棒421具有对称分布的直径优选在1mm和12mm之间的孔449(位于同心环上)。
在固结中，烟炱体121经历显著致密化，结果使体积收缩；典型地，固结玻璃预制棒的最终平均密度比烟炱体121的起始平均密度高约四倍。如前面所提到的，烟炱体密度值和径向分布在固结过程中也起着重要作用；特别地，烟炱密度值决定孔的收缩率，而烟炱密度径向分布影响固结后孔分布的几何形状和均一性：为保证即使在固结之后也能保持每个孔环内及环间所需的孔几何形状的均一性，沿径向的烟炱密度变化应当至少在成孔区域中恒定。
申请人还注意到致密化在整个烟炱体121上是不均匀的：不仅烟炱密度较高处致密化度较低，而且，由于芯棒115的刚性，烟炱体中心的致密化度实质上比其外周附近的低(芯棒115的存在在某种程度上妨碍了芯棒附近烟炱材料的致密化)；这可能引起孔几何形状的变形。因而，可优选在固结步骤前使芯棒115从烟炱体121脱离，以使烟炱体中心部分的致密化不再被阻碍。
然后，在获得固结的玻璃预制棒421之后，与制造普通光纤一样进行预制棒拉丝工艺。参见图5给出的高度示意的图示，将固结玻璃预制棒421送入拉丝炉501，从其中向下拉出直径细很多的光纤503并收集在合适的卷轴上。在拉丝过程中，孔449的直径大幅减小至预定值，但预制棒421中存在的孔图案却保留在了光纤503中。最中光纤中孔的直径优选在0.3μm和15μm之间。
在送去拉丝前，可将预制棒421送入拉伸工序或者包层工序，以适当改变其直径。
根据本发明的方法结合了在普通光纤制造中广泛采用的能够大规模生产低损耗光纤的成熟的“烟炱”工艺和在孔图案设计上高度自由的优点。
在根据本发明的方法中，由于烟炱体相对柔软和在固结和拉丝工艺前在烟炱体中钻的孔是直径为数毫米量级的大孔，因此可以相当容易地形成孔。
尽管通过具体实施例公开和描述了本发明，但在不偏离如所附权利要求所限定的本发明范围内，对所述实施方案以及本发明的其它实施方案进行若干改进对本领域的技术人员来说是显而易见的。
例如，也可以使用现有技术中已知的任何其它机械钻孔技术，如超声钻孔。
如果使用超声钻孔，由于水会以不可挽回的方式污染预制棒的结构从而影响光纤性能，因此应当优选通过惰性气体来实现预制棒的冷却。
尽管本发明的技术优选用于由最适合工业化生产技术的火焰水解制得的烟炱预制棒，但它也可以用于任何其它种类的适于转变为透明玻璃预制棒的疏松预制棒，例如由US 4680046所描述方法的中间步骤获得的凝胶疏松预制棒。

Claims (14)

1、一种制造多孔光纤预制棒的方法，包括：
形成具有纵向方向(113)的疏松预制棒(121)；和
形成沿所述纵向方向延伸贯穿该疏松预制棒的至少一个孔(349)，其中通过对该疏松预制棒钻孔(305)而形成所述至少一个孔。
2、根据权利要求1所述的方法，其中要在其中形成至少一个孔的区域内疏松预制棒的密度具有±2％的最大变化量。
3、根据权利要求1所述的方法，还包括在所述钻孔之后将疏松预制棒送入固结工艺。
4、根据权利要求3所述的方法，还包括在所述钻孔之后将疏松预制棒送入脱水工艺。
5、根据权利要求1所述的方法，其中所述疏松预制棒为通过火焰水解形成的烟炱预制棒，特别是玻璃烟炱预制棒。
6、根据权利要求1所述的方法，其中所述玻璃烟炱预制棒通过外气相沉积(OVD)方法或轴向气相沉积(VAD)方法形成。
7、根据权利要求1所述的方法，其中所述玻璃烟炱预制棒具有在0.25至0.8g/cm3范围内的密度(D)。
8、根据权利要求7所述的方法，其中玻璃烟炱预制棒的密度在0.5至0.7g/cm3范围内。
9、根据权利要求1所述的方法，其中疏松预制棒为凝胶预制棒。
10、一种制造具有至少一个沿光纤纵向延伸贯穿的孔的多孔光纤的方法，包括：
通过根据上述任一权利要求所述的方法形成多孔光纤预制棒，和
对该多孔光纤预制棒拉丝。
11、一种用于在疏松预制棒(121)上钻孔(339)的设备(301)，包括：
疏松预制棒支承结构(303)，其包括用于接合疏松预制棒外表面以使疏松预制棒保持稳定的疏松预制棒保持器(329a，329b)的装置，和
驱动至少一个钻头(341)的钻孔机(305)，和
用于调节疏松预制棒和钻孔机相对位置的位置调节结构(309，319，313，317，325，321，327)。
12、根据权利要求11所述的设备，其中疏松预制棒保持器具有用来与疏松预制棒接触的活动表面，所述活动表面由弹性材料，特别是橡胶，尤其特别是硅橡胶制成。
13、根据权利要求11所述的设备，包括用于使疏松预制棒支承结构的轴线相对于基准平面(355)倾斜的倾斜机构(315a，351b，357a，357b)。
14、根据权利要求11所述的设备，还包括至少一个钻孔遮罩(347)，在该遮罩中形成相应孔预定图案，所述遮罩可与疏松预制棒结合用于引导钻孔。
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