调整光学基底形状的方法和设备技术

为了提供一个基底，例如适于嵌入管中、且其横截面为沿其整个长度同心地配置在基底纵轴周围的圆形的光学预制棒２４，采用如石墨辊５２这样的施力装置，它可在预制棒转动时朝着预制棒转轴３５逐渐运动。当出现某种指示，说明施力装置已同预制棒周围至少一个预定部位连续衔接时，运动即停止。在最佳实施例中，施力装置同预制棒衔接一段预定时间后脱开，随后施力装置再一次朝向转轴运动。施力装置和预制棒在沿其转轴方向上相对运动时，不断重复其衔接与脱开的周期。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

Method and apparatus for adjusting the shape of an optical substrate

In order to provide a base for example, suitable for embedded tube, and the cross section along the entire length of concentric configuration in the optical axis around the circular prefabricated Base Bar 24, such as the force device 52 of this stone roller, it can be rotated toward the preform preform shaft 35 is gradually moving. The movement ceases when an indication indicates that the force device has been continuously connected to at least one predetermined site around the preform. In the best embodiment, the force device is disengaged from the preform after a predetermined period of time, and thereafter the force device moves toward the rotating shaft again. When the force and the preform move relative to each other in the direction of their rotating shaft, their connecting and disengaging cycles are repeated.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及调整光学预制件形状的方法和设备，具体说来，所涉及的是产生一个用于管和棒工艺过程中的预制棒的方法和设备，以便提供沿着预制棒的长度方向具有预定形状的光学预制件。光学纤维需求量增加，就要求努力提高公知的修正化学气相沉积(MCVD)工艺过程(参见美国专利4，217，027)的生产率。然而MCVD工艺过程的生产率，要受到在管内进行沉积的基底管壁厚度的局限。为得到具有最佳几何及光学特性的光纤，预制件的芯～包层的质量比必须被限定在规定的范围内。增加基底管的质量以便获得较大的预制件，就要求将基底管壁做得厚一些。然而，增加基底管壁的厚度，就会降低向含反应物的气体传热的速率，从而增大沉积每层玻璃颗粒所需的时间。如果基底管壁太厚了，那末就会出现导热不足，从而导致气泡的产生或不完全熔结。提高MCVD工艺过程生产率的方法之一，首先是生产一种比所要求的芯～包层质量比大一些的带内包层的预制件。将这种带内包层的预制件嵌入被称之为外包层的玻璃管中，然后裹紧在预制件上，称之为棒～管工艺。所希望的是，预制件周围材料由于外包层而产生的任何附加的壁厚不均匀度应降为最低。假如内包层不是很平直，那末在将棒嵌入管中时就要遇到困难;在将管裹紧在棒上时，也会出现问题。尚未发现预制件同管的内表面的接触在目前所感兴趣的校验水平下是有害的。然而，对于目前所感兴趣的校验水平，径向因素是有害的。外包层管与带内包层的预制件之间在径向的不同心度应当减至最小，否则最后拉伸出来的光纤芯可能太偏心，妨碍拉伸光纤间的恰当联接。光纤预制管的矫直是已知的，譬如可以参见美国专利4，477，273所述的光学预制管矫直及成形所用的方法和设备。有必要采用而又未在已有技术中被使用的是，采用自动化的方法及设备以制成适于在棒～管工艺过程中能够可靠地嵌入管中的、基本上为平直的预制棒。所寻求的方法和设备，最好能够适合现有的设备，而且在条件的变化下是可控的。使用本专利技术所述的方法和设备，就能克服上述已有技术存在的问题。将一根细长的由玻璃材料制作的、用作光纤原料的基底支撑起来，使其能绕着穿过它的端部的转轴旋转。然后让此基底绕该转轴旋转。使施加作用力的装置在沿着转轴的方向上运动的同时朝向基底运动，直到转动着的基底与施力装置彼此衔接时为止。当施力装置同转动的基底周围预定的部分保持连续衔接时，便产生一个信号。根据此信号，施力装置朝向转轴渐进的运动即行中止。倘若基底不是圆的或者基底的横截面偏离穿过其端部的转轴，那么当它转动时，与施力装置贴近的部分将移近转轴，使施力装置与基底失去衔接，并使施力装置又朝向纵轴渐进运动。施力装置脱开时，使所产生的信号中断。当所产生的信号能够维持一段预定的时间，这相应于基底旋转时施力装置与基底周围预定部分连续衔接，基底的每个连续的截面就被确定为合格的。作为这种工艺过程的结果，此基底所具有的纵轴沿其长度方向基本上是直的，基本上是与转轴同心的，而且横截面基本上是共心地布置在纵轴周围的圆形。一种能够产生由光学玻璃材料制作的、基本上是平直的且其截面为圆形的基底的设备，它包括能将基底悬挂起来以使其可绕穿过基底端部的转轴旋转的装置，以及能够将作用力施加在基底长度方向上每一连续区域上的装置。此施力装置被支撑起来，以便能在朝向基底转轴的第一方向上作渐进运动，并且在常态下是偏离此方向的。而且这种设备还能让施力装置在朝向转轴作渐进运动的同时在沿转轴的方向上运动。信号发生装置常态下偏向与第一方向相反的第二方向。在操作过程中，施力装置朝向基底的转轴作渐进运动，直到转动基底的一部分与施力装置彼此衔接为止。这就引起信号发生装置在第一方向上的运动，并且向与施力装置联在一起的控制装置提供一个信号。只要施力装置与基底保持适当的衔接，该信号就持续下去。在旋转的时候，如果基底长度周围任何部分是椭圆形的，或者基底的横截面偏离穿过其端部的转轴，那么施力装置就可能失去衔接并朝向转轴移动，从而引起操作信号的中断。当所产生的信号至少能够持续一段预定的时间时，基底长度的每部分就被确认为其平直度和椭圆度是合格的。在这个条件得到满足时，控制装置就要中断施力装置朝向转轴的渐进运动。此预定时间选择为，在施力装置每次朝基底移动时施力装置与基底周围一个预定的部位的衔接时间。在本专利技术的最佳实施例中，这种方法和设备被用来在玻璃成形材料在一个管内被沉积之后、且管随后被裹紧成棒以后对光学玻璃预制棒进行矫直和成形。然而这种方法和设备也可以用在其它方面，诸如用在整个裹紧法过程中。按这种方式，在裹紧的每次操作中，所得到的预制棒的平直度和椭圆度是被控制的。图1为提供光学预制棒及实现本专利技术的方法原理的设备的透视图;图2为喷焰装置、矫直及成形装置的局部视图以及横穿预制棒产生的加热区的温度曲线图;图3为用于改变光学预制棒外形的图1所示设备的局部纵剖面图;图4为使用轧辊形式的矫直及成形装置在整形时一种预制棒形状的示意图;图5为旋转时图4所示预制棒的端面图;图6为使用轧辊改变预制棒外形时具有一定偏心量的预制棒示意图;图7为旋转时图6所示预制棒的端面图;图8为具有相当大的偏心量的另一种预制棒的示意图;图9A，9B及9C为图8所示预制棒处在沿长度不同位置时的端面图;图10为具有相当大偏心的预制棒与轧辊衔接时的局部放大侧视图;图11及图12为具有椭圆形外形的预制棒以及经过本专利技术所述设备调整以后该预制棒的端面图;图13为按照本专利技术所述方法及设备调整外形后嵌入外包层管的预制棒图。现在参看图1，其所表示的设备20，包括矫直及成形用的设备22，被用来产生如预制棒24那样具有特殊光学性能的细长玻璃基底，使其具有预定的几何特性。这些几何特性是指具有基本上为平直的纵轴;在沿纵轴的每一点上横截面基本上是圆的，而且是围绕纵轴同心配置的。该设备20还包括对玻璃基底管(图中未示出)进行加热的装置，以便提供可从中拉伸出光导纤维的玻璃预制棒24;参见美国专利4，271，027。在气相反应物被输送给玻璃管的时候，对玻璃管进行加热;参见美国专利4，276，243。设备20一般还包括一台带头座33和尾座34的车床32，头座及尾座被用来可旋转地支撑玻璃原管的端部，以使其能够绕着穿过车床主轴(图中未示出)的轴线35旋转。玻璃管的端部卡在车床32的主轴上。车床32还安有一个滑动托板36，能在头座33及尾座34之间沿车床作往复运动。装在托板36上的是喷焰装置40以及矫直和成形用的设备22。喷焰装置40被用来提供可燃气体流以便产生指向玻璃管的火焰。通过将来自燃烧气体的热限制在所要求的玻璃管表面面积上，喷焰装置40就能在玻璃管的表面上建立具有温度曲线的加热区41(参见图2)。喷焰装置40装在滑动托板36上，喷焰装置40相对于玻璃管的运动，将引起加热区沿玻璃管长度方向的移动。适合于这种应用的喷焰装置，在美国专利4，231，777及4，477，244中已经给出。喷焰装置40包括由托架43支撑的炉套42，而托架43受支座45的支撑，装在滑动托板36上。这样安装喷焰装置40，是为了使其相对于穿过头座33和尾座34之间的车床32的中心线运动，以便对基底玻璃管产生适当的制约。在沉积过程中，当喷焰装置沿着旋转的玻璃管作往复运动时，对玻璃管的制约对于控制沿玻璃管连续区域的温度曲线是有帮助的。在基底管经过沿积之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调整细长玻璃基底的方法，所包括的步骤是：将细长玻璃基底的端部支撑起来，以使此基底能绕穿过其端部的轴旋转；使基底绕该轴转动；提供使基底能够靠施力装置变形的设备；其特征在于包括以下步骤：使施力装置沿着转轴的方向移动；同时使施力装置朝 向转轴逐渐运动，直至基底的一部分与施力装置彼此衔接为止；在施力装置跟旋转的基底周围的预定部分保持连续衔接之后，让施力装置中止朝向转轴的渐进运动。

【技术特征摘要】
US 1986-11-7 928,4361.一种调整细长玻璃基底的方法，所包括的步骤是将细长玻璃基底的端部支撑起来，以使此基底能绕穿过其端部的轴旋转；使基底绕该轴转动；提供使基底能够靠施力装置变形的设备；其特征在于包括以下步骤使施力装置沿着转轴的方向移动；同时使施力装置朝向转轴逐渐运动，直至基底的一部分与施力装置彼此衔接为止；在施力装置跟旋转的基底周围的预定部分保持连续衔接之后，让施力装置中止朝向转轴的渐进运动。2.一种使细长的玻璃预制棒具有基本上平直的纵轴，且其沿长度方向的横截面基本上为同心分布在纵轴周围的圆形的方法，包括权利要求1所述方法的步骤，其中的基底是由适于用作通迅光纤的玻璃材料制作的预制棒，且该预制棒被加热，以使之能靠施力装置变形，其中一个操作周期包括所述让施力装置作渐进运动及中止渐进运动的步骤;所述方法还包括让施力装置同预制棒保持衔接一段预定时间的步骤，此后施力装置再跟预制棒脱离;其中进一步在沿预制棒的许多位置的每一位置上，施力装置都要向预制棒的转轴产生渐进运动;沿预制棒许多位置的每个位置上的周期性操作应足以使预制棒基本上具有与转轴同心的平直的纵轴，而且其横截面基本上是绕此纵轴同心配置的圆。3.如权利要求2所述的方法，其中的施力装置在同预制棒充分衔接之后，能在离开转轴的方向上运动，而且预制棒同施力装置的衔接，必须使施力装置能在离开转轴的方向移动一段预定的距离。4.如权利要求3所述的方法，其中施力装置在一个位置上同预制棒脱离一段预定的时间以后，另一个操作周期开始，并且施力装置朝着预制棒的转轴作渐进运动，直到预制棒的一部分跟施力装置在沿预制棒的另一个位置上再一次相互衔接为止;其中当出现施力装置与预制棒脱离的指示时，施力装置进一步朝向转轴作渐进运动，直到出现施力装置同预制棒衔接一段预定时间的指示为止，此后施力装置与转轴的距离在一段预定的时间内保持不变。5.如权利要求4所述的方法，其中的施力装置按照粗动方式和细调方式朝着转轴运动，在粗动方式中朝向转轴运动的增量实际上大于细调方式的增量。6.一种使细长的玻璃预制棒基本上具有平直的纵轴，且其沿长度方向的横截面基本上为同心配置在纵轴周围的圆形的方法，包括权利要求1所述的步骤，其中的基底是由适于作通迅光纤的玻璃材料制成的预制棒;对该预制棒进行加热，使之能靠施力装置产生变形;其中所述施力装置在初始位置上与预制棒周围预定部分连续接触之后，施力装置与转轴保持固定的距离，直至施力装置移动预制棒长度的距离，以便产生具有基本上与转轴同心的平直的纵轴、且其横截面为绕此纵轴同心配置的圆形的预制棒。7.一种对细长的玻璃基底形状进行调整的设备，包括以使玻璃基底能够绕着穿过其端部的转轴旋转的方式固定细长玻璃基底的装置;使基底绕着转轴旋转的装置;使此基底能够靠施力装置改变形状的装置，其特征在于该设备还包括适于同基底的周围衔接的施力装置;能使上述施力装置在沿转轴的方向上运动的纵向运动装置;在上述纵向运动装置使该施力装置沿转轴方向运动的同时，使上述施力装置能朝转轴作渐进运动直至该基底与上述施力装置相互衔接的横向运动装置;在基底旋转时，当上述施力装置同基底周围的预定部位相互保持连续衔接时，中止上述施力装置朝向转轴的渐进运动的控制装置。8.一种能使细长的玻璃预制棒具有基本上平直的纵轴，而且沿其长度方向的横截面基本上为绕此纵轴同心配置的圆形的设备，包括权利要求7所述的装置，其中的基底是由适于作通迅光纤的玻璃材料制作的预制棒;所述施力装置能够迅速地运动到距转轴为一定距离的位置上，该距离是在任何预制棒旋转时...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里鲁鲍尔泽，布赖恩林奇，小威廉唐纳德奥布赖恩，
申请(专利权)人：美国电话及电报公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]